Méthodes de prévison des cycles solaires

Sun_Spot_Numbers(1)La prédiction du comportement du cycle des tâches solaires est très fiable une fois que le cycle est bien enclenché (environ 3 ans après que le nombre minimum de tâches solaire se soit produit). Avant ce moment, les prédictions sont moins fiables mais n’en sont pas moins importantes. La planification de l’orbite des satellites, et des missions spatiales requière souvent la connaissance du niveau d’activité solaire des années à l’avance.

On utilise un certain nombre de techniques pour prévoir l’amplitude d’un cycle pendant la période juste avant le minimum solaire. On a découvert des relations entre la taille du maximum du prochain cycle et la longueur du cycle précédent, entre le niveau d’activité du minimum et la taille du cycle précédent.

Parmi les techniques les plus fiables, il y a celles qui utilisent la mesure des changements dans le magnétisme terrestre, au moment et avant le minimum solaire. On sait que ces changements dans le champ magnétique terrestre sont provoqués par les tempêtes solaires mais les relations précises entre celles-ci et les niveaux d’activités du futur cycle sont toujours incertaines.
Il émerge trois techniques de ces «précurseurs géomagnétiques «. La plus ancienne est issue de Ohl et Ohl [Solar-Terrestrial Prediction Proceeding, Vol. II. 258 (1979)]. Ils ont constaté que la valeur de l’indice géomagnétique à son minimum était lié au nombre de taches solaires durant le maximum solaire suivant. Le premier désavantage de cette technique est que l’indice aa du géomagnétisme se produit souvent juste après le minimum solaire, la prédiction n’est donc pas disponible avant que le nouveau cycle n’ait démarré.

Joan Feynman est l’auteur d’une méthode alternative. Elle sépare les indices géomagnétiques aa en deux composants : l’un est en phase et est proportionnel au nombre de taches solaires, l’autre composant est donc le signal restant. Elle a découvert que ce signal restant indiquait fidèlement le nombre de tache solaires plusieurs années à l’avance. Ce signal atteint son maximum au moment du minimum solaire et il est proportionnel au nombre de tâches solaires pendant le maximum suivant. Cette méthode permet la prédiction du maximum solaire au moment du minimum.

Richard Thompson est l’auteur d’une troisième méthode [Solar Physics 148,383 (1993)]. Il a découvert une relation entre le nombre de jours où pendant le cycle d’une tâche solaire, le champ magnétique terrestre est perturbé et l’amplitude du prochain maximum solaire. Sa méthode a l’avantage de donner une prévision de la taille du prochain maximum solaire bien avant le minimum solaire.

Nous avons employés ces méthodes, parmi plusieurs autres, pour déterminer la taille du prochain cycle solaire en utilisant une technique qui pondère les différentes prévisions en fonction de leur fiabilité. [voir Hathaway,Wilson, et ReichmanJ/ Geophys. Res. 104,22,375(1999)]. Cette analyse a indiqué un nombre maximum de taches solaires d’environ 154 ± 21. Nous utilisons alors la forme du cycle solaire, tel que décrit par Hathaway, Wilson, et Reichmann [Solar Physics 151, 177 (1994)] pour déterminer le moment de départ du cycle en introduisant les données pour produire la prévision du nombre de taches solaires mensuel au cours du cycle suivant. Nous découvrons que le moment du début en Juillet 1996, avec un minimum se produisant en octobre 1996. Les nombres prédit sont disponibles ici :

http://solarscience.msfc.nasa.gov/images/ssn_predict.txt

Alors que le cycle avance, le procédé de prévision tend à donner du poids à l’aménagement de valeurs mensuelles qu’à la fonction de forme du cycle. Lors de cette phase du cycle 23, nous donnons toute son importance à la courbe d’ajustement technique de Hathaway, Wilson, et Reichmann Solar Physics 151, 177 (1994). Les deux paramètres de cet aménagement (amplitude du cycle et moment de départ du cycle) sont restés inchangés depuis début 1999.

Note :

Ces prédictions sont pour le « lissé » International Sunspot Numbers. Le lissage est habituellement sur des périodes d’environ une année ou plus, donc les valeurs quotidiennes et mensuelles de L’intenational Sunspot Number peuvent fluctuées par rapport à nos prévisions. Il faut noter aussi que le nombres de « Boulder » rapportés quotidiennement sur www.spaceweather.com sont généralement environ 35 % plus important que l’ International Sunspot Number

Un autre indicateur du niveau d’activité solaire est le flux d’émission radio issu du Soleil sur la longueur d’onde 10,7cm (Fréquence 2.8 GHz). Ce flux est mesuré quotidiennement depuis 1947. C’est un important indicateur de l’activité solaire parce qu’il tend à suivre les changements dans l’ultraviolet solaire qui influence L’atmosphère supérieure de la Terre et la ionosphère. Beaucoup de modèle de l’atmosphère haute utilise le flux de 10.7 cm (F10.7) pour déterminer la densité atmosphérique et la trainée des satellites. On a mis en évidence que la F10.7 suivait le nombre de tache solaire de manière très proche et des techniques de prévision similaires peuvent être utilisées.

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