Les aurores

Depuis que le monde est monde, les aurores polaires font partie intégrante de notre planète Terre. Elles ne dépendent aucunement de l'activité humaine, mais plutôt de celle du Soleil et du champ magnétique terrestre!

L'aurore n'est pas, tel qu'on l'a cru pendant longtemps (jusqu'à il y a 70 ans), causée pas la réflexion de la lumière solaire sur les glaces de l'Arctique.

Toutefois, c'est effectivement le soleil qui est responsable des aurores polaires. La surface turbulente du soleil rejette dans l'espace des atomes et des particules subatomiques (protons, électrons). Lors de violentes tempêtes solaires, une grande quantité d'électrons et de protons venant du soleil arrivent dans l'atmosphère terrestre et excitent les atomes d'oxygène et d'azote, lesquels deviennent subitement lumineux et produisent les magnifiques voiles (rubans ou rideaux) de lumière colorée que sont les aurores polaires. On les nomme polaires parce qu'une fois arrivées dans l'atmosphère terrestre, les particules sont prises au piège par le champ magnétique qui les force à se diriger vers les pôles magnétiques nord (aurore boréale) et sud (aurore australe).

L'aurore a la forme d'une mince bande elliptique - l'ovale auroral - centrée sur les pôles nord et sud magnétiques, i.e. environ à 700 mètres des pôles géographiques. La grandeur de cette forme dépend de l'activité solaire: plus le Soleil est "silencieux" et le vent solaire calme, moins l'ovale est grand; contrairement, plus le vent solaire frappe le champ magnétique terrestre avec force et rafale, plus l'aurore devient large et s'étend.

Aparté sur le vent solaire:

La température de l'atmosphère solaire est de plusieurs millions de degrés Kelvin (1 degré K = 273 degrés C). À ces températures, les collisions entre les particules sont si violentes que les atomes d'hydrogène se décomposent en électrons et en protons. Ce "matériel" ionisé est appelé plasma. Le vent solaire, c'est lorsque ce plasma s'éloigne du soleil dans toutes les directions. Il transporte le champ magnétique solaire dans l'espace interplanétaire. La vitesse et la densité de ce vent solaire varie beaucoup; celles-ci sont plus grandes quand le vent provient des régions actives du soleil, comme les taches ou les protubérances solaires.

Des chiffres... La densité moyenne du vent solaire, lors de son voyage du Soleil à la Terre, est de 8 particules par cm cube et sa vitesse moyenne, de 400 km/s; il prend un peu plus de 4 jours pour atteindre la Terre.

La Terre, elle, se protège de toutes les particules "spatiales" qui lui arrivent dessus par sa magnétosphère (i.e. une immense bulle de champ magnétique qui dévie le vent solaire). Quelques-unes des particules du vent solaire sont capturées par le champ magnétique terrestre et accélèrent pendant le trajet vers le bas, le long des lignes de champ magnétique jusque vers l'ovale des aurores. En route, elles accumulent de l'énergie qui, lorsqu'elles entrent dans l'atmosphère, et font collision avec l'oxygène et l'azote, se transforme en lumière. C'est l'aurore!

Les lumières au néon fonctionnent de la même façon. Les atomes de néon ont besoin d'être excités par l'électricité pour qu'une partie de l'énergie d'excitation se transforme en photon, ou en lumière. Dès qu'on coupe la source électrique, l'énergie n'est pas assez grande pour "allumer" les atomes de néon, et la lumière s'éteint. De même, le vent solaire doit contenir assez d'énergie pour que ses électrons excitent ceux des atomes et des molécules de la haute atmosphère terrestre, et provoque ainsi des aurores.

En 593 avant J.-C., le grec Anaximène aurait aperçu des "nuages de gaz enflammé". Il semble bien que ceci aurait été une aurore polaire.

Les taches solaires avaient été remarquées par les astronomes chinois vers le Xve siècle.

Au XVIIe siècle, Galilée aurait été le premier à utiliser l'expression "aurore boréale" pour nommer ce phénomène, mais il semble qu'il n'en avait pas encore trouvé l'explication. Il avait remarqué les taches solaires (taches sombres, plus froides que le reste de la surface solaire, dont le champ magnétique est très élevé).

Au cours du XIXe siècle, quelque 27 théories scientifiques ont tenté d'expliquer, sans succès, le phénomène des aurores. Certains astronomes avaient fait une association entre les taches solaires et les aurores qui étaient anormalement intenses.

Au cours de la première moitié du XXe siècle, un norvégien, Olaf Birkeland a associé les aurores avec des courants électriques créés dans l'atmosphère par des particules solaires.

Depuis les 30 dernières années, les instruments de mesure par satellites ont permis de comprendre la relation de cause à effet entre les taches solaires et les aurores. Plus les taches sont nombreuses, plus les aurores deviennent visibles des régions populeuses.

A QUELLE HAUTEUR SE PRODUISENT LES AURORES POLAIRES?

On a l'impression que c'est à la même hauteur que les nuages, mais les aurores se manifestent dans l'ionosphère, i.e. de 100 à 1000 km. Bien qu'il se produit des aurores polaires dès 60 km et jusqu'à une limite supérieure extrême de 2000 km d'altitude, c'est plutôt de 100 à 150 km environ au-dessus du sol qu'on les retrouve en plus grand nombre. Comme point de référence, la navette spatiale voyage à un peu plus de 300 km d'altitude.