Pourquoi nos communications radio deviennent-elles parfois difficiles, voire impossibles, alors que notre matériel fonctionne parfaitement ? Le responsable se trouve peut-être à 150 millions de kilomètres de notre antenne ! Découvrons comment le Soleil influence la propagation des ondes radio et comment observer ses effets grâce à des outils gratuits accessibles sur Internet.
1. Quand le Soleil décide de couper nos communications !
Imaginez la scène : vous êtes confortablement installé devant votre transceiver. Sur 20 mètres, les stations DX arrivent avec d’excellents signaux. Les contacts s’enchaînent et la propagation semble particulièrement favorable.
Puis, sans raison apparente, les signaux commencent à faiblir. Certaines stations disparaissent complètement. Quelques minutes plus tard, la bande semble presque déserte.
Vous vérifiez votre antenne, votre ROS et votre installation. Tout fonctionne normalement.
Et si le problème venait du Soleil ?
Notre étoile influence directement les conditions de propagation des ondes radio, particulièrement sur les bandes décamétriques.
Une éruption solaire suffisamment intense peut provoquer, en quelques minutes, une absorption importante des signaux HF sur la face éclairée de la Terre.
D’autres phénomènes solaires peuvent perturber les communications pendant plusieurs heures, voire plusieurs jours.
Heureusement, les radioamateurs disposent aujourd’hui d’outils remarquables pour surveiller cette activité et observer ses conséquences sur leurs communications.
Nous allons découvrir comment les utiliser.
2. Le Soleil : une étoile qui ne dort jamais
Le Soleil est une gigantesque sphère de plasma dont l’activité magnétique évolue continuellement.
À sa surface apparaissent régulièrement des régions actives, souvent accompagnées de taches solaires. Ces zones peuvent être le siège de phénomènes particulièrement énergétiques.
Parmi eux, trois méritent notre attention.
Les éruptions solaires
Une éruption solaire, ou Solar Flare, correspond à une libération brutale d’énergie dans l’atmosphère solaire.
Elle produit notamment des rayonnements électromagnétiques, dont des rayons X et ultraviolets.
Ces rayonnements atteignent la Terre environ huit minutes après leur émission.
Ils peuvent modifier rapidement l’ionisation de la haute atmosphère et provoquer des perturbations des communications HF.
Les éjections de masse coronale
Une éjection de masse coronale, ou CME (Coronal Mass Ejection), projette dans l’espace une importante quantité de plasma accompagnée de champs magnétiques.
Lorsque cette matière se dirige vers la Terre, elle peut atteindre notre environnement spatial après plusieurs dizaines d’heures, parfois plus rapidement lors d’événements particulièrement énergétiques.
Si les conditions magnétiques sont favorables, elle peut déclencher une tempête géomagnétique.
Les particules énergétiques
Certaines éruptions et éjections de masse coronale s’accompagnent de particules accélérées à très haute énergie.
Ces particules peuvent provoquer une ionisation supplémentaire dans les régions polaires, entraînant une absorption importante des signaux HF sur les trajets concernés.
Attention : une éruption solaire, une éjection de masse coronale et une tempête géomagnétique ne sont pas trois noms désignant le même phénomène.
Ils sont parfois associés, mais leurs conséquences sur les communications radio sont différentes.
3. Comment une tempête solaire perturbe-t-elle nos ondes ?
Pour comprendre ces perturbations, intéressons-nous à une région essentielle de notre atmosphère : l’ionosphère.
Située approximativement entre 60 et plus de 1 000 kilomètres d’altitude, elle contient des particules électriquement chargées produites principalement par le rayonnement solaire.
Cette région joue un rôle fondamental dans la propagation des ondes décamétriques.
Une alliée indispensable aux communications HF
Lorsqu’une onde HF quitte notre antenne, elle peut être progressivement réfractée dans l’ionosphère et revenir vers la surface terrestre.
Ce phénomène permet de communiquer avec des stations situées à plusieurs milliers de kilomètres, parfois avec une puissance relativement modeste.
