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mercredi, mars 06, 2013

372 - La danse avec le ciel sur Yellowknife

Depuis quelques semaines le ciel danse au-dessus du grand nord comme à Yellowknife. Magnifique. Le ciel danse comme il a dansé les années passées à la même période. Epoustouflant. Vivement un retour à Yellowknife un mois d’hiver pour admirer les aurores boréales !

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Merci Takoya Morihisa


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Une aurore polaire (également appelée aurore boréale dans l’hémisphère nord et aurore australe dans l’hémisphère sud) est un phénomène lumineux caractérisé par des sortes de voiles extrêmement colorés dans le ciel nocturne, le vert étant prédominant.
Provoquées par l'interaction entre les particules chargées du vent solaire et la haute atmosphère, les aurores se produisent principalement dans les régions proches des pôles, dans une zone annulaire justement appelée « zone aurorale » (entre 65 et 75° de latitude). En cas d'activité magnétique intense, l'arc auroral s'étend et commence à envahir des zones beaucoup plus proches de l'équateur. L'aurore polaire est « descendue » jusqu'à Honolulu en septembre 1859 et jusqu'à Singapour en septembre 1909 atteignant ainsi le dixième degré de latitude sud. En novembre 2003, une aurore boréale a pu être observée dans le sud de l’Europe. Mais les régions les plus concernées par ce phénomène restent le Groenland, la Laponie, l’Alaska, l’Antarctique, le nord du Canada et l’Islande.

Histoire

Les aurores boréales ont été observées depuis toujours, et ont probablement beaucoup impressionné les anciens.
Par exemple, Pline l’Ancien écrit : « On a vu pendant la nuit, sous le consulat de C. Caecilius et de Cn. Papirius (an de Rome 641), et d'autres fois encore, une lumière se répandre dans le ciel, de sorte qu'une espèce de jour remplaçait les ténèbres. »
Elles n'ont été étudiées scientifiquement qu'à partir du XVII° 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 XVIII° siècle, l'astronome britannique Edmond Halley soupçonne le champ magnétique terrestre de jouer un rôle dans la formation des aurores boréales. Henry Cavendish, en 11768, parvient à évaluer l'altitude à laquelle se produit le phénomène, mais il faudra attendre 1896 pour que celui-ci soit reproduit en laboratoire par Birkeland. Les travaux de Carj Stormer sur les mouvements des particules électrisées dans un champ magnétique ont facilité la compréhension du mécanisme de formation des aurores.
À 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. En 1975,  le programme franco-russe Araks parvient à créer une aurore polaire artificielle.
Le nuage ionisé que constitue l'aurore polaire réfléchit les ondes électromagnétiques dans le domaine des très hautes fréquences (VHF et au-delà). Les radioamateurs utilisent ce phénomène pour réaliser des liaisons expérimentales à grande distance. Les ondes radio ont en fait diffusées plus que réfléchies ce qui produit une forte déformation de la modulation. La télégraphie morse est pratiquement le seul mode de transmission utilisable. Un effet néfaste de ce phénomène est la perturbation des communications sur ces fréquences.

La formation des aurores

Lors d'un orage solaire accompagnant un orage magnétique, et faisant suite à une éruption chromosphérique ou un sursaut solaire important (le soleil offre un pic d'activation solaire sur un cycle de 11 ans), un afflux de particules chargées, éjectées par le Soleil, entre en collision avec le bouclier que constitue la magnétosphère. Des particules électrisées à haute énergie peuvent alors être captées et canalisées par les lignes du champ magnétique du côté nuit de la magnétosphère (la queue) et aboutir dans les cornets polaires. Ces particules, — électrons, protons et ions positifs —, excitent ou ionisent les atomes de la haute atmosphère, l’ionosphère. L'atome excité ne peut rester dans cet état, et un électron change alors de couche, libérant au passage un peu d'énergie, en émettant un photon, particule élémentaire constitutive de la lumière visible). Comme la nature de ces ions (oxygène, hydrogène, azote...) dépend 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 1 000 km. L'ionisation résultant de cet afflux de particules provoque la formation de nuages ionisés réfléchissant les ondes radio.
C'est en juillet 2008 qu'une explication cohérente de ce phénomène a été fournie par la NASA grâce à la mission américaine THEMIS. Les scientifiques ont en effet localisé la source de ces phénomènes dans des explosions d'énergie magnétique se produisant à un tiers de la distance qui sépare la Terre de la Lune Ils sont ainsi provoqués par des « reconnexions » entre les « cordes magnétiques géantes » reliant la Terre au Soleil qui stockent l'énergie des vents solaires.
video 
Northern Lights Over Yellowknife - 01_21_2013 merci ironwolf

L'étude spectrographique de la lumière émise montre la présence de l'oxygène (raie verte à 557 nm et doublet rouge à 630 et 636 nm) entre 120 et 180 km d'altitude, de l'azote et de ses composés et de l'hydrogène (656 nm) lors des aurores à protons. Aux plus basses latitudes, la couleur observée le plus fréquemment est le rouge (altitudes de 90 à 100 km).
Le phénomène se produit lorsque les particules émises par le Soleil s'électromagnétisent au-dessus de la stratosphère. Elles recouvrent ainsi le ciel de draperies phosphorescentes pouvant furtivement reproduire sur leur bord toutes les couleurs du spectre. Il faut que le ciel soit clair, dégagé de préférence sans Lune et dépourvu de lumières parasites.
Les aurores boréales sont aujourd'hui prévisibles, grâce notamment aux travaux de l’observatoire Kjell Henriksen avec le Centre Universitaire du Svalbard, et à leur programme informatique SvaltrackII disponible au grand public.

