Une grosse tempête solaire pourrait interrompre Internet et le réseau électrique. Un ingénieur électricien explique comment

Les 1er et 2 septembre 1859, les systèmes télégraphiques du monde entier tombèrent en panne de façon catastrophique. Les opérateurs des télégraphes ont déclaré avoir reçu des décharges électriques, du papier télégraphique avoir pris feu et être capables de faire fonctionner des équipements avec des batteries débranchées. Le soir, les aurores boréales, plus communément appelées aurores boréales, pouvaient être observées jusqu’en Colombie, au sud. Généralement, ces lumières ne sont visibles qu’à des latitudes plus élevées, dans le nord du Canada, en Scandinavie et en Sibérie.

Ce que le monde a vécu ce jour-là, désormais connu sous le nom d’événement de Carrington, était une énorme tempête géomagnétique. Ces tempêtes se produisent lorsqu’une grosse bulle de gaz surchauffé appelé plasma est éjectée de la surface du Soleil et frappe la Terre. Cette bulle est connue sous le nom d’éjection de masse coronale.

Le plasma d’une éjection de masse coronale est constitué d’un nuage de protons et d’électrons, qui sont des particules chargées électriquement. Lorsque ces particules atteignent la Terre, elles interagissent avec le champ magnétique qui entoure la planète. Cette interaction provoque une distorsion et un affaiblissement du champ magnétique, ce qui entraîne un comportement étrange des aurores boréales et d’autres phénomènes naturels. En tant qu’ingénieur électricien spécialisé dans le réseau électrique, j’étudie comment les tempêtes géomagnétiques menacent également de provoquer des pannes de courant et d’Internet et comment m’en protéger.

Tempêtes géomagnétiques

L’événement de Carrington de 1859 est le plus grand récit enregistré d’une tempête géomagnétique, mais ce n’est pas un événement isolé.

Des tempêtes géomagnétiques ont été enregistrées depuis le début du 19e siècle, et les données scientifiques provenant d’échantillons de carottes de glace de l’Antarctique ont montré la preuve d’une tempête géomagnétique encore plus massive qui s’est produite vers 774 après JC, maintenant connue sous le nom d’événement Miyake. Cette éruption solaire a produit l’augmentation la plus importante et la plus rapide du carbone 14 jamais enregistrée. Les tempêtes géomagnétiques déclenchent de grandes quantités de rayons cosmiques dans la haute atmosphère terrestre, qui à leur tour produisent du carbone 14, un isotope radioactif du carbone.

Une tempête géomagnétique 60 % plus petite que l’événement Miyake s’est produite vers 993 après JC. Des échantillons de carottes de glace ont montré que des tempêtes géomagnétiques à grande échelle avec des intensités similaires à celles des événements Miyake et Carrington se produisent en moyenne une fois tous les 500 ans.

De nos jours, la National Oceanic and Atmospheric Administration utilise l’échelle des tempêtes géomagnétiques pour mesurer la force de ces éruptions solaires. L’échelle G a une note de 1 à 5, G1 étant mineur et G5 étant extrême. L’événement de Carrington aurait été classé G5.

Cela devient encore plus effrayant lorsque l’on compare l’événement Carrington avec l’événement Miyake. Les scientifiques ont pu estimer la force de l’événement de Carrington sur la base des fluctuations du champ magnétique terrestre enregistrées par les observatoires de l’époque. Il n’y avait aucun moyen de mesurer la fluctuation magnétique de l’événement Miyake. Au lieu de cela, les scientifiques ont mesuré l’augmentation du carbone 14 dans les cernes des arbres à partir de cette période. L’événement Miyake a produit une augmentation de 12 pour cent du carbone 14. En comparaison, l’événement de Carrington a produit moins de 1 % d’augmentation du carbone 14, de sorte que l’événement de Miyake a probablement éclipsé l’événement de Carrington du G5.

Couper le pouvoir

Aujourd’hui, une tempête géomagnétique de la même intensité que l’événement de Carrington affecterait bien plus que les fils télégraphiques et pourrait être catastrophique. Avec la dépendance toujours croissante à l’égard de l’électricité et des technologies émergentes, toute perturbation pourrait entraîner des milliards de dollars de pertes monétaires et un risque pour la vie dépendante des systèmes. La tempête affecterait la majorité des systèmes électriques que les gens utilisent quotidiennement.

