L'ionosphère est la partie de l'atmosphère qui est ionisée par le rayonnement solaire, à une altitude comprise entre environ 80 km et 1000 km. A cette altitude, l'atmosphère est si mince que les électrons libres peuvent persister pendant un certain temps et sont donc suffisamment nombreux pour affecter les ondes et les communications radio. Parce que la densité et la composition de l'ionosphère varient de manière complexe, elle entrave le fonctionnement des technologies utilisant des ondes radio, comme la navigation GPS. Depuis les années ‘50, l'ionosphère est étudiée et surveillée par les scientifiques du Centre de Physique du Globe de l’IRM à Dourbes.
Puisque les électrons et les ions libres dans l'ionosphère sont le résultat du rayonnement du soleil, principalement des rayons X et ultraviolets, le comportement de l'ionosphère varie de manière prévisible tout au long de la journée et au fil des saisons. Cependant, il existe tout de même des variations soudaines et irrégulières, telles que celles causées par une éclipse solaire.
Les éclipses solaires perturbent considérablement l'état normal de l'ionosphère, et les conséquences de cela peuvent être vues, par exemple, dans le retard des signaux GPS. En étudiant attentivement ces effets, on peut en apprendre beaucoup sur le plasma dans l'ionosphère. Le plasma est une phase de la matière constituée de particules chargées d'ions et d'électrons.
Dès le 19e siècle, la théorie mathématique a été développée pour prédire avec précision les éclipses solaires. Dans la seconde moitié du 20e siècle, les trajectoires de toutes les éclipses futures pour les mille prochaines années ont été déterminées par des calculs informatiques. Ces calculs ont toujours été effectués pour quelqu’un observant le phénomène à partir du niveau de la mer. Il s'avère que la trajectoire d'une éclipse solaire peut être très différente en fonction de l’altitude de départ prise en compte, au-dessus du niveau de la mer. Par conséquent, les observations de l'ionosphère ne concordaient pas avec les prévisions.
Le trajet de l'éclipse solaire totale du 20 mars 2015, à différentes altitudes au-dessus du niveau de la mer. Au niveau de la mer, l'éclipse était totalement au-dessus de l'océan Atlantique, mais entre 500 et 1000 km d'altitude elle était au-dessus de la Belgique!
Les scientifiques de l'équipe «Ionosphère et météorologie spatiale» de l’IRM ont refait le calcul de prévision des éclipses solaires, prenant cette fois l'altitude comme troisième dimension. Pour les éclipses solaires récentes, ces nouveaux calculs semblent en effet bien mieux correspondre aux observations. Un code informatique a été écrit et mis à la disposition de la communauté scientifique afin de réaliser des prévisions tridimensionnelles précises des éclipses futures.
Ces résultats ont été publiés dans le Journal of Geophysical Research: Space Physics et ont été présentés par l'American Geophysical Union en tant que «Research Spotlight» dans le magazine Eos.
