Comment se forment les aurores boréales et australes ?

Les aurores polaires sont intimement liées aux cycles solaires. Une danse céleste et colorée aux multiples facteurs.

De Margot Hinry
Publication 3 déc. 2021, 10:27 CET
Sea and Sky

Une ferme salmonicole au large des côtes norvégiennes semble illuminée par les lumières dansantes des aurores boréales. Le photographe Arvids Baranovs a utilisé une vitesse d'obturation lente de 15 secondes pour capturer ce cliché aux allures mystiques.

PHOTOGRAPHIE DE Arvids Baranovs, National Geographic Your Shot

Elles fascinent par leur singularité et nombreux sont ceux et celles qui espèrent en voir un jour. Les aurores polaires se produisent, comme nous l'expliquions dans cet article, lors de nuits plutôt claires, très haut dans le ciel, là où la magnétosphère devient de plus en plus faible. Cette zone abrite le champ magnétique qui nous protège de toute l’activité spatiale et notamment des différents objets cosmiques susceptibles de s’écraser sur Terre.

L’apparition des aurores polaires est liée aux éruptions solaires « qui ont lieu à peu tous les onze ans » explique Jean-Baptiste Renard, directeur de recherche au CNRS. Tous les onze ans, l’activité solaire connaît une baisse relative pendant un an, ce qui a un effet direct sur la visibilité des aurores.

Toutefois, toute l’année, des vents solaires, flux de plasma constitués essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil, viennent bousculer la magnétosphère. Ce phénomène excite les atomes encore présents dans l’atmosphère, plus précisément les atomes d’azote ou d’oxygène. « [À 65° ou 75° de latitude], l’atmosphère est très peu dense, mais il y a quand même toujours des molécules d’azote et d’oxygène qui vont être excitées par ces particules déviées par la magnétosphère ».

Au moment du heurt, ces particules font jaillir de la lumière. Les couleurs, elles, diffèrent selon les atomes stimulés, du rouge au vert en passant par le violet ou le jaune. Les dégradés peuvent représenter toutes les teintes du spectre chromatique.

« Ce que l’on voit principalement, ce sont les atomes d’oxygène. Ce sont eux qui vont produire la lumière la plus intense et avoir cette lumière verte typique. En regardant bien les aurores, parfois, il y a du rouge. La combinaison du rouge et du bleu forme du violet. C’est difficile à voir, ça s’observe, mais on le constate moins fréquemment. Les atomes d’oxygène forment le vert d’abord, puis un peu de rouge. Les atomes d’azote produisent du bleu, du rouge et du violet » développe le scientifique.

Ces particules solaires sont généralement déviées vers les pôles qui les attirent comme de grands aimants. « C’est pourquoi les aurores se situent toujours autour de pôles, dans ce que l’on appelle le cercle auroral. Cela correspond au cercle polaire arctique ou antarctique ». On parle d’aurores boréales dans l’hémisphère nord, d’aurores australes dans l’hémisphère sud et d’aurores polaires de manière générale.

EN PERPÉTUEL MOUVEMENT

Il existe aussi des cas de grandes déjections de flux de plasma. « Lorsque c’est très intense, cela peut même venir perturber les satellites, le circuit électrique terrestre ou encore des centrales électriques. Les particules chargées ont des conséquences sur la stratosphère quand il y a des phénomènes énergétiques très forts ».

Cela n’a pas d’impact local, mais il est important de le comprendre au niveau scientifique, précise Jean-Baptiste Renard. Dans le cadre d’éruptions solaires majeures, « si c’était une dizaine de fois plus intense […], il pourrait y avoir une sévère modification de l’atmosphère. Ce flux de particules chargées pourrait atteindre la surface terrestre. Mais cela ne se produit pas, le Soleil n’étant pas très actif » relativise l’expert.

Cependant, l’axe magnétique terrestre en a parfois été chamboulé. Cet axe est généré par les mouvements du fer en fusion au sein du noyau terrestre. « C’est un phénomène difficile à expliquer, mais l’Histoire nous a démontré que l’axe magnétique avait déjà basculé. C'est plus embêtant évidemment, parce que d’un seul coup, le champ magnétique terrestre ne joue plus son rôle de bouclier. Les particules chargées peuvent directement entrer dans l’atmosphère terrestre et atteindre les basses couches. C’est arrivé, mais on ne l’a encore jamais observé ».

Les aurores polaires sont un phénomène naturel, en mouvement constant. Les lumières dansent dans le ciel pendant plusieurs heures. On appelle leurs mouvements des enroulements, des tourbillons, ou encore des draperies.

Les aurores boréales et australes

« C’est très surprenant, ça ondule dans le ciel et de temps en temps, il y a des précipitations, qui dégringolent comme de la pluie. Ce sont les particules qui descendent en altitude. Le phénomène se déroule à 60 kilomètres d’altitude environ et l’on observe ces descentes de particules qui se "désexcitent" ».

Pour observer la lumière jaillissant des particules, il doit faire nuit et la pollution lumineuse doit être réduite au maximum. Il est conseillé de tenter l’observation des aurores polaires entre le 21 septembre et le 21 mars, dès 20h et jusqu’à 1h du matin, laps de temps durant lequel la nuit est la plus noire.

« Le Canada vous dira qu’ils ont les plus belles [aurores], la Suède aussi, la Laponie aussi… Les plus brillantes, les plus étendues, se produisent normalement lors des cycles solaires les plus forts. Pour les observer, il faut se situer près des cercles polaires. Dans l’hémisphère nord, on pense notamment au nord de l’Islande, à la Suède, à la Russie, au nord du Canada ou encore à la Laponie, idéalement située ».

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