Image de la semaine | 08/09/2014
De 2013 à 2015, profitez du maximum solaire pour aller à la chasse aux aurores polaires
08/09/2014
Auteur(s) / Autrice(s) :
Publié par :
- Olivier DequinceyENS de Lyon / DGESCO
Résumé
Activité solaire et champ magnétique : le phénomène des aurores polaires (boréales, australes... et joviennes).
Source - © 2013 — Patrick Pelletier
Le temps de pose de cette photo est d'une vingtaine de secondes. La zone lumineuse à gauche correspond aux lumières de Reykjavik. Cette aurore polaire, qu'on peut appeler « boréale » puisqu'on est dans l'hémisphère Nord, montre deux couleurs : (1) une couleur verte, dominante, correspondant à la couleur émise par l'atome d'oxygène qui se désactive et (2) une teinte rouge rosée en haut à gauche, correspondant à la couleur de désexcitation de l'atome d'azote. Temps de pose : 20 s, focale de 50 mm.
 Source - © 2013 — Patrick Pelletier Même aurore que sur la figure précédente, prise à un autre moment. Temps de pose : 30 s, focale de 17 mm. | Source — © 2013 Patrick Pelletier |
Les aurores polaires (boréales et australes) ont lieu quand des « rafales » de vent solaire atteignent la Terre. Le vent solaire est constitué de particules, électrons et ions positifs (essentiellement ions hydrogène et hélium) éjectés du Soleil à une vitesse allant de 400 à 800 km/s, mais pouvant atteindre 2500 km/s lors des éruptions solaires. Ces particules sont naturellement déviées par le champ magnétique terrestre, mais certaines peuvent atteindre la haute atmosphère au niveau des pôles magnétiques lors d'une "rafale" puissante liée à une éruption. Ces particules excitent alors les molécules et atomes de la haute atmosphère, principalement azote et oxygène, qui se désexcitent en émettant leur couleurs caractéristiques de désexcitation, rose pour l'azote et verte pour l'oxygène en ce qui concerne la lumière visible.
Les aurores polaires sont assez fréquentes pendant les périodes de Soleil actif, plus rares en période de Soleil calme. Or l'activité du Soleil varie avec un rythme moyen de 11 ans, en fait allant de 9 à 14 ans. L'avant dernier maximum a eu lieu en 2001, et 2014 correspond au maximum suivant (en retard de 2 ans par rapport à la moyenne, mais restant "dans les clous"). Normalement le nombre des aurores devrait commencer à décroître à partir de 2015, pour atteindre un minimum vers 2020. Si donc vous cherchez un but pour vos prochaines vacances (en dehors des mois de mai, juin et juillet ou la brièveté/inexistence des nuits rend difficile l'observation des aurores), choisissez donc les hautes latitudes (> 60° : Islande, Scandinavie, Canada…). Les6 premiers clichés et montages ont été réalisés par Patrick Pelletier lors d'un voyage organisé par l'AFA(lien externe - nouvelle fenêtre) en septembre 2013 en Islande, justement pour profiter du maximum 2013-2015. Les trois photographies suivantes ont été prises par Anette Bjørnsen(lien externe - nouvelle fenêtre) en février 2013 aux îles Lofoten (Norvège), non pas à l'occasion d'un voyage organisé astronomique, mais lors de ballades à ski. On peut voir d'autres photos d'Annette Bjørnsen sur sa page Nordlyyyys(lien externe - nouvelle fenêtre). Suite à la publication de cet article, de nouvelles mages nous sont parvenues, 4 clichés de Martine Braem pris en mars 2004 près d'Ivalo en Laponie finlandaise ont été sélectionnés (et ajoutés le 5 janvier 2015). Merci aux photographes de nous avoir autorisé à diffuser leurs clichés.
En plus de ces images et films "privés", trois schémas expliquent brièvement le phénomène des aurores polaires, puis nous vous proposons ensuite quatre images d'aurores prises depuis l'espace, deux concernant la Terre, et deux Jupiter.
