Les aurores polaires (Partie 1)

Les aurores polaires ont toujours été populaires chez les voyageurs. Dés que nous arrivons dans un pays proche des cercles polaires, notre souhait est de pouvoir en voir une. Nous devenons alors chasseur d’aurores polaires en essayant par tous les moyens d’en voir une et de la capturer sur son appareil photo. En Nouvelle-Zélande, il est possible d’en voir lors des périodes automne et hiver. Je vais vous expliquer ce qu’est une aurore boréale (pour l’hémisphère du Nord) et une aurore australe (pour l’hémisphère sud). Je vous expliquerais dans un second article où, comment et quand peut-on les voir?

L’ensemble des photos des aurores de cet article proviennent d’un ami photographe, Maxime Sacré. Allez voir son site web pour de belles photos: http://www.maximesacre.com/

Formation d’une aurore?

Une aurore polaire est “la perturbation de la magnétosphère entourant la Terre par les vents solaires” (Science Avenir). Voila, c’est pas plus clair je pense…. Mais ne vous inquiétez pas! On va tout décomposer pour que cela soit simple à comprendre. On va donc définir les deux termes de la définition: magnétosphère et vent solaire. Et pour ceci on va commencer par le champ magnétique.

1) Le champ magnétique

Pour expliquer ce qu’est la magnétosphère, il faut avant tout parler de ce qui la compose, le champ magnétique. Si vous connaissez un peu la Science Fiction, vous avez sûrement déjà entendu ce terme. En effet, le champ magnétique est un bouclier entourant la Terre. Il protège la Terre des “particules” spatiales provenant du Soleil. Si ce bouclier n’existait pas, les particules extermineraient toute vie sur notre planète bleue.

Si le champ magnétique se trouve au-dessus de notre tête, c’est sous nos pieds que l’on doit trouver l’origine du champ magnétique.

Le noyau de la Terre est composé de deux parties: le noyau interne et le noyau externe. En-dehors des images que l’on se fait, le noyau interne est solide et riche en fer. Le noyau externe est, quant à lui, liquide, constitué majoritairement de fer et de nickel.

noyau Terre — Mouvements de convection au sein du globe terrestre. On peut observer la convection dans le noyau externe (d’après D. Sasselov & D. Valencia, Pour la Science, oct. 2010)

Le noyau interne tourne dans le noyau externe liquide. Cette rotation entraîne un mouvement de convection dans le noyau externe. Cette convection va entraîner le brassage du Fer dans le liquide du noyau externe. Ainsi, ce brassage va permettre la création d’un courant électrique devenant par la suite le champ magnétique.

Petite information sur le champ magnétique

Au niveau scientifique il existe deux types de pôles. On a les pôles (Nord et Sud) géographiques qui sont les pôles où passe la rotation de la Terre. Le second type est le pôle magnétique. Le pôle magnétique ne se situe pas au même endroit que le pôle géographique, mais à un intervalle dans les alentours de 11,5° soit entre 500 et 600km. Le pôle magnétique est important car c’est par exemple grâce à lui que l’on peut indiquer le Nord.

En effet le pôle Nord est un pôle de magnétisme “sud”. Ce qui veut dire qu’il va attirer les pôles de magnétisme “nord” comme la pointe d’une aiguille de boussole. On peut voir ceci comme un aimant, le “-” attirant le “+”. Si le “-” est le magnétisme “sud”, l’aiguille de la boussole étant le “+” va être attirée et donnera la direction du Nord.

Une étude de la NASA suggère que le pôle Nord magnétique change de cap en raison des changements climatiques. En effet, la fonte de la glace polaire modifie la masse de la Terre et cela aurait un impact sur la direction du pôle Nord magnétique. On constate également qu’il se déplace de plus en plus rapidement.

2) La magnétosphère

La magnétosphère est l’espace entourant la Terre entre 800 et 1000km de distance de la surface. C’est un bouclier composé du champ magnétique terrestre ayant pour objectif de protéger la planète des “particules” solaires arrivant dessus. Ces particules solaires, appelées plus couramment vents solaires sont nocifs pour la vie. La magnétosphère a donc pour objectif de protéger la vie en déviant les vents solaires arrivant sur Terre. Ceci a pour conséquence de déformer la magnétosphère en aplatissant la partie face au Soleil et en lui donnant une forme de comète, pour la partie opposée au Soleil.

3) Vents Solaires

vent solaire — Vent solaire à la surface du Soleil

La chaleur sur la surface du Soleil est de plusieurs millions de degrés. Avec une température si élevée, la collision entre les particules est si violente que cela forme un flux de plasma d’ions et d’électrons. Comme vous pouvez le devinez si vous êtes un peu connaisseur de la Science Fiction, un coup de plasma ça ne fait pas du bien. Eh bien, ici c’est la même chose ça fait très mal et ça peut détruire la vie. Heureusement la magnétosphère nous protège de la majorité des vents. Mais certains arrivent tout de même à pénétrer!

Les aurores polaires

Maintenant qu’on a traduit tous les rouages des aurores, reprenons la définition et expliquons là. Les aurores sont: ” La perturbation de la magnétosphère entourant la Terre par les vents solaires”

On comprend alors que lors du passage du vent solaire vers la Terre, le bouclier (la magnétosphère) subit une perturbation.

Perturbation de la magnétosphère par les vents solaires. (par la NASA: ccmc.gsfc.nasa.gov)

En effet, quelques-unes des particules des vents solaires sont capturées par la magnétosphère. Elles contournent le champ magnétique pour rentrer par les pôles terrestres. En route, elles accumulent de l’énergie. Lorsque les particules entrent dans l’atmosphère, elles vont exciter les atomes d’oxygène et d’azote. Ces atomes excités vont devoir se libérer de cette énergie. Lors de la libération de cette énergie, les atomes vont émettre des photons. Ce sont ces photons qui sont l’essence des aurores! Les photons sont des particules qui constituent la lumière et ce sont eux qui vont produire la lumière des aurores.

Voici une vidéo qui vous expliquera le trajet des vents solaires dans le champ magnétique.

Les différentes couleurs des aurores

Les couleurs dépendent de la concentration en molécules d’azote et d’oxygène. L’oxygène émet principalement du vert et du rouge, tandis que l’azote émet du bleu, du rouge et du violet. L’atmosphère a des densités en oxygène et en azote qui varient avec l’altitude, l’oxygène devenant plus dense que l’azote au-dessus de 200 km d’altitude, ce qui explique en partie la prédominance de vert dans les aurores polaires.