Les différentes régions ionosphériques n’ont cependant pas toutes le même comportement.
La région F2 joue un rôle majeur dans les communications à grande distance, tandis que la région D peut absorber une partie de l’énergie des signaux radio.
Quand les rayons X perturbent la propagation
Lors d’une éruption solaire importante, le flux de rayons X augmente brutalement.
Ce rayonnement provoque une ionisation supplémentaire de la région D, située approximativement entre 50 et 90 kilomètres d’altitude.
Les ondes HF qui traversent cette région peuvent alors subir une absorption considérable.
Le phénomène touche principalement la face de la Terre éclairée par le Soleil.
Il peut provoquer ce que les scientifiques appellent un Short Wave Fadeout, c’est-à-dire un évanouissement brutal des ondes courtes.
Les fréquences HF les plus basses sont généralement davantage affectées par cette absorption.
Et pendant une tempête géomagnétique ?
Les conséquences sont différentes.
Une tempête géomagnétique peut modifier la densité et la répartition des électrons dans l’ionosphère.
La fréquence maximale utilisable, ou MUF, peut alors varier sensiblement.
Certaines liaisons deviennent difficiles, tandis que d’autres peuvent temporairement bénéficier de conditions inhabituelles.
Ces effets dépendent de la latitude, de l’heure, de la fréquence et du trajet radio.
Une tempête solaire ne signifie donc pas nécessairement que toutes les bandes HF deviennent inutilisables.
En situation normale, l’ionosphère permet le retour des ondes HF vers la Terre. Lors d’une éruption solaire, une ionisation accrue de la région D peut provoquer une forte absorption des signaux.
4. Apprenons à lire le bulletin météo de l’espace
Comme les météorologues surveillent la pression atmosphérique et les températures, les spécialistes de la météo spatiale utilisent plusieurs indices pour caractériser l’activité solaire.
Les radioamateurs peuvent consulter ces informations gratuitement.
Le flux solaire SFI
Le Solar Flux Index correspond au flux radio solaire mesuré à 10,7 cm, soit une fréquence de 2 800 MHz.
Il constitue un indicateur de l’activité solaire.
Un flux élevé accompagne souvent une ionisation plus importante de l’ionosphère, ce qui peut favoriser les communications sur les bandes hautes, notamment 15, 12 et 10 mètres.
Mais attention : un SFI élevé ne garantit pas une bonne propagation.
Les conditions géomagnétiques et la répartition de l’ionisation jouent également un rôle essentiel.
L’indice Kp
Le Kp caractérise l’activité géomagnétique planétaire sur une échelle de 0 à 9.
| Kp | Situation géomagnétique |
|---|---|
| 0 à 2 | Calme |
| 3 | Généralement peu perturbée |
| 4 | Active |
| 5 | Tempête mineure G1 |
| 6 | Tempête modérée G2 |
| 7 | Tempête forte G3 |
| 8 | Tempête sévère G4 |
| 9 | Tempête extrême G5 |
À partir de Kp 5, la NOAA considère qu’une tempête géomagnétique est en cours.
Toutefois, le Kp ne permet pas de connaître directement les conditions de propagation sur une bande particulière.
L’indice Ap
L’indice Ap représente une mesure quotidienne de l’activité géomagnétique planétaire.
Il complète le Kp en donnant une vision plus globale des perturbations sur une journée.
Le champ magnétique Bz
La composante Bz du champ magnétique interplanétaire est particulièrement importante.
Lorsque Bz est orienté durablement vers le sud, donc négatif, les conditions peuvent favoriser le transfert d’énergie entre le vent solaire et la magnétosphère terrestre.
Cela peut contribuer au développement d’une tempête géomagnétique.
Mais Bz doit être interprété avec les autres paramètres du vent solaire.