Classifications

Les premiers scientifiques qui se sont intéressés aux phénomènes auroraux ont tout d'abord instauré des classifications de celles-ci en tenant compte de la forme, de l'étendue et de l'intensité des émissions, ce qui permet une approche objective et quantitative du phénomène. Ainsi en sont-ils venus à deux types d'aurores : les formes discrètes et les formes diffuses.
Les formes discrètes ont comme caractéristique de se former en longs arcs ou en bandes. Les arcs « ondulent » de seconde en seconde, comme certains nuages changent d'apparence sous l'effet du vent. Elles prennent ainsi la forme de la magnétosphère (champ magnétique de la Terre, ce qui leur donne les apparences d'une largeur plutôt mince (de 1 à 10 km), mais d'une longueur courbée presque infinie.

Couleurs

Les phénomènes auroraux prennent plusieurs teintes différentes. Deux gaz sont à l'origine de ces phénomènes : l'azote, l'oxygène et les neutrons. L'azote donne des couleurs bleues et rouges et l'oxygène des teintes vertes et rouges. Notre atmosphère, principalement constituée d'azote (environ 80 %) et d'oxygène, nous offre généralement des spectacles visuels de couleur rouge pouvant donner l'impression d'un ciel en feu.

Observations

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 considérablement varier, de sorte que le phénomène peut durer de quelques minutes à plusieurs heures. Il est très rare d'observer des aurores à des latitudes magnétiques inférieures à 50 degrés. Cela se produit seulement pendant la période d'activité solaire maximale du cycle de onze ans, lors des éruptions solaires les plus importantes.

Conséquences liées aux aurores

Avant l'ère des communications par satellites, le meilleur moyen de communication dans les régions vastes et étendues comme celle du Canada était la communication par les ondes radio. Lors d'orages solaires intenses, les communications se voyaient interrompues puisque ces ondes voyagent par le biais de la haute atmosphère.
D'après des scientifiques canadiens, les lumières célestes nocturnes seraient à l'origine de plusieurs pannes électriques à grande échelle sur notre planète et même de la perturbation des transmissions d'informations des satellites autour de notre orbite.

Présence sur d'autres planètes


Les aurores polaires ne sont pas un phénomène spécifique à la Terre. Il est possible d'en trouver sur n'importe quelle planète possédant un champ magnétique. Elles sont observables grâce aux photographies prises en ultraviolet par le télescope Hubble.
Les aurores polaires vues sur les planètes autres que la Terre peuvent être générées par d’autres phénomènes physiques que ceux provoquant les aurores terrestres. Sur Jupiter, par exemple, l'ovale auroral principal est une conséquence de la « rupture de co-rotation » du plasma : le champ magnétique de la planète entraîne normalement le plasma avec lui, mais, à partir d'une certaine distance, la vitesse à communiquer au plasma devient trop grande et celui-ci ne suit plus. Cela crée un courant électrique à l'origine de l'ovale auroral.
Sur Jupiter les satellites de la planète créent un courant électrique en se déplaçant par rapport au champ magnétique (même phénomène que pour une dynamo). Ces courants créent des « spots auroraux », vus pour la première fois en infrarouge, puis en UV. On peut voir ces spots sur l'image ci-contre, en dehors de l'ovale principal : le spot le plus brillant correspond à Io (à gauche), ceux de Europe et Ganymède sont visibles au premier plan.
Toujours sur Jupiter, un groupe de chercheurs du Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planétaire de l’ULg a été en mesure de faire l'observation de phénomènes auroraux sur la géante gazeuse par le biais du télescope Hubble.  En particulier celles dues aux satellites Io, Europe et Ganymède . Leur travail révèle le détail des spots ultraviolets et permet une meilleure compréhension des phénomènes les engendrant.
Des aurores polaires ont également été photographiées par Hubble sur Saturne.
Le 21 janvier 2013, des chercheurs annoncent avoir très probablement détecter pour la première fois des aurores sur des exoplanètes, grâce au Low-Frequency Array radio telescope basé aux Pays-Bas.

Légendes associées

Dans la Mythologie nordique, les aurores boréales sont provoquées par le reflet du Soleil ou de la Lune sur les armures des Valkyries quand elles traversent le Ciel.
En Europe, les aurores polaires créent une réaction de peur. En effet, il arrive qu'elles prennent des teintes rouges. Cette couleur étant associée au sang, ce type d'aurore polaire présageait une catastrophe.
C'est cette même teinte qui est responsable du fait que les Inuits de l'est du Groenland croient que les aurores polaires sont l'âme d'enfants morts-nés.
Les Inuits vivant sur la partie sud de la rivière Yukon croyaient que les aurores polaires étaient la danse des esprits de certains animaux, particulièrement les saumons, les rennes, les phoques et les bélugas.
Au nord de la Finlande, au sein de certains peuples Samis,  les aurores boréales sont associées à des renards célestes qui parcourent rapidement les vastes étendues enneigées en éjectant de la poussière dans le ciel, créant ainsi les aurores boréales le long de leur passage.
Wikipedia 05 mars 2013
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