Les aurores boréales 2


Les aurores boréales et australes sont des manifestations lumineuses qui se produisent dans la haute atmosphère. Leur forme et leur intensité varient rapidement et on les observe généralement aux pôles. C'est un phénomène très courant et on trouve tout un tas de photos d'aurores boréales et australes sur internet.

Mais d'où viennent les aurores polaires ?

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Photo d'une aurore boréale prise au Canada. Cette dernière ressemble à un rideau de lumière venant de l'espace et qui s'atténue soudainement à une certaine altitude au dessus du sol.

Propriétés physiques des aurores polaires

Les aurores polaires apparaissent dans l'ionosphère terrestre c'est à dire la partie la plus haute de l'atmosphère terrestre à environ 100 km d'altitude. Ce sont des particules chargées qui viennent interagir avec les constituants atmosphériques (l'azote et l'oxygène principalement).

Cette interaction se traduit alors par une émission lumineuse généralement verte ou jaune, mais parfois rouge et plus rarement bleue.

Contrairement à ce que l'on pourrait penser, les aurores polaires se forment également le jour. On ne les voit que la nuit car la lumière émise par l'interaction entre les particules chargées et l'atmosphère est bien trop faible. Enfin, les aurores polaires durent généralement plusieurs heures.

L'origine des aurores polaires

Contre toute attente, les aurores polaires ne viennent pas de la Terre mais du Soleil.

Effectivement, les particules chargés qui interagissent avec l'atmosphère Terrestre proviennent généralement de violentes éruptions solaires. Ces particules chargées sont expulsées par le champ magnétique solaire et voyagent à des vitesses extrêmement élevées vers la Terre.

Lorsqu'elles sont suffisamment proches de la Terre, elle sont - à cause de leur charge électrique - obligées de suivre les lignes de champ magnétique terrestre. Les seules trajectoires possibles pour ces particules sont d'aller soit au pôle nord soit au pôle sud suivant leur charge électrique.

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Ce schéma représente l'interaction entre les particules chargées émises par le Soleil (taches vertes) et les lignes de champ magnétique terrestre (lignes bleues). On voit que les lignes de champ se concentrent soit au pôle nord, soit au pôle sud. Ceci est normal, on peut considérer la Terre comme un dipôle magnétique. Les particules chargées ont alors tendance à suive ces lignes de champ.

Les aurores polaires sur d'autres planètes ?

Et oui, la Terre n'est pas la seule planète à connaître ce genre de phénomènes. En réalité, toute planète possédant une atmosphère suffisamment dense peut être sujette aux aurores polaires. C'est en particulier ce qui a été observé sur Mars, sur Jupiter ou encore sur Saturne.

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Voici une image de Saturne en rayons X prise par Hubble en 2009. On observe au pôles une double aurore polaire caractérisée par deux anneaux bleus brillants. Crédits : Nasa / Esa

 

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Voici cette fois une aurore boréale prise au pôle nord de Jupiter en rayons X par le télescope Hubble. Celle-ci a également une forme d'anneau signe de la convergence des lignes de champ magnétique aux pôles. Crédits : ESA/NASA

Conclusion : Les aurores Boréales et Australes ne sont rien d'autre que la manifestation des éruptions solaires. Grâce au champ magnétique terrestre, les particules chargées provenant du Soleil n'entrent dans l'atmosphère que proches des pôles et heureusement à haute altitude. Cependant, lorsque les éruptions solaires sont énormes, on parle alors de tempête géomagnétique et les particules possèdent une énergie si élevée qu'elles ne suivent plus nécessairement les lignes de champ magnétique terrestre. On peut alors observer des aurores en dehors des pôles et ces dernières peuvent même interférer avec certains systèmes de télécommunication. C'est d'ailleurs de là que vient cette fameuse hantise de certain de vivre une panne mondiale des systèmes de communication due à une tempête géomagnétique extrêmement violente. Que je vous rassure, un phénomène de cette ampleur est très peu probable.

 

J'espère ce que court article vous a plu. Si vous avez des questions ou des suggestions à faire, laissez un commentaire, envoyez moi un mail. Partagez cet article et si vous souhaitez m'aider dans mes projets, faites un don en cliquant ici.


Pour aller plus loin

Vous trouverez de nombreux détails sur les aurores polaires sur Wikipedia.

Je vous donne également un lien vers une expérience très intéressante : Planeterrella. Ce projet consiste à simuler une aurore en laboratoire. Le dispositif expérimental est constitué d'un canon à électrons qui représente le Soleil, et une boule magnétisée qui représente une planète, le tout dans une enceinte sous vide. L'équipe de recherche peut alors tester des aurores polaires dans de nombreuses configurations possibles (axe d'inclinaison, quantité de particules chargées) et d'en déduire de réelles conséquences pour les planètes du système solaire.


A propos Loann Brahimi

Je suis étudiant en Master Cosmos, Champs et Particules à l'université de Montpellier. Ce blog est une manière de transmettre ma passion, une façon d'aider ceux qui voudraient faire de la physique leur gagne pain et de créer un engouement autour de cette science mal comprise.


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2 commentaires sur “Les aurores boréales

    • Loann Brahimi Auteur du billet

      Je crois que toutes les aurores ont cette structure. Celle-ci trouve son origine dans les lignes de champ magnétique terrestre. Enfaite, les particules en provenance du Soleil, lorsqu'elles rencontrent le champ magnétique terrestre, vont avoir tendance à suivre les lignes où le champ est le plus intense.

      A proximité des pôles, ce champ magnétique n'est pas distribué de manière homogène (cela dépend des pôles magnétique et des fluctuations du taux d'ionisation de l'atmosphère ) et surtout, les lignes de champ sont "verticales" (vous pouvez visualiser l'image classique des lignes de champ au niveau des pôles d'un dipôle magnétique). En réalité, une ligne de champ magnétique correspond à une ligne où le potentiel magnétique est le même, si ce dernier est maximum, c'est celui-ci que les particules vont suivre.

      L'effet de rideau est aussi lié à l'épaisseur de l'atmosphère. En effet, le faisceau de particules chargées interagit avec toutes les particules de l'atmosphère.

      C'est pas évident à expliquer sans schéma, j'espère que j'ai été clair.