Le champ magnétique du Soleil va bientôt s’inverser

• L’inversion de polarité du champ magnétique du Soleil est un événement qui marque le milieu du maximum dans le cycle solaire d’environ 11 ans, après quoi l’activité commence à se diriger vers le minimum
• Le maximum solaire actuel est attendu entre fin 2024 et début 2026, période durant laquelle le champ magnétique du Soleil devient si complexe que la distinction entre pôle Nord et pôle Sud s’estompe
• L’inversion progresse à mesure que les champs magnétiques des taches solaires et des régions actives migrent vers les pôles, mais on n’explique pas encore complètement pourquoi cela entraîne un basculement global de la polarité
• L’inversion du champ magnétique ne se produit pas en un instant et prend généralement 1 à 2 ans ; le champ magnétique du pôle Nord lors du cycle solaire 24 a mis près de 5 ans
• Ce changement n’est pas un événement apocalyptique ; il peut s’accompagner d’une météo spatiale intense, sans en être la cause directe, et peut contribuer à protéger contre les rayons cosmiques galactiques

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La place de l’inversion du champ magnétique dans le cycle solaire

• Le Soleil va bientôt atteindre un tournant majeur : une inversion de son champ magnétique
• Cette inversion est une étape importante du cycle solaire, qui dure environ 11 ans
  • Le changement de polarité indique que le Soleil a atteint le milieu du maximum solaire
  • Ensuite, l’activité solaire commence sa transition vers le minimum solaire
• Le champ magnétique solaire s’est inversé pour la dernière fois fin 2013
• Selon les prévisions actuelles, le maximum solaire devrait se produire entre fin 2024 et début 2026

Le cycle solaire de 11 ans et le cycle de Hale de 22 ans

• Le cycle d’activité solaire d’environ 11 ans est piloté par le champ magnétique du Soleil et se mesure à la fréquence et à l’intensité des taches solaires à sa surface
• Il existe un cycle magnétique plus long, d’environ 22 ans, appelé cycle de Hale
  • Pendant cette période, le champ magnétique du Soleil s’inverse une fois, puis revient à son état initial
• Au minimum solaire, le champ magnétique ressemble à un dipôle, avec un pôle Nord et un pôle Sud, comme celui de la Terre
• À l’approche du maximum, le champ magnétique devient complexe, sans séparation nette entre pôle Nord et pôle Sud
• Une fois le maximum passé et le minimum atteint, le Soleil retrouve un état dipolaire, mais avec une polarité inversée

Le sens de cette inversion

• Le changement de polarité à venir transformera, dans l’hémisphère Nord, le champ magnétique nord en champ magnétique sud, et inversement dans l’hémisphère Sud
• Après ce changement, l’orientation magnétique du Soleil deviendra semblable à celle de la Terre
  • La Terre possède elle aussi, dans son hémisphère Nord, un champ magnétique orienté vers le sud

Comment les taches solaires et les régions actives entraînent l’inversion

• L’inversion est alimentée par les taches solaires, des régions d’activité magnétique complexe à la surface du Soleil
• Les taches solaires peuvent déclencher de grands événements solaires, comme les éruptions solaires et les éjections de masse coronale (CME)
• Les taches solaires qui apparaissent près de l’équateur solaire sont alignées sur la direction du champ magnétique existant
• Les taches solaires qui se forment plus près des pôles sont alignées sur la nouvelle direction magnétique entrante
  • Cette règle est appelée loi de Hale
• Le champ magnétique issu des régions actives migre vers les pôles et finit par provoquer l’inversion

Un mécanisme encore non élucidé

• La raison exacte qui provoque l’inversion de polarité n’est pas encore connue
• Phil Scherrer, physicien solaire à Stanford University, estime qu’il n’existe pas encore de modèle mathématique auto-cohérent décrivant l’ensemble du cycle solaire
• La question centrale est liée à l’origine du champ magnétique
  • Beaucoup de taches solaires vont-elles se former ?
  • Les taches solaires contribueront-elles au champ magnétique polaire ?
  • Leur influence s’annulera-t-elle localement ?
• Todd Hoeksema estime lui aussi que l’on ne sait pas encore répondre à cette question

L’inversion est une longue transition, pas un instant précis

• Il n’existe pas de “moment” précis pour l’inversion du champ magnétique solaire
• La transition est un changement progressif qui se déroule tout au long du cycle solaire de 11 ans
  • Le Soleil passe d’un état dipolaire à un état de champ magnétique complexe
  • Puis il revient à un état dipolaire inversé
• En général, une inversion complète prend 1 à 2 ans
• Sa durée peut varier fortement
  • Selon le National Solar Observatory, le champ magnétique du pôle Nord lors du cycle solaire 24, qui s’est terminé en décembre 2019, a mis près de 5 ans à s’inverser
• Le changement est si progressif qu’il est difficile de percevoir depuis la Terre le moment de l’inversion
• Ce phénomène n’est pas un signe de fin du monde

