Qu’est-ce qu’une aurore boréale (ou australe) ? Explications

Une aurore polaire (aurore boréale ou australe) est un phénomène physique produisant dans le ciel de la lumière, entre 80 et 500 km d'altitude. Ce phénomène est en partie visible à l'oeil nu. La lumière produite est majoritairement verte. Relativement souvent, on peut voir du rose au pied des aurores (entre 80 et 100Km d'altitude) quand les vents solaires arrivent avec une concentration et une énergie plus importantes. Au dessus de ce vert (plus haut en altitude) on peut (parfois) voir du violet, et très rarement lors d'aurores exceptionnellement intenses, un léger bleu.  Les différentes couleurs sont liées aux différents gaz présents en altitude - voir plus bas.

A l'est de Muonio (Laponie Finlandaise), aurore boréale dansante, d'intensité moyen

Vers Muonio (Laponie Finlandaise) en mars 2015, aurore boréale dansante, d'intensité moyenne.

Les aurores sont toutes différentes : larges ou draperies, diffuses ou concentrées, lentes à très rapides, dansantes, glissantes ou formant le classique rideau. Elles peuvent également être pulsées, formant des "rayons" de lumière. Leur intensité est variable : très faibles, elles peuvent être invisibles à l'oeil nu mais "attrapables" lors d'une photographie en pose longue. Très puissantes, elles illuminent le ciel et les paysages blancs de neige. Elles peuvent former un unique arc qui fait le tour de la terre (autour des pôles magnétiques).

Les aurores de faible intensité sont peu ou moyennement visibles à l'oeil nu (moins que sur les photos). Dans de parfaites conditions (ciel clair, dégagé et sans lune), et lors de fortes activités aurorales, les aurores sont lumineuses et très visibles.

Nuit du 17 mars 2015 - Plus grosse activité solaire depuis 10 ans - Nord de la Finlande

Nuit du 17 mars 2015 - Plus grosse activité solaire depuis 10 ans - Nord de la Finlande

Aurore Boréale au dessus des Iles Lofoten (Norvège)

Aurore Boréale au dessus des Iles Lofoten (Norvège)

Aurore de forte intensité au dessus de notre tête

Aurore de forte intensité au dessus de notre tête

   

Elles se produisent majoritairement entre 20h et 1h du matin, et peuvent parfois durer le long de la nuit. La terre tournant, c'est à cette période de la journée que la zone où vous vous trouvez sur terre se présente sous la zone d'activité des aurores, zone formée par le champ magnétique terrestre.

Elles sont boréales ou australes en fonction de leur emplacement : boréales dans l'hémisphère nord, australes dans l'hémisphère sud.

Voici en vidéo une belle aurore, large, intense et lumineuse (soirée du 31 janvier 2019). Ce soir là, le KP (voir plus loin) est monté jusqu'à 6,6 (soit une tempête géomagnétique de classe G2). Cette aurore est assez exceptionnelle, toutes ne sont pas comme celle-ci. Pensez à visionner cette vidéo en plein écran, en haute résolution et si possible dans le noir.

   

   

   

Ejection de masse coronale (EMC) © NASA/SDO

Ejection de masse coronale (EMC) © NASA/SDO

A l'origine des aurores : le soleil

Le soleil est à l'origine du phénomène des aurores polaires. Il est 109 fois plus grand que la terre. Son énergie provient de réactions de fusion thermonucléaire auto-entretenues produites en son cœur.

Tout comme la terre, le soleil produit son propre champ magnétique. C'est ce dernier qui serait à l'origine des éruptions solaires (lors de "reconnexions magnétiques" - voir lien en bas de page).
Telles des explosions à sa surface, ces éruptions projettent dans l'espace des nuages de matières fortement chargées en énergie (très principalement des électrons et des protons). Ces nuages partent vers l'espace. Certains d'entre eux en direction de la terre. Ces éruptions sont appelées "éjection de masse coronale" (EMC), ou "coronal mass ejection" en anglais (CME) - voir lien en bas de page.

