2 septembre 1859 : Les télégraphes fonctionnent à l’air électrique dans une folle tempête magnétique
1859 : Une explosion magnétique sur le soleil provoque de brillantes aurores sur Terre et bouleverse le réseau télégraphique naissant.
Le 2 septembre 1859, au bureau télégraphique du n°31 de State Street à Boston, à 9h30, les lignes des opérateurs débordaient de courant, ils ont donc débranché les batteries connectées à leurs machines et ont continué à travailler en utilisant uniquement l’électricité qui circulait dans l’air.
Au petit matin de cette nuit-là, les aurores les plus brillantes jamais enregistrées avaient éclaté dans le ciel de la Terre. Des gens de La Havane et de Floride ont déclaré les avoir vues. Le New York Times a publié un article de 3 000 mots relatant cet événement coloré en prose violette.
« Avec cela, une belle teinte de rose s’est finalement mêlée. Les nuages de cette couleur étaient plus abondants au nord-est et au nord-ouest du zénith », écrit le Times. « Là, ils se croisaient, s’entremêlant et s’approfondissant jusqu’à ce que le ciel devienne douloureusement terne. Il n’y avait pas de figure que l’imagination ne puisse trouver dépeinte par ces éclairs instantanés. »
Comme si ce qui se passait dans les cieux ne suffisait pas, l’infrastructure de communication qui commençait tout juste à s’étendre le long de la côte Est se détraquait à cause de tout cet électromagnétisme.
« Nous avons observé l’influence sur les lignes au moment de commencer à travailler – 8 heures – et elle a continué si forte jusqu’à 9 heures et demie qu’elle a empêché toute activité, sauf à jeter les batteries à chaque extrémité de la ligne et à travailler entièrement par le courant atmosphérique ! », écrivent les télégraphistes étonnés de Boston dans une déclaration parue dans le New York Times plus tard cette semaine-là.
L’opérateur de Boston dit à son homologue de Portland, dans le Maine, « Le mien est également déconnecté, et nous travaillons avec le courant auroral. Comment recevez-vous mes écrits ? » Portland répond : « Mieux qu’avec nos batteries allumées », avant de conclure finalement avec un aplomb yankee : « Très bien. Dois-je poursuivre mes affaires ? »
En termes de relation entre la Terre et son étoile, il s’agit probablement des 24 heures les plus étranges jamais enregistrées. Les gens ont eu du mal à expliquer ce qui s’était passé.
David Hathaway, astronome solaire de la NASA, a déclaré que les gens de la communauté solaire commençaient à comprendre qu’il y avait une relation entre les événements sur le soleil et le magnétisme sur Terre. Mais cette connaissance n’était pas largement diffusée.
Une autre théorie soutenait que les aurores étaient en fait des phénomènes atmosphériques, c’est-à-dire une météo d’un type particulier. Des preuves de différentes sortes ont été proposées. Les aurores avaient apparemment un son, « le bruit de la crépitation », ou crépitement, qui les marquait comme des phénomènes liés à la Terre. Des explications encore plus bizarres ont surgi, comme la citation hilarante du météorologue Ebenezer Miriam dans le New York Times.
« L’aurore (électricité déchargée par les cratères des volcans) se dissout dans l’atmosphère et se diffuse ainsi dans l’espace ou se concentre en une substance gélatineuse formant des météores, appelés étoiles filantes », écrit Miriam. « Ces météores se dissolvent rapidement dans l’air atmosphérique, mais atteignent parfois la terre avant de se dissoudre, et ressemblent à de l’amidon fin. »
Mais certains scientifiques étaient sur la bonne voie. Dix-huit heures avant que la tempête ne frappe, Richard Carrington, un jeune astronome britannique très respecté, faisait ses observations quotidiennes des taches solaires lorsqu’il a vu deux brillantes taches de lumière. Nous savons aujourd’hui que ce qu’il voyait était le réchauffement de la surface du soleil au-delà de sa température normale de fusion d’environ 5 500 degrés Celsius. L’énergie pour le faire provenait d’une explosion magnétique, alors qu’une partie distendue du champ magnétique du soleil se brisait et se reconnectait.
« Ils dégagent l’équivalent en énergie d’environ 10 millions de bombes atomiques en l’espace d’une heure ou deux », a déclaré Hathaway. « L’une d’entre elles était spéciale, et elle a été remarquée, car c’était une éruption de lumière blanche. Elle a en fait chauffé la surface du soleil suffisamment bien pour éclairer le soleil. »
Bien qu’à l’époque Carrington ne savait pas ce qu’il regardait, cinq années à fixer le soleil lui avaient appris que ce qu’il voyait était sans précédent. Lorsque, aux petites heures de la nuit suivante, les ciels du monde entier ont commencé à prendre des couleurs brillantes, Carrington a su qu’il était sur quelque chose.
