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Article modifier
Section 1 (Résumé introductif) modifier
Pour les articles homonymes, voir Aurore.
Une aurore polaire (également appelée aurore boréale dans l'hémisphère Nord et aurore australe dans l'hémisphère Sud) est un phénomène lumineux caractérisé par des sortes de voiles extrêmement colorés dans le ciel nocturne et observables principalement aux pôles. Les Inuits les appelles arsaniq et arsaniit.
Provoquées par l'interaction entre les particules chargées du vent solaire et la haute atmosphère, les aurores se produisent principalement dans les régions proches des pôles, dans une zone annulaire appelée « zone aurorale » (entre 65 et 75° de latitude). En cas d'activité magnétique intense, l'arc auroral s'étend et commence à envahir des zones beaucoup plus proches de l'équateur. Ainsi, en septembre 1859, l'aurore polaire est « descendue » jusqu'à Honolulu et jusqu'à Singapour en septembre 1909, atteignant ainsi le dixième degré de latitude sud. En novembre 2003, une aurore boréale a pu être observée dans le sud de l'Europe.
Section 2 (Principe de formation) modifier
Principe modifier
Lors d'un orage solaire accompagnant un orage magnétique, et faisant suite à une éruption chromosphérique ou un sursaut solaire important, un afflux de particules chargées éjectées par le Soleil entre en collision avec le bouclier que constitue la magnétosphère. Des particules électrisées à haute énergie peuvent alors être captées et canalisées par les lignes du champ magnétique terrestre du côté nuit de la magnétosphère (la queue) et aboutir dans les cornets polaires. Ces particules, (électrons, protons et ions positifs), excitent ou ionisent les atomes de la haute atmosphère (l'ionosphère). L'atome excité ne peut rester dans cet état, et un électron change alors de couche, libérant au passage un peu d'énergie, en émettant un photon, particule élémentaire constitutive de la lumière visible. Comme la nature de ces ions (oxygène, hydrogène, azote, ...) dépend de l'altitude, ceci explique en partie les variations de teintes des nuages, draperies, rideaux, arcs, rayons... qui se déploient dans le ciel à des altitudes comprises entre 80 et 1 000 km. L'ionisation résultant de cet afflux de particules provoque la formation de nuages ionisés réfléchissant les ondes radio.
En juillet 2008, la mission THEMIS de la NASA a permis de localiser la source de ces phénomènes dans des explosions d'énergie magnétique se produisant à un tiers de la distance Terre-Lune. Elles sont provoquées par des « reconnexions » entre les cordes magnétiques géantes reliant la Terre au Soleil, qui stocke l'énergie des vents solaires.
L'étude spectrographique de la lumière émise montre la présence de l'oxygène (raie verte à 557 nanomètres (nm) et doublet rouge à 630 et 636 nm) entre 120 et 180 km d'altitude, de l'azote et de ses composés et de l'hydrogène (656 nm) lors des aurores à protons. Aux plus basses latitudes, la couleur observée le plus fréquemment est le rouge (altitudes de 90 à 100 km).
Section 3 (Observations et classifications) modifier
Observation modifier
Le spectacle est très changeant et peut débuter par la formation d'un arc (arc auroral) perpendiculaire au méridien magnétique du lieu, puis s'accompagner de rayons parfois animés d'une pulsation plus ou moins rapide (0,05 à 15 hertz) ou se déplacer plus ou moins rapidement. On observe parfois des lueurs ressemblant à un rideau ou une draperie agitée par la brise.
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La luminosité peut beaucoup varier et le phénomène peut durer de quelques minutes à plusieurs heures. Il est très rare d'observer des aurores à des latitudes magnétiques inférieures à 50 degrés. Cela se produit seulement pendant la période d'activité solaire maximale du cycle de 11 ans, lors des éruptions solaires les plus importantes. La photo ci-contre a été prise à Belfort le à 19 h 15 lors d'une aurore exceptionnelle visible jusque dans le sud de l'Europe.
