Comprendre les aurores boréales Un peu d'histoire
Pour expliquer la formation des aurores polaires, les civilisations arctiques ont depuis tous les temps imaginé de nombreuses légendes.
Les Sami racontent que c’est la neige soulevée par la queue du renard polaire qui monte vers le ciel pour former les aurores.
Quant aux Inuits du Groenland, ils racontent que ce sont les âmes des morts qui jouent avec le crâne des morses…
1619
Galilée les nomme sous le terme d’aurores boréales,
1779
Benjamin Franklin émet l’idée que les aurores sont dues à des décharges électriques entre la terre et l’atmosphère,
1860
Elias Loomis publie une carte représentant la fréquence des apparitions des aurores boréales
1863
Auguste de la Rive propose une théorie mêlant à la fois l’électricité et le magnétisme terrestre.
1879
Becquerel attribue les aurores boréales à la chute de particules chargées solaires guidées par le champ magnétique terrestre vers les pôles.
1901
Christian Birkeland réussit à reproduire le phénomène dans une chambre à vide.
1957 - 1958
les satellites Spoutnik 1 et 2 confirment la théorie de Christian Birkeland et révèlent l’existence de la magnétosphère terrestre
24 juillet 2008
La NASA nous déclarait qu’elle venait de percer le mystère des aurores Polaires, grâce à la flotte des cinq satellites de la mission américaine Themis.
La source Notre soleil
Les aurores polaires ont pour origine le Soleil. Celui-ci éjecte un flux continu de plasma (du gaz électriquement chargé). Sa consistance (densité, vitesse) est liée à l’activité solaire : explosions, trous coronaux…
Les taches solaires
Les tâches sont le siège de puissants phénomènes magnétiques à la surface du soleil. Ceux-ci freinent les phénomènes de convection( transfert d’énergie) qui se produisent sous la surface du soleil, ce qui a pour effet de refroidir la zone de gaz qui se trouve autour. Comme le gaz y est moins chaud, il est moins lumineux et donc plus sombre : ce sont les taches solaires.
Les trous coronaux
Les trous coronaux sont des zones où les lignes du champ magnétique du Soleil sont ouvertes vers l’espace. Le plasma solaire n’est alors pas retenu et un flux continu est éjecté vers la Terre.
Éruptions et éjections de masse coronale
Les éruptions solaires et les éjections de masse coronale proviennent souvent de paires de taches solaires, générant des arcs magnétiques puissants. Lorsque ces arcs se rompent, le plasma est violemment expulsé dans l’espace, formant une éjection de masse coronale (CME). Si dirigée vers la Terre, cela peut entraîner une aurore polaire quelques jours plus tard.
L’atmosphère
Composée majoritairement de diazote (78%) et de dioxygène (21%), entoure la Terre. Elle comprend également de l’argon (0,93%), du dioxyde de carbone (0,04%), et des traces d’autres gaz. La ligne de Karman, située à une altitude de 100 km, marque la séparation entre l’atmosphère et l’espace.
L’Ionosphère
Se trouve entre la thermosphère et l’exosphère, environ de 500 à 1000 km d’altitude. Sensible aux radiations solaires, elle est le lieu où se produisent les aurores boréales et australes.
La magnétosphère
Influencée par le champ magnétique d’une planète, se forme au-dessus de son ionosphère en raison de l’agitation de son noyau métallique. Sans limites d’altitude fixes, le champ magnétique est constamment déformé par le vent solaire.
La formation des aurores boréales
Les aurores polaires se forment lorsque des particules de plasma solaire pénètrent dans l’ionosphère aux pôles, guidées par les lignes de champs magnétiques. En suivant des circuits électriques reliant la magnétosphère à l’ionosphère, ces particules excitent les ions de l’ionosphère, provoquant l’émission de lumière.
L’ovale auroral, résultant de ces déplacements, se forme aussi bien au nord (aurore boréale) qu’au sud (aurore australe) autour des pôles magnétiques. Les aurores boréales les plus lumineuses apparaissent du côté nuit de la Terre malgré l’exposition au Soleil du côté jour. La complexité de la magnétosphère terrestre contribue à ce phénomène.
lA DEFORMATION DE L’OVALE
Les aurores polaires les plus éclatantes se produisent du côté nuit de la Terre, malgré son exposition au Soleil. La complexité de la magnétosphère terrestre explique ce phénomène.
La reconnexion magnétique, formant le « sous orage magnétique », propulse des particules de plasma vers l’inosphère, créant des aurores lumineuses. Cependant, ce processus reste mal compris. Les ovales auroraux, situés autour des pôles magnétiques, varient en taille en fonction de la reconnexion magnétique côté nuit, influençant la position des aurores visibles au nord ou au sud de l’horizon.
lA DEFORMATION DE L’OVALE
Les aurores polaires les plus éclatantes se produisent du côté nuit de la Terre, malgré son exposition au Soleil. La complexité de la magnétosphère terrestre explique ce phénomène.
La reconnexion magnétique, formant le « sous orage magnétique », propulse des particules de plasma vers l’inosphère, créant des aurores lumineuses. Cependant, ce processus reste mal compris. Les ovales auroraux, situés autour des pôles magnétiques, varient en taille en fonction de la reconnexion magnétique côté nuit, influençant la position des aurores visibles au nord ou au sud de l’horizon.
La luminescence dans les aurores polaires est générée par des atomes excités dont les électrons changent d’orbite, perdant ainsi de l’énergie et émettant des photons, produisant de la lumière.
Le vert
Dans les couches moyennes de l’ionosphère, l’oxygène atomique est prédominant. Les électrons de l’atome excité redescendre d’orbite qu’une seule fois avant d’être désactivés par un autre atome : ils émettent du vert.
Le rouge et le bleu
Dans les couches hautes de la ionosphère, la densité atmosphérique devient très faible. Si bien que les électrons de l’oxygène ont le temps de redescendre de 2 orbites (2 minutes seront nécessaires) pour se stabiliser complètement. : ils émettent du rouge.
Du bleu-violet
Peut également apparaître au sommet des aurores : dans ce cas, il provient de l’excitation de l’hydrogène, de l’azote ionisé et de l’hélium ionisé. Ces gaz plus légers que l’oxygène ne se trouvent que dans les plus hautes couches de l’atmosphère : il faut une forte tempête solaire pour qu’ils soient excités.
L’indice Kp
L’indice Kp est un indicateur global de l’activité des orages géomagnétiques sur une échelle de 0 à 9. Sur la base de l’indice Kp, vous pouvez immédiatement savoir s’il y a une chance de voir une aurore ou non.
L’indice Kp
L’indice Kp est un indicateur global de l’activité des orages géomagnétiques sur une échelle de 0 à 9. Sur la base de l’indice Kp, vous pouvez immédiatement savoir s’il y a une chance de voir une aurore ou non.