III- L'impact actuel des aurores

A] Les différentes technologies impactées

1) Liaisons radio

-Perturbation

Les ondes radios de fréquence allant de 10 MHz à 2 GHz se répercutent sur l'ionosphère, ce qui permet des communications de plusieurs milliers de kilomètres. Lors d'un sous-orage géomagnétique, cette couche atmosphérique composée essentiellement de plasma ne remplie plus sont rôle de «miroir» car ses caractérisques se trouvent changées, en conséquence les ondes peuvent souffrir de dispersion, être fortement voire totalement atténuées ou être réfractées, provoquant alors des interférences. Ces effets sont connus des opérateurs de satellites de télécommunication, qui alors se servent de satellite-relais pour transmettre les communications. Ces effets affectent davantage encore les radiocommunications de moyennes et longues distances dans les hautes fréquences, qui sont les plus affectées par les variations de l’ionosphère.

-Conséquences

Sous les hautes latitudes, dans les deux hémisphères, les avions dont les vols traversent les ovales auroraux (avions qui communiquent par liaison radio) sont quasi systématiquement retardés ou annulés en cas de forte activité des aurores polaire.

Certains villages en Alaska ou en Sibérie peuvent se retrouver plusieurs jours dans l'impossibilité de communiquer.

2) Satellites, fusées et navettes

-GPS

Le positionnement par satellites (GPS et bientôt Galiléo) est lui aussi concerné. Il arrive occasionnellement que la mesure de la position soit fausse ou que le signal des satellites ne soit plus capté. Plusieurs interruptions du service GPS sont par exemple survenues lors de la guerre du Golfe, perturbant les opérations militaires. Ces dysfonctionnements constituent aujourd’hui le principal obstacle à la mise à disposition d’un service 100% opérationnel et rendent d’autant plus nécessaire l’envoi simultané d’informations pour valider la mesure de la position.

-Dommages aux satellites et lanceurs

Parmi les effets les mieux connus des perturbations dûes aux aurores, il y a celles qui concernent les satellites. Les particules du type protons et électrons émises lors d’éruptions solaires pénètrent profondément à l’intérieur de la matière des satellites (quelques mm pour les électrons, quelques cm pour les protons), qu'ils dégradent. Elles y accumulent également des charges électriques qui font disfonctionner le matériel informatique embarqué qui y est très sensible. Les effets peuvent être bénins avec par exemple des changements d’état dans la mémoire, où, en language binaire, des 0 passent à 1 ou inversement. D’autres effets peuvent être plus graves, avec la destruction de composants vitaux, comme le système de contrôle d'altitude. Dans le premier cas, il est possible de se contenter de redémarrer l’ordinateur de bord. Pour le second cas, le satellite peut perdre une partie de ses fonctions voire devenir totalement inopérant et ainsi venir grossir le nombre des déchets spatiaux qui pullulent en orbite autour de la Terre.

Le taux de panne augmente fortement au-dessus du nord-ouest de l'amérique du Nord. Cette région particulière (qui comprendrait le triangle des Bermudes) doit son existence au fait que les pôles Nord et Sud magnétiques ne sont pas aux antipodes l'un de l'autre (phénomène décrit précédemment). Les ceintures de Van Allen sont relativement plus proches de la Terre au-dessus de cette partie du monde, où davantage de particules énergétiques pénètrent dans la haute atmosphère lors de sous-orages. Ces particules sont responsables des pannes constatées dans de nombreux satellites. Un nombre d’incidents accru y est aussi observé pour les ordinateurs de bord des avions de ligne.Les ceintures de Van Allen se peuplent de protons et d’électrons de haute énergie lors des sous-orages géomagnétiques pendant des semaines voire des mois,contituant une menace importante pour les satellites qui traversent ces régions. C’est notamment le cas des satellites NAVSTAR du système GPS et des satellites du projet Galiléo. Selon les sources, on estime que 5 à 15 satellites sont définitivement perdus tous les 10 ans à cause du rayonnement ionisant et aux perturbations magnétiques. Les orbites les plus touchées sont celles qui se situent hors de la magnétosphère où le satellite est exposé au vent solaire et dans les ceintures de Van Allen.

