L’éruption des Tonga en 2022 crée une “super bulle de plasma” extrêmement rare dans l’ionosphère : ScienceAlert

La technologie devenant de plus en plus intégrée à notre vie quotidienne, il devient de plus en plus important de comprendre la météo spatiale et son influence sur la technologie.

quand on entendclimat spatialon pense généralement à une éruption majeure sur le Soleil – une éjection de masse coronale se précipitant vers la Terre, créée Beau spectacle de coucher de soleil.

Cependant, toutes les conditions météorologiques spatiales ne commencent pas avec le soleil.

Ce Éruption volcanique aux Tonga En janvier 2022, il est si massif qu’il crée des vagues dans la haute atmosphère qui façonnent sa propre météo spatiale.

Ce fut l’une des plus grandes éruptions de l’histoire moderne et a affecté le GPS à travers l’Australie et l’Asie du Sud-Est. Comme nous l’expliquons dans notre nouvelle étude dans la revue climat spatiall’éruption volcanique a créé une super “bulle de plasma” sur le nord de l’Australie qui a duré des heures.

Vraiment un système de positionnement global

Alors que la plupart des gens avoir un GPS (Global Positioning System) sur leurs appareils (tels que les satellites et les smartphones), peu de gens savent comment fonctionne réellement le GPS.

Essentiellement, nos appareils écoutent les signaux radio envoyés par les satellites en orbite autour de la Terre. Grâce à ces signaux, ils calculent leur position par rapport au satellite, ce qui nous permet de nous orienter et de trouver le bar ou le café le plus proche.

Les signaux radio que nos appareils reçoivent sont affectés par l’atmosphère terrestre (en particulier la couche appelée atmosphère terrestre). ionosfir), ce qui réduit la précision de localisation. Les appareils courants ne sont précis qu’à quelques dizaines de mètres près.

Cependant, les systèmes de positionnement par satellite plus récents et améliorés, utilisés dans les industries minière, agricole et de la construction, peuvent être précis à dix centimètres. Le seul problème est que ce système prend un certain temps à s’installer sur leur site, et cela peut prendre trente minutes ou plus.

Ce Position précise des satellites Il fonctionne en modélisant avec précision les défauts causés par l’ionosphère terrestre. Mais chaque fois qu’une perturbation se produit dans l’ionosphère, elle devient complexe et difficile à modéliser.

Par exemple, lorsqu’un fichier Tempête géomagnétique (perturbation du vent solaire affectant le champ magnétique terrestre) se produit, l’ionosphère devient turbulente et les ondes radio qui la traversent sont dispersées – un peu comme la lumière visible se plie et se disperse lorsque l’on regarde un lac dans des conditions agitées.

perturbation volcanique

Recherche récente Il a montré que les éruptions volcaniques Hongga Tonga-Hong Haapei ont provoqué des conditions ionosphériques erratiques qui ont duré plusieurs jours. Les ondes qu’ils génèrent dans l’ionosphère sont à peu près de la même taille que celles générées par les orages géomagnétiques.

Bien que ces ondes aient affecté les données GPS dans le monde entier pendant des jours après l’éruption, leur influence sur le positionnement était quelque peu limitée par rapport à un autre type de perturbation dans l’ionosphère – les “super bulles de plasma” qui se forment après l’éruption.

L’ionosphère est la couche de l’atmosphère terrestre à une altitude d’environ 80 à 800 km (50 à 500 miles). Il se compose d’un gaz avec beaucoup de particules chargées électriquement, ce qui le rend “plasma“.

À leur tour, les bulles de plasma équatoriales sont des perturbations du plasma dans l’ionosphère qui se produisent naturellement la nuit aux basses latitudes.

Ces bulles de plasma se produisent régulièrement. Ils se forment en raison d’un phénomène appelé « instabilité générale de Rayleigh-Taylor ». Ceci est similaire à ce qui se passe lorsqu’un liquide plus lourd est au-dessus d’un liquide moins lourd et que les bulles du liquide plus léger bouillonnent dans le liquide lourd sous forme de “bulles” (voir la vidéo ci-dessous).

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En termes de perturbations dans l’ionosphère, le plasma est également contrôlé par des champs magnétiques et électriques.

En s’élevant, les bulles de plasma forment des structures aux formes étranges qui ressemblent à un cactus renversé ou à une racine d’arbre. En raison du champ magnétique terrestre, ces structures s’étalent au fur et à mesure que les bulles se développent au-dessus de l’équateur.

Le résultat est que les bulles d’altitude plus élevées atteignent également des latitudes plus élevées. En règle générale, les bulles de plasma atteignent plusieurs centaines de kilomètres au-dessus de l’équateur, atteignant des latitudes comprises entre 15 et 20 degrés nord et sud.

Une bulle rare au-dessus de l’Australie

Les scientifiques découvrent UN Super bulles de plasma En Asie du Sud-Est peu après l’éruption du volcan Tonga. Sa taille est estimée similaire à celle rapportée précédemment Bulle super rare.

Le champ magnétique terrestre transporte la perturbation vers le sud, où elle persiste pendant plusieurs heures au-dessus de Townsville, dans le nord-est de l’Australie.

À ce jour, il s’agit de la bulle de plasma la plus méridionale observée en Australie. Bien que ces superbulles soient rares, connues pour se produire dans le nord de l’Australie, elles n’avaient jamais été observées directement avant cet événement.

La récente prolifération de stations GPS dans le nord de l’Australie a rendu ce type de surveillance possible.

Il est entendu que les ondes de l’éruption ont perturbé les vents dans la haute atmosphère, modifié le flux de plasma dans l’ionosphère et provoqué l’apparition de super bulles de plasma.

Notre étude a révélé que la bulle a entraîné des retards importants dans l’utilisation précise du GPS dans le nord de l’Australie et l’Asie du Sud-Est. Dans certains cas, il a fallu plus de cinq heures pour que la position GPS se verrouille en raison de bulles de plasma.

Bien que nous comprenions beaucoup de choses sur l’ionosphère, notre capacité à prédire ses perturbations est encore limitée. Avoir plus de stations GPS est non seulement utile pour améliorer le positionnement et la navigation, mais aussi pour combler les lacunes dans la surveillance ionosphérique.

Les éruptions volcaniques des Tonga sont bien loin de l’événement typique de « météo spatiale » induit par le soleil. Mais leur impact sur la haute atmosphère et le GPS souligne l’importance de comprendre comment l’environnement affecte les technologies dont nous dépendons.

Brett CarterProfesseur Madya, Université RMIT; Rize Pradiptachercheur senior en sciences, Université de BostonEt Sulin ChoiTn

Cet article a été republié de Conversation Sous licence Creative Commons. Lire Article original.