Le meilleur endroit sur terre pour leurs observations modifier
En raison de sa vaste superficie, de sa proximité du pôle-nord magnétique et sans oublier sa quasi total inexistence de pollution lumineuse, le Canada se mérite la destination de premier choix pour l'observation des lueurs nordiques.[style à revoir]
Conséquences reliées aux aurores modifier
Avant l'ère des communications par satellites, le meilleur moyen de communication dans les régions vastes et étendues comme celle du Canada était la communication par les ondes radio. Lors d'orages solaires intenses, les communications se voyaient interrompues puisque ces ondes voyageant par le biais de la haute atmosphère[1].
D'où viennent les couleurs des aurores? modifier
Comme mentionné précédemment, les phénomènes auroraux prennent plusieurs teintes différentes. Deux gaz sont à l'origine de ces phénomènes : l'azote et l'oxygène. L'azote donne des couleurs bleu et rouge et pour l'oxygène des teintes de verts et de rouges. Notre atmosphère, principalement constitué d'azote, nous offre généralement des spectacles visuels de couleurs rouges nous donnant l'impression que le ciel est en feu![style à revoir][2]
Classifications modifier
Les premiers scientifiques qui se sont intéressés aux phénomènes auroraux ont tout d'abord instauré des classifications[3] de celles-ci en tenant compte de la forme, de l'étendue et de l'intensité des émissions, ce qui permette une approche objective et quantitative du phénomène. Ainsi ils en sont venu à deux types d'aurores : les formes discrètes et les formes diffuses.
- Les formes discrète ont comme caractéristiques de se former en longues arcs ou en bandes. Les arcs "ondule" de secondes en secondes, comme certains nuages changent d'apparence sous l'effet du vent. Elles prennent ainsi la forme de la magnétosphère (champ magnétique de la Terre, se qui leurs donnent des apparences d'une largeur plutôt mince (de 1 à 10 km), mais d'une longueur courbée presque infinie.
Conséquences reliées aux aurores modifier
Avant l'ère des communications par satellites, le meilleure moyens de communication dans les régions vastes et étendues comme celle du Canada était la communication par les ondes radio. Lors d'orages solaires intenses les communications se voyaient interrompue puis que ces ondes voyageant par le biais de la haute atmosphère.
D'après des scientifiques canadiens, les lumières célestes nocturnes serraient à l'origine de plusieurs pannent électriques à grande échelle sur notre planète et de même la perturbation des transmissions d'informations des satellites autours de notre orbite.[4]
Section 4 (Impacts) modifier
Histoire modifier
Les aurores boréales ont été observées depuis toujours, et ont probablement beaucoup impressionné les anciens.
Pline l'Ancien par exemple écrit[5] : « On a vu pendant la nuit, sous le consulat de C. Caecilius et de Cn. Papirius (an de Rome 641), et d'autres fois encore, une lumière se répandre dans le ciel, de sorte qu'une espèce de jour remplaçait les ténèbres. »
Elles n'ont été étudiées scientifiquement qu'à partir du XVIIe siècle. En 1621, l'astronome français Pierre Gassendi décrit ce phénomène observé jusque dans le Sud de la France et lui donne le nom d'aurore boréale. Au XVIIIe siècle, l'astronome britannique Edmond Halley soupçonne le champ magnétique terrestre de jouer un rôle dans la formation des aurores boréales. Henry Cavendish, en 1768, parvient à évaluer l'altitude à laquelle se produit le phénomène mais il faudra attendre 1896 pour que celui-ci soit reproduit en laboratoire par Birkeland. Les travaux de Carl Stormer sur les mouvements des particules électrisées dans un champ magnétique ont facilité la compréhension du mécanisme de formation des aurores. À partir de 1957, l'exploration spatiale a permis non seulement une meilleure connaissance des aurores polaires terrestres, mais aussi l'observation de phénomènes auroraux sur les grosses planètes comme Jupiter ou Saturne. En 1975, le programme franco-russe ARAKS parvient à créer une aurore polaire artificielle.