 Source - © 2013 — Patrick Pelletier Temps de pose : 30 s, focale de 50 mm. |  Source - © 2013 — Patrick Pelletier Temps de pose : 29 s, focale de 17 mm. |
Source — © 2013 Patrick Pelletier | |
 Source - © 2013 — Anette Bjørnsen |  Source - © 2013 — Anette Bjørnsen |
 Source - © 2013 — Anette Bjørnsen On peut reconnaître les Pléiades derrière cette aurore. | |
 Source - © 2004 — Martine Braem Temps de pose : 6 s, focale de 7,1 mm. |  Source - © 2004 — Martine Braem Temps de pose : 6 s, focale de 7,1 mm. |
 Source - © 2004 — Martine Braem Temps de pose : 6 s, focale de 7,1 mm. |  Source - © 2004 — Martine Braem Temps de pose : 13 s, focale de 7,1 mm. |
 Source - © 2014 — NASA , modifié Les aurores polaires se situent entre 100 et 200 km d'altitude dans la très haute atmosphère. |  Source - © 2014 — Australian Space Academy , modifié La très grande majorité des particules du vent solaire (ligne jaune) est déviée par le champ magnétique terrestre et bien peu arrivent directement au niveau des pôles (la trajectoire des rares qui y arrivent est dessinée en pointillés). Parmi les particules déviées à l'opposé du Soleil du côté "nuit" de la Terre en suivant la « queue magnétique » , un grand nombre peut suivre un trajet complexe et revenir vers la Terre, où elles sont dirigées vers les pôles magnétiques. Toutes ces particules ne vont pas exactement aux pôles magnétiques ; elles se répartissent en fait sur un anneau auroral situé entre 10° et 20° autour des pôles magnétiques, anneau sous lequel la majorité des aurores est visible. En cas de très forte éruption solaire, la zone des aurores peut largement dépasser cet anneau. |
 Source - © 2013 — Lionel Loudet Chaque point noir correspond à une mesure. Le trait rouge à la moyenne des 6 mois précédents et des 6 mois suivants, ce qui lisse les variations rapides. Ce nombre de taches, qui varie de 0 à 250, traduit en fait l'activité du Soleil : Soleil calme quand il y a peu de taches, Soleil actif quand il y en a beaucoup. Cette activité solaire varie avec un rythme moyen de 11 ans, en fait allant de 9 à 14 ans. Ces cycles sont numérotés à partir du minimum de 1760, considéré arbitrairement comme le début du cycle 1. On est actuellement au maximum du cycle 24. Ce maximum est assez faible, et a eu lieu 13 ans après le dernier maximum (2001). Si le Soleil se comporte dans les années qui viennent comme il le fait depuis 250 ans, son activité va décroître, ainsi que le nombre et l'intensité des aurores polaires. Une bonne raison d'aller passer ses prochaines vacances (en dehors des mois de mai-juin-juillet) dans les hautes latitudes pour profiter du spectacle, qui va devenir de plus en plus rare pour les 5-6 ans à venir. | |
 Source - © 2010 — Station spatiale internationale (ISS) La station spatiale internationale orbite à environ 400 km d'altitude, alors que les aurores polaires ont lieu vers 100 à 200 km. |  Source - © 2005 — NASA-IMAGE L'anneau (ou l'ovale) auroral est particulièrement visible. Le satellite IMAGE (Imager for Magnetopause-to-Aurora Global Exploration) photographie les aurores dans le domaine de l'ultra-violet. Pour la beauté de l'image, l'intensité de l'émission UV a été traduite par des couleurs vertes rappelant ce que voit l'œil humain. |
 Source - © 2013 — - J. Clarke (Univ. of Michigan) Toutes les planètes ayant un champ magnétique et une atmosphère ont des aurores polaires. C'est le cas, en particulier, de Jupiter, dont le pôle Nord a été photographié le 14 décembre 2000 pendant une belle aurore. |  Source - © 1996 — J.T. Clarke et G.E. Ballester (Univ. of Michigan), J. Trauger et R. Evans (Jet Propulsion Laboratory), NASA/ESA Comme le télescope spatial (en orbite autour de la Terre) voit Jupiter de très loin, il peut découvrir "d'un simple coup d'œil" les deux anneaux auroraux situés simultanément autour des deux pôles magnétiques Nord et Sud. |
Pour en savoir plus sur le phénomène des aurores polaires, un document de Frédéric Pitout (de l'IRAP(lien externe - nouvelle fenêtre)), intitulé Les aurores polaires, quand le Soleil courtise l’atmosphère , est mis à disposition sur le site de la Société d'astronomie populaire(lien externe - nouvelle fenêtre) (Toulouse).