Les classes d’éruptions solaires
Les éruptions sont classées selon l’intensité maximale de leur émission de rayons X mous.
| Classe | Intensité relative | Conséquences possibles |
|---|---|---|
| A | Très faible | Généralement négligeables |
| B | Faible | Généralement négligeables |
| C | Modérée | Effets radio généralement limités |
| M | Forte | Perturbations HF possibles |
| X | Très forte | Interruptions HF potentiellement importantes |
Chaque classe correspond à un flux de rayons X dix fois supérieur à celui de la classe précédente.
Une éruption X2 est ainsi deux fois plus intense, en flux de rayons X maximal, qu’une éruption X1.
Les trois échelles NOAA
La NOAA utilise également trois échelles de gravité :
- R1 à R5 : perturbations radio provoquées par les éruptions solaires.
- S1 à S5 : événements de particules énergétiques solaires.
- G1 à G5 : tempêtes géomagnétiques.
Ces trois échelles ne sont pas interchangeables.
Une éruption importante peut provoquer une alerte R sans qu’une tempête géomagnétique G soit nécessairement observée.
Pour approfondir : Les échelles de météo spatiale de la NOAA.
5. Observons maintenant le Soleil en direct !
Passons à la pratique !
Plusieurs organismes scientifiques mettent gratuitement à disposition leurs mesures et leurs prévisions.
Il suffit d’un navigateur Internet pour suivre l’activité solaire.
Premier outil : le centre NOAA SWPC
Le Space Weather Prediction Center américain est l’un des principaux organismes de surveillance de la météo spatiale.
Sa page d’accueil permet de consulter les conditions observées, les alertes et les prévisions.
C’est un excellent point de départ.
Deuxième outil : les rayons X du Soleil
🔗 https://www.swpc.noaa.gov/products/goes-x-ray-flux
Les satellites météorologiques spatiaux GOES mesurent notamment le flux de rayons X émis par le Soleil.
Les graphiques permettent de repérer les éruptions solaires.
Lorsqu’une éruption importante survient, une augmentation rapide du flux apparaît sur la courbe.
Le graphique indique également la classe de l’événement : C, M ou X.
Que faut-il observer ?
Repérez les pics importants et notez leur heure en UTC.
Comparez ensuite cette heure avec les éventuelles perturbations constatées sur les bandes HF.
Une éruption importante peut produire une absorption radio presque simultanément à la réception de son rayonnement par la Terre.
Troisième outil : l’indice géomagnétique Kp
🔗 https://www.swpc.noaa.gov/products/planetary-k-index
Ce graphique présente l’évolution de l’activité géomagnétique.
Un Kp élevé indique une perturbation du champ magnétique terrestre.
Les conséquences peuvent être particulièrement importantes sur les trajets radio passant par les hautes latitudes.
Quatrième outil : la carte d’absorption HF D-RAP
🔗 https://www.swpc.noaa.gov/products/d-region-absorption-predictions-d-rap
Voici probablement l’un des outils les plus intéressants pour les radioamateurs.
Le modèle D-RAP (D-Region Absorption Prediction) estime l’absorption des ondes HF dans la région D de l’ionosphère.
Il utilise notamment les mesures de rayons X et de particules énergétiques.
Les cartes permettent de visualiser les régions susceptibles de subir une absorption importante.
Comment l’utiliser ?
Observez la carte mondiale et recherchez les zones affectées.
Si une éruption solaire importante survient pendant que l’Europe est éclairée, il est possible que les communications HF européennes soient perturbées.
La carte permet également d’identifier les effets des événements de particules dans les régions polaires.
Il faut cependant garder à l’esprit que D-RAP est un modèle : il ne mesure pas directement la qualité des communications entre deux stations.
Les cartes NOAA D-RAP permettent de visualiser les régions où l’absorption des ondes HF risque d’être importante à la suite d’une activité solaire intense.
6. Quelles conséquences sur nos bandes radioamateurs ?
Toutes les bandes ne réagissent pas de la même manière aux perturbations solaires.
