Aurore polaire

Lors d'un sous-orage polaire accompagnant un orage magnétique faisant suite à une éruption chromosphérique ou un sursaut solaire important, un afflux de particules chargées éjectées par le Soleil vient bousculer 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 et parfois protons) excitent ou ionisent les atomes de la haute atmosphère (l'ionosphère). L'ionisation résultant de cet afflux de particules provoque la formation de nuages ionisés réfléchissant les ondes radio et l'émission de lumière, l'aurore, dont la couleur dépend des atomes ionisés. Comme la nature de ces ions (oxygène, hydrogène...) dépend de l'altitude, la couleur dépendra également 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 1000 km.

L'étude spectrographique de la lumière émise montre la présence de l'oxygène (raie verte à 557nm et doublet rouge à 630 et 636nm) entre 120 et 180km d'altitude, de l'azote et de ses composés et de l'hydrogène (656nm) lors des aurores à protons. Aux plus basses latitudes, la couleur observée le plus fréquement est le rouge (altitudes 90 à 100km). 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 varier beaucoup et le phénomène peut durer de quelques minutes à quelques dizaines de minutes. Il est très rare d'observer des aurores à des latitudes 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 20/11/2003 à 19h15 lors d'une aurore exceptionnelle visible jusque dans le sud de l'Europe.

Les aurores boréales ont été observées depuis toujours mais n'ont été étudiées scientifiquement qu'à partir du XVII^e siècle. En 1621, l'astronome français Gassendi décrit ce phénomène observé jusque dans le Sud de la France et lui donne le nom d'aurore boréale. Au XVIII^e siècle, l'astronome anglais Halley soupçonne le champ magnétique terrestre de jouer un rôle dans la formation des aurores boréales. Cavendish, en 1768, parvient à évaluer l'altitude à laquelle se produit le phénomène mais il faut attendre 1896 que celui-ci soit reproduit en laboratoire par Birkeland. Les travaux de Stormer sur les mouvements des particules électrisées dans un champ magnétique facilita 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.
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.

Liens externes

• Photos d'aurores par Thomas ULICH (en anglais)
• AuroresBoreales.com
• Photos d'aurores boréales au Spitzberg
• Northen-lights.no concours de photos d'aurores boréales (en anglais)

See also: Aurore polaire, 1621, 1768, 1896, 1957, Atmosphère, Atome