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Une aurore polaire 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. Ce voile est provoqué 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
magnétiques, dans une zone annulaire justement appelée « zone aurorale »
(entre 65 et 75° de latitude magnétique). Elle se forment donc dans les régions de hautes latitudes de la Terre et
apparaissent sous de nombreuses formes différentes. La longueur de l'aurore peut mesurer plusieurs milliers de kilomètres,
mais sa largeur peut ne pas dépasser les 100 mètres. Les mécanismes
profonds de création de telles aurores, sont un sujet d'étude qui
tiennent en haleine les scientifiques, depuis des années. |
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Cercle des
aurores australes dans l'hémisphère sud |
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Cercle des
aurores boréales dans l'hémisphère nord |
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Principe de l'aurore |
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catégorie : Terre et aurores |
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Ce phénomène est du à l'arrivée de particules chargées éjectées par le Soleil
qui entre en collision avec le bouclier magnétique de la Terre. Ces
particules électrisées à haute énergie sont alors captées et
canalisées par les lignes du champ magnétique terrestre vers les cercles polaires. Ces
électrons et parfois protons excitent ou ionisent les atomes de la haute atmosphère
(l'ionosphère). Les atomes excités, ne peuvent rester dans cet état, un
électron qui change de couche, libère un photon. Cette ionisation
provoque la formation de l'arc auroral, dont la couleur dépend des
atomes ionisés et de l'altitude d'où les
variations de teintes que nous apercevons dans le ciel à des altitudes comprises entre 80 et 1
000 km. |
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Pour que les aurores polaires soient visibles sur une
planète, il faut qu'elle soit entourée d'un champ magnétique, afin de
dévier les particules du vent solaire vers les pôles magnétiques, les
aurores apparaîtront alors sur un ovale tout autour d'un pôle
magnétique, voilà pourquoi on ne peut les observer qu'à certaines
latitudes, notamment près des pôles. De plus il faut qu'elle dispose
d'une atmosphère, afin qu'il y ait émission de lumière par choc
électrique avec les constituants de cette atmosphère, la couleur
dépendant de la nature du gaz rencontré.
Les effets ne sont pas les mêmes sur les autres planètes. Par exemple,
sur Jupiter, les aurores sont ultra-violettes alors que sur Terre elles
sont vertes ou rouges.
Les aurores sont prévisibles entre un et quatre jours avant, mais les
prévisions restent moins précises que la météo atmosphérique. Lorsqu'une
éruption solaire a lieu, on mesure l'intensité de rayons X émis lors de
cette éruption, on va en déduire une approximation de la vitesse du vent
solaire (rayons X de gamme X : 1 jour, de gamme M : 2 jours, de gamme C
entre 3 et 4 jours). Plus l'éruption est puissante, plus le vent solaire
risque d'être rapide. Il faudra bien-sûr que le vent solaire se déplace
en direction de la Terre, pour avoir des aurores.
On va mesurer aussi la densité, la vitesse et l'énergie du vent solaire |
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grâce à un satellite (ACE) situé entre le soleil et la terre. Si le vent
solaire est très puissant (gamme X), l'ovale auroral (centré sur le pôle
magnétique) sera très large et il y aura alors des chances de voir le
haut des aurores depuis les moyennes latitudes, en France par exemple
(en 2003, une aurore a été vue depuis la Grèce). Il faudra aussi que le
vent solaire soit très dense pour que la luminosité soit maximum. La
Terre étant ronde, si nous sommes loin de l'ovale auroral nous ne
verrons que le haut du "rideau".
La couleur dépend de la composition de l'atmosphère. S'il y a choc
électrique avec un gaz, il y a émission de lumière. Et chaque élément
émet sa propre couleur. L'oxygène atomique émet du vert entre 100 et 200
km d'altitude et du rouge entre 200 et 500 km. L'azote moléculaire émet
plusieurs rouges et violets entre 60 et 100 km. Les deux conditions pour
voir des aurores : être entouré d'un champ magnétique et avoir une
atmosphère, donc pour toutes les planètes répondant à ces conditions, on
peut y voir des aurores. Le télescope spatial Hubble et la sonde Cassini
ont suivi le pôle sud de Saturne simultanément à mesure que Cassini
approchait de la géante gazeuse en janvier 2004, Hubble a pris des
images en lumière ultraviolette, tandis que Cassini a enregistré les
émissions radio |
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et suivit le vent solaire. Comme sur Terre, les aurores
de Saturne forment des anneaux totaux ou partiels autour du pôle
magnétique. Cependant, contrairement à la Terre, les aurores de Saturne
durent des jours, contre quelques minutes sur Terre. Les aurores de
Saturne, bien que certainement créées par des particules chargées
entrant dans l'atmosphère, semblent être plus intimement modulées par le
vent solaire que les aurores de Jupiter ou de la Terre.

La
séquence ci-dessus montre trois images de Saturne prises par d'Hubble à
deux jours d'intervalle les unes des autres.
Credit: J. Clarke (Boston U.) & Z. Levay (STScI), ESA, NASA |