Le tableau suivant résume quelques comportements possibles.
| Bande | Fréquence | Effets possibles |
|---|---|---|
| 80 m | 3,5 MHz | Forte absorption diurne lors d’une éruption |
| 40 m | 7 MHz | Atténuation importante des signaux |
| 30 m | 10 MHz | Dégradation possible des liaisons |
| 20 m | 14 MHz | Fermetures ou modifications des trajets DX |
| 15 m | 21 MHz | Variations des ouvertures DX |
| 10 m | 28 MHz | Ouvertures ou fermetures selon l’ionisation |
| 6 m | 50 MHz | Propagation aurorale possible dans certaines conditions |
Prenons l’exemple d’une éruption solaire de classe X.
Si elle survient pendant la journée en Europe, les communications sur 40 mètres peuvent subir une forte atténuation.
Sur 20 mètres, les effets dépendront notamment du trajet et de l’intensité de l’événement.
Sur 10 mètres, les conditions peuvent évoluer différemment, en fonction de l’ionisation et de la fréquence maximale utilisable.
Une tempête géomagnétique peut, quant à elle, modifier les conditions de propagation pendant une période beaucoup plus longue.
Il faut donc distinguer les perturbations rapides provoquées par les rayons X des effets parfois prolongés d’une tempête géomagnétique.
7. PSKReporter : observons la propagation mondiale
🔗 https://pskreporter.info/pskmap.html
PSKReporter est bien connu des amateurs de modes numériques.
Ce service rassemble les rapports de réception transmis automatiquement par de nombreuses stations utilisant notamment FT8 et FT4.
Les résultats sont représentés sur une carte mondiale.
Mais PSKReporter peut également devenir un formidable outil d’observation des effets de l’activité solaire.
Une expérience très simple
Ouvrez PSKReporter et sélectionnez une bande, par exemple 20 mètres.
Choisissez une période récente et observez les stations reçues en Europe.
Vous pouvez ensuite comparer la carte avec les graphiques de rayons X de la NOAA.
Lorsqu’une éruption importante survient, une diminution du nombre de liaisons rapportées peut parfois être observée.
Cette diminution ne constitue toutefois pas, à elle seule, une preuve d’absorption solaire.
Le nombre de rapports dépend également de l’activité des stations, de la répartition des récepteurs et des conditions normales de propagation.
Pour une observation plus fiable, il est préférable de suivre plusieurs stations et de comparer des périodes équivalentes.
PSKReporter permet de visualiser les communications numériques mondiales et d’étudier leurs variations lors d’une perturbation solaire.
8. WSPR : un laboratoire mondial de propagation
Le WSPR (Weak Signal Propagation Reporter) est un mode numérique conçu pour étudier la propagation avec des signaux de très faible puissance.
Les stations transmettent de courts messages contenant notamment leur indicatif et leur locator.
Les récepteurs du réseau publient automatiquement leurs rapports de réception.
Ces informations permettent d’étudier les variations de propagation sur différentes bandes.
Comment observer une perturbation solaire ?
Choisissez une bande HF et examinez les rapports d’une station WSPR.
Relevez les niveaux signal/bruit et les distances des stations qui la reçoivent.
Comparez ensuite ces valeurs sur plusieurs périodes.
Si une éruption solaire importante survient, vous pourrez rechercher une modification des niveaux de réception.
L’intérêt du WSPR est de pouvoir exploiter des observations réalisées par un grand nombre de stations réparties dans le monde.
Il faut néanmoins comparer des liaisons similaires et tenir compte des changements éventuels de puissance, de fréquence ou de configuration des stations.
9. Reverse Beacon Network : la propagation vue par la CW
🔗 https://www.reversebeacon.net/
Le Reverse Beacon Network, ou RBN, constitue un autre outil particulièrement intéressant.
Ce réseau mondial rassemble des stations de réception capables de détecter automatiquement des émissions, notamment en télégraphie.
Les rapports contiennent des informations telles que :
- L’indicatif de la station reçue.
- La fréquence utilisée.
- L’heure de réception.
- Le rapport signal/bruit.
- L’identification du récepteur.
