AURORE POLAIRE

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L'aurore polaire est un phénomène qui se produit dans la haute atmosphère et qui se manifeste au cours de la nuit par l'apparition dans le ciel de lueurs dont la forme et l'intensité peuvent évoluer rapidement et dont la couleur se situe en général entre le bleu-vert et le jaune, plus rarement vers le rouge. Fréquentes dans les régions de haute latitude, elles apparaissent exceptionnellement aux latitudes moyennes, en période de forte activité solaire. Selon l'hémisphère où elles sont observées, elles portent le nom d'aurores boréales (hémisphère Nord) ou australes (hémisphère Sud). La précipitation d'électrons et d'ions énergiques – en majorité des protons – dans la haute atmosphère est à l'origine de ces émissions lumineuses ; ce sont essentiellement les atomes et les molécules neutres de l'atmosphère qui, portés à un état excité par l'impact d'une particule énergique, émettent, en revenant à l'état fondamental, un photon dont la longueur d'onde est caractéristique de leur nature chimique et du niveau de l'état excité. Ainsi les émissions aurorales constituées d'un spectre de raies atomiques et de bandes moléculaires sont-elles le reflet des caractéristiques de la haute atmosphère, en particulier de sa composition chimique. Elles sont aussi, et surtout, la manifestation visible de phénomènes qui intéressent l'environnement de notre planète dans son ensemble et qui résultent de l'interaction entre le vent solaire et le champ magnétique terrestre.

Aurore polaire

Photographie : Aurore polaire

Aurore polaire, Territoires du Nord-Ouest, Canada 

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Aurore polaire : principe de formation

Vidéo : Aurore polaire : principe de formation

Principe de formation des aurores polaires.Le Soleil émet continuellement un flux de particules chargées électriquement appelé vent solaire.En atteignant la Terre, la majorité de ces particules sont déviées par la magnétosphère, le champ magnétique de la Terre, et reprennent leur course... 

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Les étapes d'une découverte

L'aspect grandiose et mystérieux des aurores polaires n'a pas manqué, au long des siècles, de frapper l'imagination des témoins ; il n'est donc pas surprenant d'en trouver mention dans des textes qui remontent à la plus haute antiquité. Si l'on doit considérer avec prudence l'exégèse de certains passages de l'Ancien Testament, nul ne met en doute la précision et le réalisme des descriptions de plusieurs auteurs grecs et latins comme Anaximène de Milet (vie s. av. J.-C.), Anaxagore – rapporté par Plutarque –, Hippocrate, Aristote, Pline le Jeune ou Sénèque. Si les récits des navigateurs qui, dès cette époque, s'aventurèrent le long des côtes de l'Europe septentrionale et dans l'Atlantique nord, peuvent avoir inspiré certaines relations, d'autres sont, à n'en pas douter, des témoignages directs, puisque, au cours d'événements exceptionnels, les aurores peuvent être observées jusqu'aux latitudes moyennes. Épousant les idées en vigueur à l'époque sur l'organisation de l'Univers, Aristote, dans ses Météorologiques, identifie les formes aurorales aux flammes de l'éther et dépeint « des déchirures du ciel nocturne derrière lesquelles on voit des flammes » ; Hippocrate donne une interprétation fondée sur la réflexion de la lumière solaire sur la glace, idée qui, d'une façon surprenante, sera reprise plusieurs fois jusqu'au xviiie siècle ! Aux latitudes méditerranéennes, l'aurore, rare, spectaculaire, avec une coloration rouge prononcée, effraie les populations qui la prennent pour un signe des dieux : « c'est un gouffre par lequel le ciel entrouvert semble vomir des flammes », écrit Sénèque. En Chine, une longue tradition d'observations astronomiques, qui remonte au IIIe millénaire avant notre ère, fournit également plusieurs témoignages précis. Tout au long du Moyen Âge, et malgré l'occurrence beaucoup plus faible des aurores durant cette période, en Angleterre, en Allemagne, en Scandinavie et en Russie, érudits et moines apporteront une contribution importante à ces observations initiales ; mais c'est avec la Renaissance qu'apparaissent les premières analyses scientifiques. Galilée lui donne pour la première fois le nom d'aurore boréale, et le mathématicien français Gassendi publie une description détaillée sur l'aurore exceptionnelle du 12 septembre 1691. Au xviiie siècle, sont organisées des expéditions scientifiques dans le nord de l'Europe ; des mathématiciens et des physiciens éminents, tels Edmund Halley, Leonhard Euler et Michael Maier, lui consacrent une partie de leurs travaux, et le Français Jean Jacques d'Ortous de Mairan publie un ouvrage complet dans lequel il combat les superstitions et certaines idées répandues alors : pour lui, l'aurore est une manifestation particulière de la lumière zodiacale. Johan Carl Wilcke et Anders Celsius découvrent que l'aurore s'accompagne de perturbations du champ magnétique terrestre, et Benjamin Franklin élabore une théorie qui rattache l'aurore à la circulation atmosphérique. La première aurore australe est observée par James Cook dans l'océan Indien le 17 février 1773, confirmant ainsi ce que de Mairan avait pressenti, c'est-à-dire que le phénomène devait être commun aux deux pôles. Au milieu du xixe siècle, un physicien allemand, Herman Fritz, publie une carte donnant les lignes d'égale occurrence des aurores dans l'hémisphère Nord, auxquelles il attribue le nom d'isochasmes, en référence au mot grec chasmata (gouffres), par lequel Aristote avait traduit ses observations. Jean-Baptiste Biot montre que les émissions aurorales ne sont pas polarisées, ce qui prouve qu'elles ne peuvent être le résultat d'une réflexion ou d'une réfraction, puis, en 1867, Anders Ångström identifie leur spectre à celui des raies d'émission des gaz de l'atmosphère. La fin du xixe et le début du xxe siècle voient un développement rapide des observations en Scandinavie, et particulièrement en Norvège, où Olaf Birkeland puis Fredrik Størmer s'illustrent par leurs observations photographiques – réalisées dans les conditions les plus difficiles –, mais surtout par leurs travaux théoriques qui témoignent d'une étonnante vision prospective dont la valeur sera confirmée quelque cinquante années plus tard. L'observation des aurores australes ne commencera de façon significative que lors des expéditions dans l'Antarctique de Robert F. Scott, Ernest H. Shackleton et Charles Wilkes ; on découvrira alors la simultanéité des phénomènes auroraux dans les deux hémisphères.

Les progrès de la spectroscopie, dus en particulier à Lars Vegard, puis l'organisation de l'Année géophysique internationale en 1957-1958 ont permis d'améliorer et surtout de multiplier et de conjuguer les observations photométriques et spectrométriques dans les régions polaires. Les lancements de Spoutnik-1, de Spoutnik-2 puis d'Explorer-1 marquent le début de l'ère spatiale, dont le développement prodigieux amènera une meilleure connaissance des aurores et montrera surtout qu'elles ne sont que la signature des phénomènes qui affectent l'ensemble de la magnétosphère et de l'ionosphère terrestres. Il est devenu évident que la coordination des efforts n'est pas seulement nécessaire pour les observations au sol, mais s'avère indispensable pour les observations spatiales : tel é [...]

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Aurore polaire

Aurore polaire
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Aurore polaire : principe de formation

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Aurore boréale

Aurore boréale
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Aurores polaires : classes d'intensité
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Jean-Jacques BERTHELIER, « AURORE POLAIRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/aurore-polaire/