Événement de particules solaires - Solar particle event
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Un événement de particules solaires ou un événement de protons solaires ( SPE ), ou un événement de protons rapides , se produit lorsque des particules (principalement des protons ) émises par le Soleil sont accélérées soit à proximité du Soleil lors d'une éruption, soit dans l'espace interplanétaire par des chocs d' éjection de masse coronale . Les événements peuvent inclure d'autres noyaux tels que les ions hélium et les ions HZE . Ces particules provoquent de multiples effets. Ils peuvent pénétrer le champ magnétique terrestre et provoquer une ionisation dans l' ionosphère . L'effet est similaire aux événements auroraux, sauf que des protons plutôt que des électrons sont impliqués. Les protons énergétiques représentent un risque radiologique important pour les engins spatiaux et les astronautes.
La description
Les protons solaires ont normalement une énergie insuffisante pour pénétrer le champ magnétique terrestre. Cependant, lors d'éruptions inhabituellement fortes, des protons peuvent être produits avec des énergies suffisantes pour atteindre la magnétosphère et l'ionosphère de la Terre autour des pôles nord et sud .
Les protons sont des particules chargées et sont donc influencés par les champs magnétiques. Lorsque les protons énergétiques quittent le Soleil , ils suivent préférentiellement (ou sont guidés par) le puissant champ magnétique du Soleil. Lorsque les protons solaires pénètrent dans la magnétosphère terrestre où les champs magnétiques sont plus forts que les champs magnétiques solaires, ils sont guidés par le champ magnétique terrestre dans les régions polaires où la majorité des lignes de champ magnétique terrestre entrent et sortent.
Les protons énergétiques qui sont guidés dans les régions polaires entrent en collision avec les constituants atmosphériques et libèrent leur énergie par le processus d'ionisation. La majorité de l'énergie est éteinte dans la région extrême inférieure de l'ionosphère (environ 50 à 80 km d'altitude). Cette zone est particulièrement importante pour les communications radio ionosphériques car c'est la zone où se produit la majeure partie de l'absorption de l'énergie du signal radio. L'ionisation accrue produite par les protons énergétiques entrants augmente les niveaux d'absorption dans la basse ionosphère et peut avoir pour effet de bloquer complètement toutes les communications radio ionosphériques à travers les régions polaires. De tels événements sont connus sous le nom d'événements d'absorption de calotte polaire. Ces événements commencent et durent aussi longtemps que l'énergie des protons entrants à environ plus de 10 MeV (millions d'électrons-volts) dépasse environ 10 pfu (unités de flux de particules ou particules ⁄ sr ·cm 2 · s ) aux altitudes des satellites géosynchrones .
Les événements protoniques les plus graves peuvent être associés à des orages géomagnétiques qui peuvent perturber largement les réseaux électriques . Cependant, les événements protons eux-mêmes ne sont pas responsables de la production d'anomalies dans les réseaux électriques, ni de la production d'orages géomagnétiques. Les réseaux électriques ne sont sensibles qu'aux fluctuations du champ magnétique terrestre.
Des éruptions solaires à protons extrêmement intenses capables de produire des protons énergétiques avec des énergies supérieures à 100 MeV peuvent augmenter les taux de comptage de neutrons au niveau du sol par le biais d'effets secondaires de rayonnement. Ces événements rares sont connus sous le nom d'améliorations au niveau du sol (ou GLE). Certains événements produisent de grandes quantités d'ions HZE, bien que leur contribution au rayonnement total soit faible par rapport au niveau des protons.
Les vols d'avions commerciaux transpolaires à haute altitude ont mesuré des augmentations de rayonnement lors d'événements de protons énergétiques, mais un système d'avertissement est en place qui limite ces effets en alertant les pilotes pour qu'ils abaissent leurs altitudes de croisière. Les vols d'avions au départ des régions polaires sont beaucoup moins susceptibles de subir un impact des événements de protons solaires.
Les astronautes qui se trouvent à l'extérieur du bouclier protecteur de la magnétosphère terrestre, comme un astronaute en transit vers la Lune ou se trouvant sur la Lune, peuvent subir une exposition importante aux rayonnements protons. Cependant, les effets peuvent être minimisés si les astronautes sont en orbite terrestre basse et restent confinés dans les régions les plus fortement protégées de leur vaisseau spatial. Les niveaux de rayonnement protonique en orbite terrestre basse augmentent avec l'inclinaison de l'orbite. Par conséquent, plus un engin spatial s'approche des régions polaires, plus l'exposition au rayonnement énergétique des protons sera importante.
Lorsque des protons énergétiques frappent l'électronique optique sensible des engins spatiaux (tels que les suiveurs d'étoiles et autres caméras), des flashs se produisent dans les images capturées. L'effet peut être si prononcé que lors d'événements extrêmes, il n'est pas possible d'obtenir des images de qualité du Soleil ou des étoiles. Cela peut faire perdre leur orientation aux engins spatiaux, ce qui est essentiel pour que les contrôleurs au sol gardent le contrôle.
Les tempêtes de protons énergétiques peuvent également charger électriquement les engins spatiaux à des niveaux pouvant endommager les composants électroniques. Ils peuvent également entraîner un comportement erratique des composants électroniques. Par exemple, la mémoire à semi-conducteurs sur le vaisseau spatial peut être altérée, ce qui peut entraîner une contamination des données ou des logiciels et entraîner l'exécution de commandes (fantômes) inattendues du vaisseau spatial. Les tempêtes de protons énergétiques détruisent également l'efficacité des panneaux solaires conçus pour collecter et convertir la lumière du soleil en électricité. Pendant des années d'exposition à l'activité énergétique des protons du Soleil, les engins spatiaux peuvent perdre une quantité substantielle d'énergie électrique, ce qui peut nécessiter l'arrêt d'instruments importants.