Chapitre 4 · Du Soleil au ciel, à 100–300 km d’altitude
L’aurore polaire
Un vent venu du Soleil
Imaginez que vous êtes sur le Soleil et que vous sentez un vent qui ne s’arrête jamais. C’est le vent solaire, un mince flot de particules chargées, surtout des protons et des électrons. Il souffle d’habitude à environ 400 km/s et atteint 800 km/s dans les flux rapides. Le Soleil est à 150 millions de kilomètres. Exemple résolu : 150 000 000 divisé par 400 font 375 000 secondes, un peu plus de 4 jours, et un vent rapide à 800 km/s arrive en 2 jours environ. Les grandes éruptions du Soleil, appelées éjections de masse coronale, peuvent nous atteindre en un à trois jours. Dans l’image, les particules jaillissent vers l’extérieur en minces filets.
Un bouclier à deux portes
La Terre est un aimant, et son champ magnétique forme une bulle appelée magnétosphère. Il dévie la plus grande partie du vent solaire autour de la planète, comme un rocher dans un ruisseau. Mais les lignes du champ pénètrent dans la Terre près des deux pôles magnétiques, et certaines particules glissent le long de ces lignes. Elles retombent dans un anneau autour de chaque pôle, l’ovale auroral. Plus le vent solaire pousse fort, plus l’ovale s’élargit. Les scientifiques le mesurent avec l’indice Kp, de 0 à 9. En règle approximative, le bord de l’ovale se déplace de deux à trois degrés de latitude vers l’équateur à chaque pas de Kp. Faites glisser le Kp dans le bac à sable.
Des couleurs venues de l’air
Les particules heurtent les atomes de l’atmosphère à des altitudes d’environ 100 à 300 kilomètres et leur donnent de l’énergie, que les atomes libèrent sous forme de lumière. L’oxygène donne du vert, à une longueur d’onde de 557,7 nanomètres, en général à 100 à 150 km, et du rouge au-dessus d’environ 200 km. La lueur rouge met environ deux minutes à être émise, donc elle n’apparaît que là où l’air est si ténu que les atomes se heurtent rarement avant. L’azote donne du bleu et du violet, surtout sur le bord inférieur. Le même processus allume une enseigne au néon. L’aurore est donc une lueur de l’air lui-même, et la question de savoir si on peut l’entendre est débattue, car certains observateurs signalent de faibles crépitements.
La tempête de 1859
Le 1er septembre 1859, l’astronome anglais Richard Carrington a vu un vif éclair sur le Soleil. Environ 17 heures plus tard, le 2 septembre, la plus grande tempête géomagnétique de l’histoire enregistrée a atteint la Terre. Des aurores ont été signalées jusque dans les Caraïbes, et les lignes télégraphiques sont tombées en panne en Europe et en Amérique du Nord, avec des rapports d’étincelles et de décharges subies par les opérateurs. Une tempête semblable pourrait aujourd’hui endommager les satellites et les réseaux électriques, et c’est pourquoi la NOAA et d’autres agences surveillent le Soleil en permanence. En mars 1989, une tempête plus petite a coupé le courant au Québec pendant environ 9 heures.
Mai 2024
Les 10 et 11 mai 2024, une tempête extrême, classée G5 par la NOAA, a été la plus forte depuis plus de vingt ans. Le Kp a atteint le haut de l’échelle, 9. Des gens ont vu des aurores rouges et roses là où on n’en voit presque jamais, notamment dans le sud de l’Europe, en Floride, au Mexique et, dans l’hémisphère Sud, en Australie et en Nouvelle-Zélande. Les appareils photo des téléphones ont saisi des couleurs que l’œil ne voyait que faiblement, car l’appareil recueille la lumière pendant plusieurs secondes. La tempête n’a été dangereuse que pour la technologie. Au sol, une aurore est sans danger pour les gens.
De la lumière sur d’autres mondes
La Terre n’est pas la seule planète à avoir une aurore. Jupiter a la plus puissante, alimentée par son champ magnétique très fort, sa rotation rapide et le gaz volcanique projeté par sa lune Io. Le télescope Hubble photographie ses anneaux lumineux en lumière ultraviolette. Saturne en a aussi, et Uranus et Neptune également. Mars a une aurore plus faible et irrégulière, car elle n’a pas de champ magnétique global. Pour voir la nôtre, éloignez-vous des lumières de la ville, regardez vers le pôle et consultez les prévisions de votre service météo national ou de la NOAA, puis attendez, car le spectacle peut changer en quelques minutes.
En chiffres
- ≈ 400 km/s
- vitesse typique du vent solaire
- 557,7 nm
- longueur d’onde de la lumière verte de l’oxygène
- 1859
- l’année de la tempête de Carrington