La meilleure protection consiste à blinder les circuits sensibles. Le même danger guette les lanceurs; on estime que le risque de défaillance d’une fusée Ariane 5 lors d’un fort événement solaire peut dépasser un pour-cent.

Les satellites sont aussi affectés par le rayonnement UV, qui altère la structure cristalline des panneaux solaires et diminue ainsi leur rendement. Les panneaux solaires perdent en moyenne un quart de leur rendement en dix ans.

Un autre effet concerne le suivi des objets en orbite autour de notre planète. Ceux sur des orbites basses rencontrent une résistance de l'atmosphère, qui les ralentit et leur fait perdre en permanence de l’altitude. Lors de sous-orages magnétiques, les réchauffements de l’ionosphère et l’augmentation de la densité qui s’en suit accélèrent cette perte d’altitude. Certains satellites peuvent ainsi perdre plus de 10 km en quelques jours.

Les déchets spatiaux qui pullulent dans l’espace constituent une menace permanente pour tout objet dans l’espace. Les débris dont la taille dépasse 1 cm sont suivis en permanence par une organisation américaine. Tout changement intempestif d’orbite nécessite un nouveau calcul fastidieux de leur position. Par exemple, lors de la chute de la station orbitale russe MIR, il fut très difficile de prévoir le point de chute.

3) Différents réseaux

-Réseau électrique et téléphonique

Les perturbation du champ magnétique liées aux sous-orages électromagnétiques qui accompagnent la formation d'aurores induisent des courants électriques qui se propagent dans les conducteurs longs (comme les lignes haute tension, les câbles téléphoniques, etc.). Ces courants créent une surtension qui peuvent endommager des transformateurs électriques, d'où la détérioration des transformateurs des centrales électriques et une surcharge du système de distribution. Pour éviter des dégâts sur leurs réseaux de transmission d’électricité, les compagnies d’électricité ont créé des procédures d’exploitation pour les fortes tempêtes géomagnétiques. Pour pouvoir protéger leur réseau, elles étudient la météo spatiale pour prédire l'intensité des courants induits par le champ géomagnétique. De plus, les exploitants électriques mettent en place des systèmes de disjoncteurs et disposent de centrales électriques mieux protégées.

Le 13 mars 1989, six millions de Québécois ont été plongés dans l'obscurité à cause de ce phénomène. Des sous-orages magnétiques ont paralysé pendant neuf heures l'ensemble du réseau d' Hydro-Québec l'équivalent québécois d'EDF, et détruit deux transformateurs électriques. Des dommages dont le coût a été estimé a plusieurs centaines de millions de dollars américains.

Les courants électriques supplémentaires causés par les tempêtes géomagnétiques peuvent engendrer des dégâts et le dysfonctionnement des câbles téléphoniques en modifiant leurs tension électriques, mais l’appareillage moderne est conçu pour compenser automatiquement, donc réagir, aux tensions électrique créées par les tempêtes géomagnétiques. Pendant une aurore, on constate également un bruit de fond semblable à un « grésillement ».

-Réseau d'oléoduc, gazoduc

Les oléoducs (pipelines) et gazoducs sont de grands conduits qui traversent souvent plusieurs pays. Ils sont également parcourus par des courants électriques de fort voltage lorsqu'une aurore à lieu. L'Alaska et le Nord du Canada sont des régions pétrolifères. La Sibérie quand à elle compte de nombreux gazoducs qui approvisionnent toute l'Europe. Toutes ce régions du monde sont exposées aux sous-orages géomagnétiques, la conséquence est une corrosion très accrue de ces conduits en favorisant l'oxydation des conduits.

Pour éviter leur corrosion, les pipelines d’acier sont souvent couverts d’un revêtement isolant et de redresseurs anti-corrosion qui assurent que les conduites sont exposées à un intervalle de tension électrique qui minimise l’apparition de rouille. Or, les variations du champ géomagnétique provoque des hausses de tension électrique qui soumettent le pipeline à des valeurs supérieurs à la gamme « anticorrosion » . Lors de tempêtes géomagnétiques ces tensions peuvent être intenses au point que certaines sections du pipeline restent dans la gamme non protégée pendant une période suffisante pour que l'oxydation de l'acier commence. Cet effet est cumulatif et peut provoquer l’augmentation de la corrosion et une réduction importante de la durée de vie utile d’un pipeline. Une surveillance annuelle du comportement du système de protection permet de réduire les risques de corrosion et des fuites qui pourraient polluer l’environnement.

