Comprendre les éjections de masse coronale et leurs effets

Les Éjections de masse coronale (EMC) sont des explosions puissantes d'énergie et de plasma provenant du Soleil qui peuvent voyager à travers l'espace et potentiellement affecter la Terre. Ces éruptions transportent souvent une structure magnétique connue sous le nom de corde de flux magnétique (CFM). L'orientation de cette structure magnétique joue un rôle crucial dans la quantité d'énergie qui interagit avec la Terre, pouvant entraîner divers effets comme des tempêtes géomagnétiques. Comprendre ces événements est important pour prévoir la météo spatiale et protéger les technologies sur Terre.

#Qu'est-ce que les EMC ?

Les EMC libèrent d'importantes quantités de plasma et de champs magnétiques dans l'espace. Ce plasma s'éloigne du Soleil et transporte avec lui un champ magnétique. Parfois, ces EMC se dirigent vers la Terre, ce qui peut créer des perturbations dans le champ magnétique terrestre. Ces perturbations peuvent causer des problèmes pour les réseaux électriques, les satellites et produire de belles aurores. Les effets d'une EMC sur Terre dépendent de sa vitesse, de sa pression et de ses propriétés magnétiques.

#Modèles actuels des EMC

La plupart des modèles utilisés aujourd'hui étudient la vitesse et la densité des EMC, mais ne peuvent pas prédire avec précision les structures magnétiques à l'intérieur. Des modèles de recherche plus avancés, comme OSPREI, visent à améliorer les prévisions en tenant également compte des cordes de flux magnétique dans l'EMC. Cette étude examine comment les variations des conditions Photosphériques (la surface du Soleil) et coronales (l'atmosphère extérieure du Soleil) affectent les prévisions faites par le modèle OSPREI.

#Objectif de l'étude

Cette étude se concentre sur la façon dont les variations des conditions photosphériques et coronales influencent le comportement des EMC pendant leur trajet à travers l'atmosphère solaire et dans l'espace, surtout comme enregistré par la Parker Solar Probe (PSP). Nous analysons quatre EMC observées par la PSP et évaluons comment différents facteurs d'entrée affectent les prévisions.

#Événements EMC sélectionnés pour l'analyse

Nous avons analysé quatre événements EMC qui se sont produits à des moments et endroits différents sur le Soleil :

1. Éruption de souffle de streamer (juin 2020) : Cet événement s'est produit près du point central du Soleil face à la Terre.
2. Éruption du limbe nord-ouest (juin 2021) : Cette EMC provenait d'une région active juste en dehors du Disque Solaire.
3. Éruption du limbe nord-est (novembre 2021) : Cet événement venait d'une région active près du bord nord-est du Soleil.
4. Éruption de la face cachée (janvier 2022) : Cette EMC a été lancée depuis le côté éloigné du Soleil, où elle ne pouvait pas être observée directement.

#Configuration du modèle

Pour mener notre analyse, nous décrivons comment le modèle OSPREI est configuré et les types de données d'entrée que nous utilisons.

#Vue d'ensemble d'OSPREI

Le modèle OSPREI comprend trois composants principaux :

1. Module de prévision : Il estime comment l'EMC va changer de direction et d'orientation en se déplaçant à travers la couronne.
2. Module du temps d'arrivée : Il calcule combien de temps l'EMC mettra pour atteindre la Terre.
3. Module de données in situ : Il modélise le champ magnétique au fur et à mesure que l'EMC passe par un point spécifique dans l'espace.

Nous avons établi des paramètres spécifiques pour réaliser des simulations pour chacun des événements EMC analysés.

#Sources de données d'entrée

Le modèle nécessite des données précises sur le champ magnétique photosphérique. Cela est généralement recueilli à partir de plusieurs sources, y compris :

• Magnétogrammes de synchronicité HMI : Ces données offrent un instantané en temps réel du champ magnétique du Soleil.
• Magnétogrammes synoptiques HMI : Ils sont créés à partir de données collectées sur une période plus longue et couvrent l'ensemble du disque solaire.
• GONG (Groupe de Réseau d'Oscillations Globales) : Ce réseau fournit des cartes synoptiques du champ magnétique solaire avec une bonne couverture et fiabilité.

#Extrapolation coronale

La prochaine étape consiste à modéliser le champ magnétique coronal sur la base des données photosphériques. Nous avons utilisé le modèle de surface de source de champ potentiel (PFSS), qui suppose que les lignes de champ magnétique au-dessus d'une certaine hauteur deviennent radiales en raison du vent solaire. Nous avons testé différentes hauteurs pour cette surface afin de voir comment cela affectait les prévisions d'EMC.

#Événements EMC sélectionnés et analyse

Pour chaque événement EMC, nous avons évalué les effets de différents magnétogrammes photosphériques et hauteurs PFSS sur les sorties d'OSPREI. Nous avons réalisé plusieurs simulations pour chaque événement afin de voir comment les variations d'entrée entraînaient des résultats différents.

#Événement 1 : Souffle de streamer (juin 2020)

Dans notre premier événement, le souffle de streamer, nous avons constaté que bien que les prévisions soient généralement précises, certaines simulations ont conduit à ce que l'EMC manque complètement la PSP. C'était inattendu puisque l'événement s'est produit près du point central du disque solaire.

#Événement 2 : Éruption du limbe nord-ouest (juin 2021)

Pour le deuxième événement, l'EMC a montré peu de changements à travers les différentes simulations. Cependant, le modèle a eu du mal à capter certaines petites fluctuations magnétiques, surestimant finalement la durée des effets de l'EMC.

#Événement 3 : Éruption du limbe nord-est (novembre 2021)

Cet événement a montré une variabilité considérable dans les prévisions. Différentes conditions d'entrée ont causé des différences significatives dans l'orientation et la structure magnétique de l'EMC. C'était le seul événement où des entrées variées pouvaient mener à des configurations entièrement différentes du champ magnétique.

#Événement 4 : Éruption de la face cachée (janvier 2022)

Dans le dernier événement, nous avons également noté des incohérences selon l'entrée. Malgré cela, toutes les simulations ont réussi à produire des prévisions réalistes de l'EMC lorsqu'elle a atteint la PSP. Néanmoins, le modèle avait tendance à surestimer la durée de l'événement.

#Principales conclusions

Globalement, nous avons constaté que les résultats variaient selon les différents événements EMC en fonction des conditions d'entrée utilisées dans OSPREI. Les principales leçons de notre analyse comprennent :

• L'emplacement de l'événement compte : La source de l'éruption de l'EMC par rapport à la Terre a affecté notre capacité à prédire avec précision son chemin et sa structure magnétique.
• Les variations d'entrée impactent les prévisions : Différentes conditions photosphériques et coronales ont considérablement changé les résultats de nos simulations.
• D'autres recherches sont nécessaires : Les futures études devraient viser à déterminer les meilleures conditions d'entrée pour divers types d'EMC.

#Conclusion

L'étude a mis en lumière l'importance de comprendre comment les conditions d'entrée affectent les prévisions des EMC. En modélisant différents événements et en utilisant plusieurs sources de données, nous avons gagné des informations sur les facteurs qui jouent un rôle crucial dans une prévision précise. Ces résultats ont des implications précieuses pour les futurs efforts de prévision de la météo spatiale et de protection des technologies qui peuvent être affectées par ces événements solaires. Comprendre le comportement des EMC aide à atténuer leur impact sur Terre et offre une meilleure compréhension des interactions complexes entre le Soleil et l'environnement magnétique de notre planète.