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 !
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.
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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