Aurore polaire
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Aurore boréale en Alaska
Aurore boréale en Alaska
Aurore boréale en Norvège
Aurore boréale en Norvège
Aurore australe vue de l'espace (obtenue par surimpression d'une photo de la terre)
Aurore australe vue de l'espace (obtenue par surimpression d'une photo de la terre)
Aurore sur Jupiter
Aurore sur Jupiter

Une aurore polaire (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.) (également appelée aurore boréale dans l'hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et aurore australe dans l'hémisphère sud) est un phénomène lumineux caractérisé par des sortes de voiles (Les Voiles sont l’une des 88 constellations du ciel, visible essentiellement de l’hémisphère sud. Incluse à l’origine par...) extrêmement colorés dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) nocturne.

Provoquées par l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) entre les particules chargées du vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil. Pour les étoiles autres que le Soleil, on parle généralement de vent stellaire.) et la haute atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), 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 (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) magnétique).

Principe

Lors d'un sous orage (Un orage, de l'ancien français ore qui signifiait vent, est une perturbation atmosphérique d'origine convective associée à un type de...) polaire accompagnant un orage magnétique (Un orage magnétique (syn. : tempête magnétique) provoque des fluctuations brusques et intenses du magnétisme terrestre liées aux variations de l'activité solaire. Les couches électriques dans l’ionosphère...) faisant suite à une éruption chromosphérique ou un sursaut solaire (Les sursauts solaires sont les manifestations radioélectriques des éruptions solaires. Ils se produisent surtout en période de grande activité solaire en accompagnant l'évolution des taches. Leurs effets viennent...) important, un afflux de particules chargées éjectées par le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type...) entre en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) avec le bouclier ("Le Bouclier" était une association créée par Bernard Valadon pour lutter contre la pédocriminalité sur internet. Le site web www.bouclier.org, aujourd'hui disparu, était au...) que constitue la magnétosphère (La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans lequel les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ magnétique.). Des particules électrisées à haute énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) peuvent alors être captées et canalisées par les lignes du champ magnétique terrestre (La Terre possède un champ magnétique produit par les déplacements de son noyau externe – composé essentiellement de fer et de nickel en fusion conducteurs – qui se comporte comme une...) du côté nuit de la magnétosphère (la queue) et aboutir dans les cornets polaires. Ces particules (électrons et parfois protons) excitent (changement de couche d'un électron) ou ionisent les atomes de la haute atmosphère (l'ionosphère). L'atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement...) excité, ne peut rester dans cet état, un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de...) change alors de couche, libérant au passage un peu d'énergie, un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement...). L'ionisation (L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une molécule. L'atome - ou la molécule - en perdant ou en gagnant des charges n'est plus...) résultant de cet afflux de particules provoque la formation de nuages ionisés réfléchissant les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter...) radio et l'émission de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à...), l'aurore, dont la couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) dépend des atomes ionisés et de l'altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de la vie sur terre.). Comme la nature de ces ions (oxygène, hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique...), ...) 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'étude spectrographique de la lumière émise montre la présence de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) (raie verte à 557 nm et doublet rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) 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 (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...)

Aurore
Aurore "polaire" près de Belfort - France (novembre 2003)

Le spectacle est très changeant et peut débuter par la formation d'un arc (arc auroral) perpendiculaire (En géométrie plane, on dit que deux droites sont perpendiculaires quand elles se coupent en formant un angle droit. Le terme de perpendiculaire vient du latin per-pendiculum (fil à plomb) et...) au méridien (En géographie, un méridien est un demi grand cercle imaginaire tracé sur le globe terrestre reliant les pôles géographiques. Tous les points de la Terre situés sur un...) 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 (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) peut beaucoup varier et le phénomène peut durer de quelques minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de...) à quelques dizaines de minutes. 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 (Le terme d'activité peut désigner une profession.) 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 novembre 2003 à 19h15 lors d'une aurore exceptionnelle visible jusque dans le sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) de l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du...).

Histoire

Les aurores boréales ont été observées depuis toujours mais n'ont été étudiées scientifiquement qu'à partir du XVIIe siècle. En 1621, l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) français Pierre Gassendi (L'abbé Pierre Gassend dit Gassendi était un mathématicien, philosophe théologien et astronome français. Il est né à Champtercier près de Digne le 22 janvier 1592 et est mort le 24 octobre 1655 à Paris.) 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 (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction, définie en tout...) 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 (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique facilita la compréhension du mécanisme de formation des aurores. À partir de 1957, l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) 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 (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère....) 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

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 (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...).
  • Sur Vénus, qui ne possède pas de champ magnétique planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement les...), les molécules atmosphériques sont ionisées directement par le vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne. Il est essentiel à tous les...) solaire.
  • Sur Mars, des aurores peuvent apparaître près d'anomalies magnétiques locales dans l'écorce (L'écorce est le revêtement extérieur du tronc, des branches et des racines des arbres, et plus généralement des plantes ligneuses.) planétaire, restes présumés d'un champ magnétique ancestral de nos jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) disparu.
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