Au cours des millénaires, les humains ont observé et ont été inspirés par de magnifiques affichages de bandes lumineuses dansant dans le ciel nocturne. Aujourd’hui, nous appelons ces lumières les aurores : les aurores boréales dans l’hémisphère nord et les aurores australes dans le sud.
De nos jours, nous comprenons que les aurores sont causées par des particules chargées de la magnétosphère terrestre et du vent solaire entrant en collision avec d’autres particules dans la haute atmosphère terrestre. Ces collisions excitent les particules atmosphériques, qui libèrent ensuite de la lumière lorsqu’elles « se détendent » pour revenir à leur état non excité.
La couleur de la lumière correspond à la libération de morceaux d’énergie discrets par les particules atmosphériques et est également un indicateur de la quantité d’énergie absorbée lors de la collision initiale.
La fréquence et l’intensité des manifestations aurorales sont liées à l’activité solaire, qui suit un cycle de 11 ans. Actuellement, nous approchons du prochain maximum, qui est prévu en 2025.
Connexions au soleil
De tels affichages ont longtemps été documentés par les peuples à travers Amérique du NordL’Europe , Asie et Australie.
Au 17e siècle, des explications scientifiques sur les causes des aurores ont commencé à faire surface. Les explications possibles comprenaient l’air de l’atmosphère terrestre sortant de l’ombre de la Terre pour devenir éclairé par le soleil (Galilée en 1619) et les réflexions lumineuses des cristaux de glace à haute altitude (René Descartes et autres).
Fox Fires, un court métrage inspiré du conte folklorique finlandais des aurores boréales.
En 1716, l’astronome anglais Edmund Halley fut le premier à suggérer une possible connexion avec le champ magnétique terrestre. En 1731, un philosophe français nommé Jean-Jacques d’Ortous de Mairan a noté une coïncidence entre le nombre de taches solaires et les aurores. Il a proposé que l’aurore était liée à l’atmosphère du soleil.
C’est ici que le lien entre l’activité sur le soleil a été lié aux aurores ici sur Terre, donnant naissance aux domaines de la science maintenant appelés « héliophysique » et « météo spatiale« .
Le champ magnétique terrestre comme piège à particules
La source la plus courante de aurore est-ce que les particules voyagent à l’intérieur de la Terre magnétosphèrela région de l’espace occupée par le champ magnétique naturel de la Terre.
Les images de la magnétosphère terrestre montrent généralement comment la « bulle » de champ magnétique protège la Terre du rayonnement spatial et repousse la plupart des perturbations du vent solaire. Cependant, ce qui n’est normalement pas mis en évidence, c’est le fait que le champ magnétique terrestre contient sa propre population de particules chargées électriquement (ou « plasma »).
Représentation modèle du champ magnétique terrestre interagissant avec le vent solaire.
La magnétosphère est composée de particules chargées qui se sont échappées de la haute atmosphère terrestre et de particules chargées qui sont entrées par le vent solaire. Les deux types de particules sont piégés dans le champ magnétique terrestre.
Les mouvements des particules chargées électriquement sont contrôlés par des champs électriques et magnétiques. Les particules chargées tournent autour des lignes de champ magnétique, de sorte que lorsqu’elles sont vues à grande échelle, les lignes de champ magnétique agissent comme des « canalisations » pour les particules chargées dans un plasma.
Le champ magnétique terrestre est similaire à un champ magnétique « dipôle » standard, avec des lignes de champ regroupées près des pôles. Ce regroupement de lignes de champ modifie en fait les trajectoires des particules, les inversant efficacement pour revenir sur leur chemin, dans un processus appelé « miroir magnétique ».
La magnétosphère terrestre dans un vent solaire turbulent
Dans des conditions calmes et stables, la plupart des particules de la magnétosphère restent piégées, rebondissant joyeusement entre les pôles magnétiques sud et nord dans l’espace. Cependant, si une perturbation du vent solaire (telle qu’un éjection de masse coronale) donne un « coup de fouet » à la magnétosphère, celle-ci est perturbée.
La « mise en miroir magnétique » fait rebondir les particules chargées entre les pôles.
Les particules piégées sont accélérées et les « pipelines » de champ magnétique changent soudainement. Les particules qui rebondissaient joyeusement entre le nord et le sud ont maintenant leur emplacement de rebond déplacé vers des altitudes plus basses, où l’atmosphère terrestre devient plus dense.
En conséquence, les particules chargées sont maintenant susceptibles d’entrer en collision avec des particules atmosphériques lorsqu’elles atteignent les régions polaires. C’est ce qu’on appelle la « précipitation des particules ». Ensuite, à chaque collision, de l’énergie est transférée aux particules atmosphériques, les excitant. Une fois qu’ils se détendent, ils émettent la lumière qui forme la belle aurore que nous voyons.
Rideaux, couleurs et caméras
Les spectacles étonnants d’aurores dansant dans le ciel sont le résultat d’interactions complexes entre les vent solaire et magnétosphère.
L’apparition, la disparition, l’éclaircissement et la formation d’aurores boréales telles que des rideaux, des tourbillons, des palissades et des ondes progressives sont toutes des représentations visuelles de la dynamique invisible et en constante évolution de la magnétosphère terrestre lorsqu’elle interagit avec le vent solaire.
Attraper les aurores dans l’hémisphère sud.
Comme le montrent ces vidéos, les aurores se présentent sous toutes sortes de formes couleurs.
Les plus courants sont les verts et les rouges, tous deux émis par l’oxygène de la haute atmosphère. Les aurores vertes correspondent à des altitudes proches de 100 km, alors que les aurores rouges sont plus hautes, au-dessus de 200 km.
Les couleurs bleues sont émises par l’azote, qui peut également émettre des rouges. Une gamme de roses, de violets et même de lumière blanche est également possible en raison d’un mélange de ces émissions.
L’aurore est plus brillante sur les photographies car les capteurs de l’appareil photo sont plus sensibles que l’œil humain. Concrètement, nos yeux sont moins sensibles aux couleurs la nuit. Cependant, si l’aurore est suffisamment brillante, cela peut être un spectacle à l’œil nu.
Où et quand?
Même dans des conditions météorologiques spatiales calmes, les aurores peuvent être très importantes à des latitudes élevées, comme dans Alaska, Canada, Scandinavie et Antarctique. Lorsqu’une perturbation météorologique spatiale se produit, les aurores peuvent migrer vers des latitudes beaucoup plus basses pour devenir visibles à travers le continent. États-Unis, Europe centrale et même du sud et Australie continentale.
Une observation rare des aurores australes du centre de l’Australie, avec Uluru au premier plan.
La gravité de l’événement météorologique spatial contrôle généralement la gamme d’emplacements où l’aurore est visible. Les événements les plus forts sont les plus rares.
Donc, si vous êtes intéressé par la chasse aux aurores, gardez un œil sur vos prévisions météorologiques spatiales locales (NOUS, Australie, ROYAUME-UNI, Afrique du Sud et L’Europe ). Il existe également de nombreux experts de la météo spatiale sur les réseaux sociaux et même des projets scientifiques citoyens de chasse aux aurores (tels que Auroresaurus) auquel vous pouvez contribuer !
Sortez et assistez à l’une des véritables beautés naturelles de la nature – l’aurore, la porte d’entrée de la Terre vers les cieux.
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