Il devient ainsi possible de suivre la réception d’une même station par différents récepteurs.
Pendant une perturbation solaire, on peut rechercher une diminution des niveaux signal/bruit ou la disparition temporaire de certains trajets.
Le RBN constitue donc un excellent complément aux observations PSKReporter et WSPR.
10. Réalisons notre propre expérience depuis F5KEE !
Il n’est pas nécessaire de posséder un laboratoire scientifique pour étudier les effets du Soleil sur les communications radio.
Un ordinateur connecté à Internet suffit pour commencer.
Avec un transceiver HF ou un récepteur SDR, l’expérience devient encore plus intéressante.
Notre protocole d’observation
Nous proposons de suivre une bande HF pendant plusieurs heures, en relevant simultanément les données solaires et les conditions de réception.
Étape 1 : consulter les données solaires
Ouvrez les graphiques NOAA du flux de rayons X et de l’indice Kp.
Relevez les valeurs disponibles.
Étape 2 : choisir une bande
Sélectionnez par exemple 20 mètres, une bande particulièrement intéressante pour les communications DX.
Étape 3 : observer les réceptions
Consultez PSKReporter, WSPRNet ou Reverse Beacon Network.
Recherchez plusieurs trajets radio suffisamment actifs pour permettre des comparaisons.
Étape 4 : surveiller une éventuelle perturbation
Lorsqu’une éruption importante apparaît sur le graphique des rayons X, notez son heure UTC.
Observez ensuite l’évolution des rapports de réception.
Étape 5 : comparer les résultats
Pour éviter les conclusions hâtives, comparez les observations avec des périodes présentant des conditions horaires similaires.
Notre carnet d’observation
Voici un exemple de tableau à compléter.
| Heure UTC | Flux X | Kp | Bande | Observation radio |
|---|---|---|---|---|
| 10 h 00 | À relever | À relever | 20 m | Conditions de référence |
| 10 h 30 | À relever | À relever | 20 m | Évolution des signaux |
| 11 h 00 | À relever | À relever | 20 m | Évolution des signaux |
| 11 h 30 | À relever | À relever | 20 m | Évolution des signaux |
| 12 h 00 | À relever | À relever | 20 m | Comparaison des résultats |
Ce tableau est volontairement vierge : il ne représente pas un événement solaire réel.
Pour améliorer l’expérience, on pourra également noter le nombre de stations reçues et les rapports signal/bruit de quelques liaisons de référence.
Une observation isolée ne suffit pas à établir un lien de causalité. En revanche, des mesures répétées et comparées aux données scientifiques peuvent mettre en évidence des phénomènes particulièrement intéressants.
11. Et les satellites, le GPS et les communications VHF ?
L’activité solaire ne concerne pas uniquement les bandes HF.
Les satellites radioamateurs
Les satellites peuvent être affectés par différents phénomènes liés à la météo spatiale.
Les particules énergétiques peuvent perturber certains équipements électroniques embarqués.
L’activité solaire peut également modifier la densité de la haute atmosphère, ce qui influence la traînée des satellites en orbite basse.
Les communications par satellite peuvent aussi subir des effets de scintillation ionosphérique, selon les fréquences et les régions traversées.
Concernant QO-100, il faut rappeler que ses communications ne reposent pas sur la propagation ionosphérique utilisée en HF.
Ses liaisons micro-ondes ne subissent donc pas les mêmes mécanismes d’absorption que les bandes décamétriques.
Le GPS et les systèmes GNSS
Les systèmes de navigation par satellite traversent l’ionosphère.
Les variations de densité électronique peuvent modifier le temps de propagation des signaux et provoquer des erreurs de positionnement.
Lors de perturbations importantes, des scintillations ionosphériques peuvent également rendre la réception plus difficile.
Les communications VHF
Les tempêtes géomagnétiques peuvent parfois favoriser des phénomènes de propagation inhabituels.
La propagation aurorale en est un exemple.
Les signaux VHF peuvent être diffusés par des irrégularités ionosphériques associées aux aurores.
