Définition
L'aurore polaire, appelée aurore boréale dans l'hémisphère nord et aurore australe dans l'hémisphère sud, est un phénomène lumineux de la haute atmosphère apparaissant dans les régions de latitudes magnétiques élevées (entre 65 et 75 degrés), autour des pôles magnétiques dans une zone annulaire justement appelée zone aurorale.
Mécanisme de formation
Lors d'un sous-orage polaire accompagnant un orage magnétique, un afflux de particules chargées éjectées par le Soleil lors d'une éruption chromosphèrique ou un sursaut solaire important vient bousculer le bouclier que constitue la magnétosphère. Des particules électrisées à haute énergie peuvent alors être captées et canalisées par les lignes du champ magnétique terrestre du côté nuit de la magnétosphère (la queue) et aboutir dans les cornets polaires. Ces particules (électrons et parfois protons) excitent ou ionisent les atomes de la haute atmosphère (l'ionosphère). L'ionisation provoquée par cette concentration de charges se traduit par des nuages ionisés réfléchissant les ondes radio et par l'émission de lumière, l'aurore, dont la couleur dépend des atomes ionisés. Comme la nature de ces ions (oxygène, azote, hydrogène...) dépend de l'altitude, la couleur dépendra également 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 1000 km.
L'étude spectrographique de la lumière émise montre la présence de l'oxygène (raie verte à 557nm et doublet rouge à 630 et 636nm) entre 120 et 180km d'altitude, de l'azote et de ses composés et de l'hydrogène (656nm) lors des ''aurores à protons''. Aux plus basses latitudes, la couleur observée le plus fréquement est le rouge (altitudes 90 à 100km).
Le spectacle est très changeant et peut débuter par la formation d'un arc (arc auroral) perpendiculaire au méridien 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 peut varier beaucoup et le phénomène peut durer de quelques minutes à quelques dizaines de minutes. Il est très rare d'observer des aurores à des latitudes inférieures à 50 degrés. Cela se produit seulement pendant la période d'activité solaire maximale du cycle de 11 ans, lors des éruptions solaires les plus importantes.
Aurore du 20/11/2003
La
photo ci-contre a été prise le 20/11/2003 à
19h15 par Raymond, F5JAE, à l'aide de son appareil numérique
Olympus C4000.Conditions : f/2,8 - pose de 16 secondes - ISO400 - focale 32mm
Lieu : La Chapelle-sous-Chaux, près de Belfort (90) - France.
Cette aurore polaire a été exceptionnelle car observée jusque dans le sud de l'Europe. Elle a donné lieu à des contacts radio en télégraphie sur la bande amateur des 2 mètres.
Historique
Les aurores boréales ont été observées depuis toujours mais n'ont été étudiées scientifiquement qu'à partir du 17ème siècle.
- En 1621, l'astronome français Pierre Gassendi décrit ce phénomène observé jusque dans le Sud de la France et lui donne le nom d'aurore boréale.
- Au 18ème siècle, l'astronome anglais Edmond Halley soupçonne le champ magnétique terrestre de jouer un rôle dans la formation des aurores boréales.
- Henry Cavendish, en 1768, parvient à évaluer l'atitude à laquelle se produit le phénomène
- 1896 Le phénomène est reproduit en laboratoire par Kristian Birkeland. Les travaux de Earl Stormer sur les mouvements des particules électrisées dans un champ magnétique facilita la compréhension du mécanisme de formation des aurores.
- A partir de 1957, l'exploration 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.