Le nuage ionisé que constitue l'aurore polaire réfléchit les ondes électromagnétiques dans le domaine des très hautes fréquences (VHF et au-delà). Les radioamateurs utilisent ce phénomène pour réaliser des liaisons expérimentales à grande distance. Les ondes radio sont en fait diffusées plus que réfléchies ce qui produit une forte déformation de la modulation. La télégraphie morse est pratiquement le seul mode de transmission utilisable. Un effet néfaste de ce phénomène est la perturbation des communications sur ces fréquences.
Section 5 (Références) modifier
Autres planètes modifier
Des aurores polaires se produisent également sur d'autres planètes :
- Sur Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, planètes possédant un champ magnétique, leur origine est identique à ce qui se produit sur Terre.
- Sur Vénus, qui ne possède pas de champ magnétique planétaire, les molécules atmosphériques sont ionisées directement par le vent solaire.
- Sur Mars, des aurores peuvent apparaître près d'anomalies magnétiques locales dans l'écorce planétaire, restes présumés d'un champ magnétique ancestral de nos jours disparu.
Section 6 (Bibliographie) modifier
Section 7 (Liens internes et externes) modifier
Section 8 (Catégorisation) modifier
Voir aussi modifier
Article actuel
Pour les articles homonymes, voir Aurore.
Une aurore polaire (également appelée aurore boréale dans l'hémisphère Nord et aurore australe dans l'hémisphère Sud) est un phénomène lumineux caractérisé par des sortes de voiles extrêmement colorés dans le ciel nocturne, le vert étant prédominant.
Provoquées par l'interaction entre les particules chargées du vent solaire et la haute atmosphère, les aurores se produisent principalement dans les régions proches des pôles, dans une zone annulaire justement appelée « zone aurorale » (entre 65 et 75° de latitude). En cas d'activité magnétique intense, l'arc auroral s'étend et commence à envahir des zones beaucoup plus proches de l'équateur. L'aurore polaire est « descendue » jusqu'à Honolulu en septembre 1859 et jusqu'à Singapour en septembre 1909 atteignant ainsi le dixième degré de latitude sud. En novembre 2003, une aurore boréale a pu être observée dans le sud de l'Europe.
Principe modifier
Lors d'un orage solaire accompagnant un orage magnétique, et faisant suite à une éruption chromosphérique ou un sursaut solaire important, un afflux de particules chargées éjectées par le Soleil entrent en collision avec le bouclier que constitue la magnétosphère. Des particules électrisées à haute énergie peuvent alors être captées et canalisées par les lignes du champ magnétique terrestre du côté nuit de la magnétosphère (la queue) et aboutir dans les cornets polaires. Ces particules, (électrons, protons et ions positifs), excitent ou ionisent les atomes de la haute atmosphère (l'ionosphère). L'atome excité ne peut rester dans cet état, et un électron change alors de couche, libérant au passage un peu d'énergie, en émettant un photon, particule élémentaire constitutive de la lumière visible. Comme la nature de ces ions (oxygène, hydrogène, azote, ...) dépend de l'altitude, ceci explique en partie les variations de teintes des nuages, draperies, rideaux, arcs, rayons... qui se déploient dans le ciel à des altitudes comprises entre 80 et 1 000 km. L'ionisation résultant de cet afflux de particules provoque la formation de nuages ionisés réfléchissant les ondes radio.
C'est en juillet 2008 qu'une explication cohérente de ce phénomène a été fournie par la NASA grâce à la mission américaine THEMIS. Les scientifiques ont en effet localisé la source de ces phénomènes dans des explosions d'énergie magnétique se produisant à un tiers de la distance Terre-Lune. Ils sont ainsi provoqués par des "reconnexions" entre les cordes magnétiques géantes reliant la Terre au Soleil qui stocke l'énergie des vents solaires.
L'étude spectrographique de la lumière émise montre la présence de l'oxygène (raie verte à 557 nm et doublet rouge à 630 et 636 nm) entre 120 et 180 km d'altitude, de l'azote et de ses composés et de l'hydrogène (656 nm) lors des aurores à protons. Aux plus basses latitudes, la couleur observée le plus fréquemment est le rouge (altitudes de 90 à 100 km).