Ces communications présentent souvent des caractéristiques particulières, notamment une déformation importante des signaux.
Pour les amateurs de 144 MHz, ces phénomènes peuvent offrir des possibilités de contacts exceptionnels, surtout aux latitudes favorables.
12. Quand les radioamateurs deviennent des observateurs scientifiques
Les radioamateurs ne sont pas seulement des utilisateurs de l’ionosphère.
Ils peuvent également contribuer à son étude.
C’est précisément l’objectif de HamSCI, pour Ham Radio Science Citizen Investigation.
Cette initiative associe radioamateurs, chercheurs et établissements scientifiques autour de projets consacrés notamment à l’ionosphère et à la propagation radio.
Les observations issues de réseaux comme WSPR et Reverse Beacon Network peuvent fournir de précieuses informations sur les variations de propagation.
Les radioamateurs participent ainsi à une forme de science collaborative.
Leur répartition géographique, la diversité des fréquences utilisées et la continuité de certaines observations constituent des atouts importants.
Une simple station radioamateur peut donc devenir un instrument d’observation scientifique.
Grâce aux données scientifiques et aux réseaux mondiaux de réception, chaque radioamateur peut participer à l’observation des effets de l’activité solaire sur les communications.
Conclusion — Quand les bandes deviennent silencieuses, regardons vers le Soleil !
Nous avons parfois tendance à considérer la propagation radio comme un phénomène mystérieux.
Une bande fonctionne parfaitement un jour, puis devient presque inutilisable le lendemain.
Pourtant, une partie de ces variations peut être expliquée par l’activité de notre étoile.
Éruptions solaires, modifications de l’ionosphère, tempêtes géomagnétiques et particules énergétiques influencent continuellement notre environnement radioélectrique.
Grâce aux outils scientifiques accessibles sur Internet, nous pouvons aujourd’hui observer ces phénomènes avec une précision remarquable.
Les graphiques de la NOAA nous renseignent sur l’activité solaire, tandis que PSKReporter, WSPR et Reverse Beacon Network permettent d’examiner les conséquences possibles sur les communications radioamateurs.
La prochaine fois que vos signaux DX disparaîtront mystérieusement, avant d’accuser votre antenne ou votre transceiver, pensez à consulter la météo spatiale !
Vous découvrirez peut-être qu’une éruption solaire vient de modifier les conditions de propagation sur une partie de notre planète.
Et qui sait ? Vos propres observations contribueront peut-être un jour à mieux comprendre ces phénomènes.
Liens utiles pour aller plus loin
Observer l’activité solaire
- NOAA — Space Weather Prediction Center
Le centre américain de surveillance de la météo spatiale. Il diffuse observations, prévisions et alertes. - NOAA — Flux de rayons X GOES
Pour observer les éruptions solaires et leur intensité. - NOAA — Indice géomagnétique Kp
Pour suivre les perturbations du champ magnétique terrestre. - NOAA — Carte d’absorption HF D-RAP
Pour visualiser les régions susceptibles de subir une forte absorption des ondes HF. - NOAA — Vent solaire
Pour suivre la vitesse du vent solaire et les paramètres du champ magnétique interplanétaire. - SIDC — Observatoire royal de Belgique
Le centre européen d’observation de l’activité solaire.
Observer les communications radio
- PSKReporter
Carte mondiale des rapports de réception des modes numériques. - WSPRNet
Réseau mondial d’observation de la propagation par signaux faibles. - Reverse Beacon Network
Réseau automatique de réception permettant notamment de suivre la propagation en CW.
Comprendre et participer
- NOAA — Échelles de météo spatiale
Explications des niveaux de gravité G1 à G5, R1 à R5 et S1 à S5. - HamSCI — Ham Radio Science Citizen Investigation
Projets scientifiques associant chercheurs et radioamateurs pour étudier l’ionosphère. - HamSCI — Données scientifiques
Accès aux informations et aux ressources scientifiques utilisées dans les recherches sur la propagation.
