Prédiction du cycle d'activité magnétique du Soleil par simulation numérique dynamo

 

Alexandre St-Laurent Lemerle

Cégep de Bois-de-Boulogne

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme de recherche pour les chercheurs de collège

Concours 2019-2020

Le cycle d'activité solaire, gouverné par une dynamo magnétohydrodynamique ancrée profondément dans la zone convective de l'étoile, est le moteur de toute l'activité observée à la surface du Soleil. Cette activité magnétique est à l'origine des fluctuations de la radiation et du vent solaire, qui perturbent quotidiennement l'environnement spatial, la magnétosphère et la haute atmosphère terrestres. Une planification précise des infrastructures et missions spatiales et une meilleure connaissance de la chimie atmosphérique et de la climatologie requièrent donc inévitablement de mieux comprendre et prédire les comportements du milieu interplanétaire et du Soleil lui-même.

Le modèle dynamo numérique couplé 2x2D, développé et calibré à l'aide d'un algorithme génétique d'optimisation par Lemerle et al (2015, ApJ, 810, 78; 2017, ApJ, 834, 133), offre un potentiel inégalé de prédiction de l'activité solaire. À ce stade, le modèle permet déjà la production de séquences temporelles prédictives de l'émergence des taches solaires (amplitude, moment du pic et durée du prochain cycle d'activité), avec pour particularité d'offrir naturellement et systématiquement un intervalle d'incertitude à chacune des solutions optimales proposées (à la manière des prédictions météorologiques et climatiques terrestres). Il s'agit déjà là d'un grand pas en avant en comparaison aux prédictions actuellement très incertaines de l'activité solaire.

Ce projet de recherche, réalisé sur une durée de trois ans en collaboration avec le Groupe de Recherche en physique solaire de l'Université de Montréal, incluant un stagiaire d'été du Cégep de Bois-de-Boulogne, propose d'améliorer profondément la qualité des prédictions de l'activité solaire, jusqu'à en quintupler la portée temporelle. En plus de séquences temporelles, le modèle sera en mesure de fournir des prédictions bidimensionnelles du comportement de la surface solaire (asymétrie hémisphérique, cartes magnétiques), avec intervalles d'incertitude, perspectives inégalées dans le domaine. Au terme de ce projet, ces prédictions pourront être directement utilisées par des groupes de recherche travaillant à l'étude des éruptions solaires, du vent solaire, de l'irradiance spectrale du Soleil, de la chimie atmosphérique et du climat terrestre, des risques et de la planification des infrastructures et missions spatiales.