Observation modifier
Le spectacle est très changeant et peut débuter par la formation d'un arc (arc auroral) perpendiculaire au méridien magnétique du lieu, puis s'accompagner de rayons parfois animés d'une pulsation plus ou moins rapide (0,05 à 15 hertz) ou se déplacer plus ou moins rapidement. On observe parfois des lueurs ressemblant à un rideau ou une draperie agitée par la brise.
La luminosité peut beaucoup varier et le phénomène peut durer de quelques minutes à plusieurs heures. Il est très rare d'observer des aurores à des latitudes magnétiques inférieures à 50 degrés. Cela se produit seulement pendant la période d'activité solaire maximale du cycle de 11 ans, lors des éruptions solaires les plus importantes. La photo ci-contre a été prise à Belfort le à 19 h 15 lors d'une aurore exceptionnelle visible jusque dans le sud de l'Europe.
Histoire modifier
Les aurores boréales ont été observées depuis toujours, et ont probablement beaucoup impressionné les anciens.
Pline l'Ancien par exemple écrit[6] : « On a vu pendant la nuit, sous le consulat de C. Caecilius et de Cn. Papirius (an de Rome 641), et d'autres fois encore, une lumière se répandre dans le ciel, de sorte qu'une espèce de jour remplaçait les ténèbres. »
Elles n'ont été étudiées scientifiquement qu'à partir du XVIIe siècle. En 1621, l'astronome français Pierre Gassendi décrit ce phénomène observé jusque dans le Sud de la France et lui donne le nom d'aurore boréale. Au XVIIIe siècle, l'astronome britannique Edmond Halley soupçonne le champ magnétique terrestre de jouer un rôle dans la formation des aurores boréales. Henry Cavendish, en 1768, parvient à évaluer l'altitude à laquelle se produit le phénomène mais il faudra attendre 1896 pour que celui-ci soit reproduit en laboratoire par Birkeland. Les travaux de Carl Stormer sur les mouvements des particules électrisées dans un champ magnétique ont facilité la compréhension du mécanisme de formation des aurores. À partir de 1957, l'exploration spatiale a permis non seulement une meilleure connaissance des aurores polaires terrestres, mais aussi l'observation de phénomènes auroraux sur les grosses planètes comme Jupiter ou Saturne. En 1975, le programme franco-russe ARAKS parvient à créer une aurore polaire artificielle.
Le nuage ionisé que constitue l'aurore polaire réfléchit les ondes électromagnétiques dans le domaine des très hautes fréquences (VHF et au-delà). Les radioamateurs utilisent ce phénomène pour réaliser des liaisons expérimentales à grande distance. Les ondes radio sont en fait diffusées plus que réfléchies ce qui produit une forte déformation de la modulation. La télégraphie morse est pratiquement le seul mode de transmission utilisable. Un effet néfaste de ce phénomène est la perturbation des communications sur ces fréquences.
Autres planètes modifier
Des aurores polaires se produisent également sur d'autres planètes :
- Sur Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, planètes possédant un champ magnétique, leur origine est identique à ce qui se produit sur Terre.
- Sur Vénus, qui ne possède pas de champ magnétique planétaire, les molécules atmosphériques sont ionisées directement par le vent solaire.
- Sur Mars, des aurores peuvent apparaître près d'anomalies magnétiques locales dans l'écorce planétaire, restes présumés d'un champ magnétique ancestral de nos jours disparu.
Notes et références modifier
- agence spaciale canadienne, aurore boréale
- agence spaciale canadienne, aurore boréale
- encyclpédia universalys, aurores polaires, principe de formation
- agence spatiale canadienne, aurore boréale
- Pline l'Ancien, Histoire naturelle, livre II [2,33] XXXIII
- Pline l'Ancien, Histoire naturelle, livre II [2,33] XXXIII
Voir aussi modifier
Liens internes modifier
Liens externes modifier
- (en) Northern Lights Pictures
- (fr) Les aurores polaires
- (fr) Photos d'aurores boréales par Gilles Boutin
- (fr) Le vent solaire et les aurores polaires
- (fr) Analyse des aurores australes en Antarctique
- (fr) D'où viennent les couleurs des aurores?
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