Le ciel et la Terre
C’est quoi, une aurore boréale ?
Des voiles verts et roses qui dansent dans la nuit : c’est le Soleil qui dessine dans notre ciel.
Une aurore boréale, ce sont de grandes lumières vertes, roses ou violettes qui ondulent dans le ciel la nuit, comme des rideaux qui flottent au vent.
Le Soleil envoie sans arrêt dans l’espace des milliards de minuscules particules invisibles. La Terre est protégée par un bouclier magnétique, comme un aimant géant. Ce bouclier dévie la plupart des particules, mais en guide quelques-unes vers les pôles.
Là-haut, elles percutent l’air, qui se met à briller, un peu comme une enseigne lumineuse. C’est pour ça qu’on voit surtout les aurores dans les pays du Grand Nord !
Le Soleil projette en permanence un flot de particules électriquement chargées : le vent solaire. Quand il atteint la Terre, il rencontre son champ magnétique, qui agit comme un bouclier et dévie la plupart de ces particules.
Mais une partie d’entre elles est piégée et guidée le long des lignes du champ magnétique, vers les régions proches des pôles. Elles y plongent dans la haute atmosphère, entre 100 et 300 km d’altitude environ, et percutent les atomes d’oxygène et les molécules d’azote. Ces derniers, excités, libèrent de la lumière : verte ou rouge pour l’oxygène, bleue ou violette pour l’azote.
Au nord, on parle d’aurores boréales, au sud d’aurores australes. On les voit surtout en Scandinavie, au Canada ou en Islande. Mais lors des grosses tempêtes solaires, elles descendent plus au sud : en mai 2024, on en a observé dans toute la France !
Les aurores polaires résultent de l’interaction entre le vent solaire, un plasma de protons et d’électrons émis par la couronne solaire à 400 à 800 km/s, et la magnétosphère terrestre. Celle-ci dévie l’essentiel du flux, mais la reconnexion magnétique, côté jour comme dans la queue de la magnétosphère, injecte de l’énergie et des particules, surtout des électrons, qui sont accélérées le long des lignes de champ vers les régions polaires.
Ces électrons précipitent dans la thermosphère et excitent les atomes et molécules de l’air, qui se désexcitent en émettant à des longueurs d’onde précises. La raie verte de l’oxygène atomique, à 557,7 nm, domine vers 100 à 250 km ; la raie rouge de l’oxygène, à 630 nm, apparaît plus haut, où l’air est assez ténu pour permettre cette désexcitation lente ; l’azote moléculaire ionisé donne des teintes bleues et violettes vers la base des draperies. Les aurores dessinent un ovale auroral autour de chaque pôle magnétique, d’où les termes boréal et austral.
Lors des éjections de masse coronale, fréquentes autour du maximum du cycle solaire, cet ovale s’élargit vers les latitudes moyennes. En mai 2024, puis à nouveau en octobre 2024, au cours du maximum du cycle 25, des aurores ont été visibles depuis la France et même plus au sud. L’événement de Carrington, en 1859, en avait fait voir jusque sous les tropiques.
Kristian Birkeland, au début du XXᵉ siècle, a le premier relié les aurores aux particules solaires guidées par le champ magnétique. On observe aujourd’hui des aurores sur Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et même Mars.
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