Effets sur la Terre et la météo spatiale

• Récemment, le Soleil a été très actif, au point d’émettre à plusieurs reprises de puissantes éruptions solaires et CME
• Cette activité a provoqué sur Terre de fortes tempêtes géomagnétiques, donnant lieu à des aurores impressionnantes
• Toutefois, l’intensification de la météo spatiale n’est pas la cause directe de l’inversion du champ magnétique
  • Les deux phénomènes ont tendance à apparaître ensemble
• La météo spatiale est généralement la plus intense pendant le maximum solaire
  • C’est aussi à ce moment que le champ magnétique solaire est le plus complexe

Effet de protection contre les rayons cosmiques galactiques

• Le changement du champ magnétique a aussi un effet secondaire limité mais globalement bénéfique
• Il peut aider à mieux protéger la Terre des rayons cosmiques galactiques
  • Les rayons cosmiques galactiques sont des particules subatomiques de haute énergie qui se déplacent presque à la vitesse de la lumière
  • Ils peuvent endommager les engins spatiaux et nuire aux astronautes en orbite hors de la protection de l’atmosphère terrestre
• Lorsque le champ magnétique solaire change, la nappe de courant qui s’étend depuis l’équateur solaire vers l’extérieur sur des milliards de miles prend une forme très ondulée
• Cette nappe de courant ainsi courbée constitue une meilleure barrière contre les rayons cosmiques galactiques

Prévoir l’intensité du prochain cycle solaire

• Les scientifiques vont surveiller combien de temps prend l’inversion du champ magnétique solaire et à quelle vitesse il retrouve une structure dipolaire
• Si le champ magnétique revient à un état dipolaire dans les prochaines années, le prochain cycle de 11 ans devrait être relativement actif
• Si la récupération est lente, le prochain cycle devrait être relativement faible, comme le précédent cycle solaire 24