« Je pense que cela représente un point de basculement dans l’astronomie parce que pour la première fois, les astronomes avaient des preuves concrètes qu’une force autre que la gravité pouvait se communiquer à travers 93 millions de miles d’espace », a déclaré Stuart Clark, auteur du livre The Sun Kings : The Unexpected Tragedy of Richard Carrington and the Tale of How Modern Astronomy Began.
Pour autant, il faudra des décennies avant que la théorie scientifique ne rattrape les observations. Des poids lourds britanniques comme Lord Kelvin opinaient que le soleil ne pourrait jamais fournir le niveau d’énergie observé sur Terre. Comprendre ce qui se passait sans comprendre le fonctionnement du soleil ou la nature des particules n’était pas vraiment facile.
« C’est un excellent exemple de cas où la théorie et l’observation ne correspondent pas », a déclaré Clark. « L’establishment scientifique a tendance à croire la théorie, mais c’est généralement l’inverse, et les observations sont correctes. Vous devez constituer une masse critique d’observations pour faire évoluer la théorie scientifique. »
Avec le temps, de plus en plus d’observations ont fait évoluer la théorie, et le soleil a été tenu pour correctement responsable des tempêtes géomagnétiques. La leçon technologique selon laquelle les équipements électriques pouvaient être perturbés a cependant été largement oubliée.
Lorsqu’une tempête géomagnétique frappe la Terre, elle secoue la magnétosphère terrestre. Comme le plasma magnétisé repousse les lignes du champ magnétique terrestre, des courants circulent. Ces courants ont leurs propres champs magnétiques et bientôt, au niveau du sol, de fortes forces électromagnétiques sont en jeu. En d’autres termes, votre télégraphe peut fonctionner sur un « courant auroral ».
Les tempêtes géomagnétiques, cependant, peuvent avoir des impacts moins bénins. Le 4 août 1972, une ligne de Bell Telephone allant de Chicago à San Francisco a été mise hors service. Les chercheurs des Bell Labs ont voulu savoir pourquoi, et leurs découvertes les ont conduits tout droit vers 1859 et le courant auroral.
Louis Lanzerotti, aujourd’hui professeur d’ingénierie à l’Institut de technologie du New Jersey, est allé fouiller dans la bibliothèque des Bell Labs pour trouver des événements et des explications similaires. Parallèlement aux recherches sur le terrain, l’histoire est devenue le cœur d’une nouvelle approche pour construire des systèmes électriques plus robustes.
« Nous avons fait toute cette analyse et écrit cet article en 74 pour le Bell Systems Technical Journal », a déclaré Lanzerotti. « Et cela a vraiment fait une sacrée différence chez Bell Systems. Ils ont repensé leurs systèmes d’alimentation. »
La lutte pour sécuriser les systèmes techniques de la Terre contre les anomalies géomagnétiques se poursuit. Fin 2008, les Académies nationales des sciences ont publié un rapport sur les événements météorologiques spatiaux graves. Si une tempête approchant ne serait-ce que les niveaux de 1859 devait se reproduire, elles ont conclu que les dommages pourraient atteindre plus d’un billion de dollars, en grande partie à cause des perturbations du réseau électrique.
Les données sur la fréquence des énormes tempêtes sont rares. Les carottes de glace sont les principales preuves dont nous disposons en dehors des documents historiques humains. Les particules chargées peuvent interagir avec l’azote dans l’atmosphère, créant des nitrures. La concentration accrue de ces molécules peut être détectée en examinant les carottes de glace, qui agissent comme un journal de bord de l’atmosphère à un moment donné. Sur les 500 dernières années de ces données, l’événement de 1859 a été deux fois plus important que tout autre.
Malgré cela, le soleil reste un peu un mystère, en particulier ces événements formidablement énergétiques. Des scientifiques comme Hathaway sont capables de décrire pourquoi une tempête géomagnétique pourrait être plus importante qu’une autre en se basant sur les détails de son apparition, mais ils sont bien en peine de prédire quand ou pourquoi une tempête d’une ampleur exceptionnelle pourrait survenir.
La compréhension scientifique de la façon dont le soleil a un impact sur la Terre et ses humains à forte composante technologique n’est pas complète, mais nous savons au moins quand elle a commencé : aux premières heures du 2 septembre. 2, 1859.
« C’est à ce moment-là que nous réalisons que ces objets célestes ont affecté nos technologies et la façon dont nous voulions vivre nos vies », a déclaré Stuart.
Et il s’avère que notre étoile brûlante le fait encore.
Image : TRACE/NASA
Cet article est apparu pour la première fois dans Wired Science le 2 septembre 2009.
Alexis Madrigal est maintenant rédacteur principal à The Atlantic. Il est l’auteur de Powering the Dream : The History and Promise of Green Technology.
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