B] Conséquences sur les hommes et les animaux

Les rayonnements ionisants tel que le vent solaire sont un risque pour les êtres vivants, les plus concernés sont les cosmonautes, particulièrement lors de sorties hors de la station spatiale internationale. Un très fort flux de vent solaire consécutif à une éruption solaire peut causer la mort d’un astronaute mal protégé en très peu de temps. La probabilité d’avoir une telle mort de spationaute lors d’un (pour l'instant hypothétique) voyage vers la planète Mars est importante. La solution consisterait à concevoir un habitacle blindé dans l’engin spatial et à interdire toute activité dans l’espace lors de périodes à risque.

Les personne sur Terre qui subissent le plus les conséquences de réaction ionisantes sont celles qui vivents près des pôles ou en altitude : l’atmosphère est une deuxième couche protectrice après le bouclier magnétique et l’efficacité de, la protection magnétique est moins importante à mesure que l’on s’approche des pôles. Les personnes voyageant régulièrement en avion sont sujettes à un rayonnement ionisant plus important qu’au sol. Le Concorde était équipé d'appareils mesurant le rayonnment ionisant car son altitude de croisière, 17 km l'exposait particulièrement aux particules de vent solaires piégées. Cela peut provoquer chez l'homme des cancers ou encore des problème génétique...

Il a été avancé que les perturbation magnétiques avaient également un effet sur certain animaux capable de ressentir le champs magnétique comme les tortues de mer, les requins et pigeons voyageur. Toutefois pour ces derniers, des expériences menées en Italie et aux états-unis on montré que le pigeons voyageur se sert principalement de sa vision couplée à une mémoire hors-norme et de son sens de l'odora : un pigeon privé de ses orages lui permettant de ressentir le magnétisme retrouve son chemin, mais pas un amputé de récepteur olfactif. Le manques d'études scientifiques ne permet pas de se prononcer formellement sur l'impact de perturbation magnétiques inhérentes au aurores polaires sur les animaux.

C] Conséquences économiques

Des emplois sont générés dans des secteurs assez diverse.

-Le tourisme

Des agences de tourisme canadiennes et scandinaves proposent de excursions de nuit pour observer les aurores boréales, des emplois de guide et des commerces sont ainsi crés. Bien que les aurores soit difficilement prévisibles, .
Certaines personnes fascinés par les aurores appelés "chasseur d'aurore" sont embauchés pour obtenir les meilleurs clichés des aurores.

-Les différents organismes de gérants de réseaux

De nombreux techniciens sont chargés de la maintenance des réseaux électriques, téléphoniques et pétroliers. Des ingénieurs spcéialisés dans les aurores sont formés pour subvenir au différents problèmes causé.

D] THEMIS, la fin du mystère ?

Les conséquences des aurores polaires et ces légeneds ont amené la communauté scientifique à les étudier de façon commune pour enfin découvrir tous les secrets eds aurores, ainsi est né la mission THEMIS"TIME HISTORY OF EVENTS AND MACROSCALE INTERACTIONS DURING SUBSTORMS".Dans la mythologie themis était considéré comme la déesse de la loi divine.

-Objectif

L'objectif de cette mission qui arrivera à terme en 2012 est d'étudier les sous-orages magnétique qui responsables des aurores. Pour assister en direct au déclenchement des aurores, des scientifiques de l'université de Berkeley, en Californie, ont décidé d'envoyer cinq petits satellites à différentes distances de la Terre. Depuis décembre 2007, ces satellites ne rate rien de ce spectacle explosif. Les cinq satellites identiques placés sur des orbites différentes et qui s'alignent tout les quatres jours dans la queue de la magnétosphère. A ce jour, nous avons pu ont assister à plus de 70 sous-orages magnétiques, mais les résultats ne seront pas rendus publiques avant 2012, peut-être alors que les derniers mystère au sujets des aurores polaires seront levés. Sur cette image on voit les orbites des cinq satellites.