Soleil, éjection de masse coronale - ©NASA

A la surface du soleil, une éjection de masse coronale - ©NASA

Soleil, éjection de masse coronale, vue plus large - ©NASA

A la surface du soleil, une éjection de masse coronale, vue plus large de la propagation - ©NASA

Comète Encke

Le 20 avril 2007, la comète Encke s'est vue arracher sa queue par une EMC (+ d'infos en suivant le lien en bas de page)

   

Les éruptions solaires

Ces éruptions solaires se produisent de temps en temps (et très rarement pendant les périodes de "minimum solaire" du cycle solaire de 11 ans, régulièrement le reste du temps). Heureusement, le soleil éjecte en direction de la terre en quasi permanence des particules qu'on appelle les "vents solaires". Ces vents solaires génèrent très régulièrement (presque chaque nuit) des aurores polaires (visibles à haute latitude - voir la page suivante "Où voir les aurores polaires"). Ces vents solaires s'échappent en quasi permanence de la surface du soleil, et peuvent aussi être produits par des trous coronaux.

Leur vitesse de déplacement est variable. Il leur faut généralement 2 à 3 jours pour parcourir les 150 millions de kilomètres séparant la terre du soleil. Lors d'intenses tempêtes solaires, ces nuages de matière n'ont mis que 18 heures pour nous atteindre. Lors de l'arrivée de ces nuages sur terre, cette matière est détournée par la magnétosphère (le champ magnétique de la terre). Tel un bouclier, c'est cette dernière qui nous protège du rayonnement solaire. Sans elle, pas de vie sur terre !

Particules solaires et magnétosphère

Particules solaires et magnétosphère © NASA/CILab/Josh Masters

La magnétosphère est déformée par les vents solaires. Côté soleil elle est comprimée sur la terre, alors qu'à l'opposé, côté nuit, elle s'étire (la queue).

Ejection de matière en direction de la terre et son bouclier magnétique (pas à l'échelle) © NASA

Ejection de matière en direction de la terre et son bouclier magnétique (pas à l'échelle) © NASA

Les dernières hypothèses scientifiques proposent qu'au lieu de directement redescendre par les pôles via les cornets polaires (entonnoirs), la matière repoussée par la magnétosphère contournerait totalement la planète puis remonterait par les lignes de force du champ magnétique terrestre de la queue du bouclier pour ensuite passer par les cornets polaires. Ces cornets se trouvent autour des pôles magnétiques, et non aux pôles géographique (page dédiée plus loin). Les pôles magnétiques ne sont pas alignés sur les pôles géographiques et leur axe se déplace au fil du temps (voir la page "Aurores polaires : pôles magnétiques ou géographiques ?").

Nuit du 17 mars 2015, plus plus grose activité solaire depuis 10 ans

Nuit exceptionnelle du 17 mars 2015, plus grosse activité solaire reçue sur terre depuis 10 ans

   

Là haut, au dessus de notre tête

Nous y arrivons... Quand la matière solaire redescend aux pôles vers la terre, elle se heurte à notre atmosphère. Et c'est là, chargées d'énergie (électrons / protons), que les particules ionisent ou excitent les particules des différents gaz que l'on trouvent à différentes altitudes. C'est lors de cette ionisation ou excitation que des photons (particules de lumière) sont produits, illuminant le ciel. C'est le même principe qui permet d'obtenir de la lumière via un tube néon (halogène), ou dans une lampe plasma.

Hormis les aurores, les tempêtes solaires peuvent générer des problèmes : brouillage des radio-communications et systèmes GPS, endommagement de satellites, surtensions des réseaux électriques, irradiation des personnes placées dans un avion à haute altitude ou dans l'espace, etc.

  • Espace NOAAEntre 200 et 500 Km d'altitude, les électrons des vents solaires ionisent l'oxygène présent dans notre atmosphère, ce qui génère la couleur violette, voire rouge.
  • Entre 100 et 200 Km d'altitude, les électrons ionisent une couche plus dense d'oxygène, ce qui génère la classique couleur verte.
  • Entre 80 et 100 Km d'altitude, les électrons ionisent l'hydrogène et l'azote présents dans l'atmosphère, générant la couleur rose. Cette couleur est visible lors de vents solaires plus denses et/ou plus chargés en énergie. Elle plus rare à observer.
Aurores polaires depuis l'espace - 2016.01.20 - © NASA Scott Kelly

Aurores polaires depuis l'espace - 2016.01.20 - © NASA Scott Kelly

Les différentes formes et différents types d'aurores sont contraints par plusieurs critères : la taille du nuage de particules, sa densité, sa vitesse, la quantité d'énergie apportée, mais également par les lignes de forces du champ magnétique terrestre.

   

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Un peu de lecture

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