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Avis sur Hacker News

• Fait intéressant, ce phénomène se produit tous les 11 ans, et il existe aussi un cycle plus long, deux fois plus long, de 22 ans, appelé cycle de Hale
  Le champ magnétique du Soleil passe globalement d’un état dipolaire, avec des pôles orientés dans le même sens que ceux de la Terre, à une orientation opposée et beaucoup plus irrégulière
  Je n’ai pas vraiment vu d’effets directs sur la Terre ; ce que je savais déjà, c’est que les taches solaires produisent parfois des éjections de masse coronale dirigées vers la Terre. Il semble qu’il y ait eu quelques événements récents dus à cela, mais rien de très grave
  • Est-ce lié au cycle des taches solaires de 11 ans, ou est-ce simplement une coïncidence ?
  • Si je comprends bien, le cycle de Hale correspond à un retournement de 360°, constitué de deux retournements de 180°
    Autrement dit, le cycle de 11 ans passe en gros d’un état dipolaire à un état irrégulier, puis revient à un état dipolaire, mais cette fois le nord magnétique pointe dans la direction opposée. Lors du cycle de 11 ans suivant, le nord magnétique revient à sa direction “vers le haut” d’origine
  • Cela influe surtout sur la formation des nuages
    https://home.web.cern.ch/news/news/physics/cloud-discovers-n...
• Il existe une tendance de long terme plus intéressante, dont on parle moins : les derniers cycles solaires ont été globalement faibles. Même au maximum, il y avait moins d’activité et de taches solaires
  http://solen.info/solar/images/comparison_recent_cycles.png
  Dommage que ce graphique ne remonte pas plus loin : on pourrait voir s’il existe un cycle plus large. À première vue, le cycle actuel semble avoir légèrement rebondi par rapport au précédent
  • Je me souviens avoir lu, il y a quelques années, des articles disant que le Soleil entrait dans un cycle de grand minimum solaire, similaire au minimum de Maunder, avec des conséquences possibles comme un refroidissement global
    Je ne sais pas trop s’il y a eu depuis d’autres recherches ou spéculations à ce sujet
  • Le même site propose un graphique regroupant tous les cycles observés
    http://www.solen.info/solar/cycles1_to_present.html
• D’après un précédent fil HN, je pensais qu’un événement de type Carrington devait arriver il y a un mois (https://news.ycombinator.com/item?id=40321821)
  Ce phénomène magnétique astronomique représente-t-il lui aussi une menace pour la civilisation technologique telle que nous la connaissons ?
  • C’est possible. L’événement de Carrington était 2 à 4 fois plus puissant que celui du mois dernier, mais à l’inverse, les systèmes électriques actuels semblent beaucoup plus résilients qu’à l’époque
• Même en lisant l’article d’origine, je n’arrive pas bien à comprendre : est-ce que cela signifie que le Soleil est actuellement à son maximum solaire ? Et est-ce que cela veut aussi dire que les aurores pourraient être plus fréquentes et plus intenses ?
  • On peut suivre ici l’évolution du cycle des taches solaires, et le maximum solaire semble devoir durer encore 1 à 2 ans
    https://www.swpc.noaa.gov/products/solar-cycle-progression
  • Oui. Voir https://en.wikipedia.org/wiki/May_2024_solar_storms et https://xkcd.com/2930/
• Cela ne se produit pas en une journée : le processus se déroule progressivement sur 5 ans
  • Mais écrit comme ça, ça ferait beaucoup moins de clics…
• “Un effet secondaire du changement de champ magnétique est faible, mais globalement bénéfique. Il pourrait aider à protéger la Terre des rayons cosmiques galactiques. Les rayons cosmiques galactiques sont des particules subatomiques de haute énergie qui se déplacent presque à la vitesse de la lumière ; ils peuvent endommager les engins spatiaux et nuire aux astronautes en orbite hors de l’atmosphère protectrice terrestre.”
  Ce passage était enterré après la publicité et le remplissage, trois phrases avant la fin de l’article. Une structure pénible pour les impatients
  • Pourquoi donc ? Parce que les pôles du Soleil sont alignés avec ceux de la Terre et renforcent le champ magnétique terrestre ?
    Les pôles magnétiques semblent tourner en permanence [1] ; parfois ils sont alignés avec les pôles de l’axe de rotation, parfois non, et l’événement de “retournement” ressemble à une classification binaire appliquée à un passage lent et fluide par l’équateur
    C’est un peu embarrassant, mais je pensais auparavant qu’il s’agissait d’un phénomène en escalier, avec un changement assez brusque du taux de variation
    [1] https://www.stce.be/news/211/welcome.html
  • C’est pourtant une question intéressante. Est-ce que cela pourrait être lié aux nombreuses alertes UV récentes dans la région des États-Unis où j’habite ?
• Je me souviens avoir lu il y a quelques années un livre blanc marquant, probablement écrit par un scientifique russe. Il soutenait de manière assez convaincante qu’il y avait deux cycles à l’œuvre : l’un dans les profondeurs du Soleil, l’autre plus près de la surface
  L’idée était que les valeurs extrêmes de l’activité solaire s’expliquent lorsque les deux cycles sont tous deux à leur maximum ou tous deux à leur minimum
  • C’est probablement “On the 22-year cycle of solar activity” de Gnevishev, M. N. et Ohl, A. I. (1948). Il a été publié pour la première fois il y a 76 ans dans la revue russe Astronomicheskii Zhurnal
• Nous savons vraiment beaucoup de choses, et en même temps si peu. L’article dit aussi qu’il n’existe pas de modèle mathématique ; il est donc difficile de dire que les chercheurs et le monde académique comprennent réellement ce phénomène
  Il en va de même pour le changement climatique et les défis qu’il pose, ainsi que pour plusieurs domaines similaires où les modèles sont incomplets, ou où de grands morceaux de données nécessaires à une véritable compréhension d’un processus manquent tout simplement
  • C’est courant en physique. On peut avoir énormément étudié un sujet, élaboré des théories et même des modèles capables de prédire très précisément son comportement futur, tout en laissant le mécanisme fondamental indéterminé, faute de pouvoir le sonder avec assez de force ou assez de précision
• Alors… quelle est la portée, et comment faut-il le moduler ?
  • La portée serait formidable, mais la mairie s’est assez vivement opposée à mon projet d’installer une antenne dipôle de 11 années-lumière sur mon terrain
    Pas facile d’être radioamateur de nos jours…
  • Ça fait réfléchir. D’autres étoiles doivent aussi connaître ce genre de phénomène. Peut-on détecter leur polarité magnétique à des distances interstellaires ? Pourrait-on faire une nouvelle forme d’astronomie stellaire de cette manière ?
    Le cycle de retournement du champ magnétique pourrait-il nous apprendre quelque chose sur une étoile qu’il serait difficile de découvrir autrement ?
• C’est fascinant de voir comment les lois de la physique reproduisent des propriétés simples à une échelle gigantesque
  • Dans ce cas, je me demande aussi pourquoi les gens ont tant de mal à accepter l’effet du déplacement des pôles sur le climat