Le Service météorologique national gère le Centre de prévision météorologique spatiale, qui surveille les éruptions solaires susceptibles de provoquer des tempêtes géomagnétiques.

Les tempêtes géomagnétiques génèrent des courants induits qui traversent le réseau électrique. Les courants induits géomagnétiquement, qui peuvent dépasser 100 ampères, circulent dans les composants électriques connectés au réseau, tels que les transformateurs, les relais et les capteurs. Cent ampères équivaut au service électrique fourni à de nombreux foyers. Des courants de cette ampleur peuvent provoquer des dommages internes aux composants, entraînant des pannes de courant à grande échelle.

Une tempête géomagnétique trois fois plus petite que l’événement de Carrington s’est produite au Québec, au Canada, en mars 1989. La tempête a provoqué l’effondrement du réseau électrique d’Hydro-Québec. Pendant la tempête, les courants induits magnétiquement élevés ont endommagé un transformateur dans le New Jersey et déclenché les disjoncteurs du réseau. Dans ce cas précis, la panne a laissé cinq millions de personnes sans électricité pendant neuf heures.

Rompre les liens

Outre les pannes électriques, les communications seraient perturbées à l’échelle mondiale. Les fournisseurs de services Internet pourraient tomber en panne, ce qui priverait les différents systèmes de la capacité de communiquer entre eux. Les systèmes de communication à haute fréquence tels que la radio sol-air, à ondes courtes et navire-terre seraient perturbés. Les satellites en orbite autour de la Terre pourraient être endommagés par les courants induits par la tempête géomagnétique qui brûle leurs circuits imprimés. Cela entraînerait des perturbations dans la téléphonie par satellite, Internet, la radio et la télévision.

De plus, à mesure que les tempêtes géomagnétiques frappent la Terre, l’augmentation de l’activité solaire entraîne l’expansion de l’atmosphère vers l’extérieur. Cette expansion modifie la densité de l’atmosphère où gravitent les satellites. Une atmosphère à plus forte densité crée une traînée sur un satellite, ce qui le ralentit. Et s’il n’est pas déplacé vers une orbite plus élevée, il peut retomber sur Terre.

Un autre domaine de perturbation qui pourrait potentiellement affecter la vie quotidienne est celui des systèmes de navigation. Pratiquement tous les modes de transport, des voitures aux avions, utilisent le GPS pour la navigation et le suivi. Même les appareils portables tels que les téléphones portables, les montres intelligentes et les balises de suivi dépendent des signaux GPS envoyés par les satellites. Les systèmes militaires dépendent fortement du GPS pour leur coordination. D’autres systèmes de détection militaires, tels que les radars à l’horizon et les systèmes de détection sous-marins, pourraient être perturbés, ce qui nuirait à la défense nationale.

En ce qui concerne Internet, une tempête géomagnétique de l’ampleur de l’événement de Carrington pourrait produire des courants induits géomagnétiquement dans les câbles sous-marins et terrestres qui constituent l’épine dorsale d’Internet ainsi que dans les centres de données qui stockent et traitent tout, des e-mails aux messages texte. aux ensembles de données scientifiques et aux outils d’intelligence artificielle. Cela perturberait potentiellement l’ensemble du réseau et empêcherait les serveurs de se connecter les uns aux autres.

C’est une question de temps

Ce n’est qu’une question de temps avant que la Terre ne soit frappée par une autre tempête géomagnétique. Une tempête de la taille d’un événement Carrington serait extrêmement dommageable pour les systèmes électriques et de communication du monde entier, avec des pannes pouvant durer plusieurs semaines. Si la tempête était de la taille de l’événement Miyake, les résultats seraient catastrophiques pour le monde, avec des pannes potentielles pouvant durer des mois, voire plus. Même avec les avertissements de météo spatiale du Space Weather Prediction Center de la NOAA, le monde ne disposerait que de quelques minutes à quelques heures de préavis.

Je pense qu’il est essentiel de continuer à rechercher des moyens de protéger les systèmes électriques contre les effets des tempêtes géomagnétiques, par exemple en installant des dispositifs capables de protéger les équipements vulnérables comme les transformateurs et en développant des stratégies pour ajuster la charge du réseau lorsque des tempêtes solaires sont sur le point de frapper. En bref, il est important de travailler maintenant pour minimiser les perturbations liées au prochain événement de Carrington.

David Wallace, professeur clinicien adjoint de génie électrique, Université d’État du Mississippi

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original.