LES AURORES POLAIRES
Astronomie
À partir du XXème siècle, des sondes spatiales telles que Spoutnik I ou Explorer I sont envoyées dans l'espace. Ces lancements permettront une meilleure connaissance des aurores polaires et la navette Discovery a pu prendre des photographies de l'espace et par conséquent des aurores polaires. Grâce aux sondes envoyées, les scientifiques ont pu conclure que les aurores polaires ne sont que la signature des phénomènes qui affectent l'ensemble de la magnétosphère et de l’ionosphère terrestre.
À partir de 1957, l'exploration spatiale a amélioré la capacité d'observation des aurores polaires. En effet, le fait de pouvoir les observer depuis l'espace a permis d'avoir une meilleur connaissance sur ce phénomène qu'il soit terrestre ou présent sur d'autres planètes comme Jupiter ou Saturne.
En avril 1961, Youri Gagarine (astronaute d'URSS) devient le premier homme a voyager dans l'espace. Déclarant, "je vois tout très nettement", Gagarine déclare également voir les lueurs d'une aurore au-dessus de la Terre.
Scott Kelly, astronaute Américain, parti de Terre le 27 mars 2015 vers la station spatiale internationale, est l'homme ayant fait le plus long séjour dans l'espace lors de voyages des Etats-Unis, soit une année. L'objectif premier de la Nasa était de voir l'évolution du corps humain dans l'espace durant un long laps de temps en comparant notamment les examens médicaux de Scott Kelly et de son jumeau resté sur Terre. Malgré ce travail scientifique très sérieux Scott Kelly, astronaute de renom, en a profité pour prendre de sublimes clichés notamment d'aurore boréales ...
Le 17 février 2007, la Nasa a mis en place la mission THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms ). Le rôle des 5 satellites envoyés par la Nasa était de mesurer et d'étudier les différentes décharges d'énergie dans la magnétosphère responsable des aurores polaires. Le but de cette mission était ainsi de déterminer le phénomène physique responsable des explosions d'énergies lors des aurores polaires présentent dans la magnétosphère terrestre. Alors que ces explosions d'énergie avaient lieu dans de toutes petites régions, celles-ci se dispersent alors et recouvrent des régions beaucoup plus vastes. Ainsi, tous les 4 jours les observations des satellites étaient analysées et combinées afin de retrouver le point initial de ces phénomènes, avec l'aide d'une vingtaine de station au nord situées en Amérique du Nord.
Outre l'aspect des mesures d'énergie du aux aurores polaires, le fait de pouvoir apercevoir ce phénomène depuis l'espace permet de faire d'autre observations. En effet, l'observation d'une aurore polaire de haut permet de montrer les différents aspects de l'aurore. En effet, cela permet de montrer les différences de couleurs selon les altitudes (rouges dans les grandes altitudes, vertes dans les altitudes plus basses, ...) mais également l'étendue du phénomène autour des pôles et même jusqu'à des pays plus au sud. Enfin, l'observation de ces aurores (boréales ou australes) depuis l'espace permet également de déterminer les différentes formes de ces phénomènes hors du commun.
Des aurores sur d'autres planètes ?
Pour que les aurores polaires puissent apparaitre sur d'autres planètes, il faut que celles-ci possèdent un champ magnétique ainsi qu’une ionosphère. Nous avons pu détecter des aurores sur de nombreuses planètes du système solaire.
Sur Mercure
Mercure est la planète du système solaire la plus proche du Soleil (environ 58 millions de kilomètres) de ce fait, elle est très brillante ce qui rend son observation difficile. Néanmoins, la sonde Mariner-10 permet en 1974 la découverte d’un champ magnétique sur cette planète. Cette sonde montre que l’intensité de ce champ magnétique correspond à 1% de l’intensité du champ magnétique que nous trouvons sur Terre ; malgré cette faible intensité cela est suffisant pour la création et le maintien d’une magnétosphère (ensemble des lignes du champ magnétique). Bien que Mercure ne dispose pas d’une atmosphère dense ni de ionosphère, des émissions de lumières ont pu être observées au niveau des pôles de cette planète. Ces émissions de lumière qui peuvent être assimilées à des aurores polaires sont dues à des atomes de sodium qui diffusent le rayonnement solaire. Par la suite, ces atomes de sodium sont en quelque sorte arrachés du sol de Mercure sous l’impact de particules chargées qui sont précipitées le long des lignes du champ magnétique dans les cornets polaires.
Sur Vénus
Vénus est la deuxième planète du système solaire. C’est une planète rocheuse dont la taille peut être comparée à la Terre. Son atmosphère est très dense et est composée essentiellement de dioxyde de carbone. Les différentes sondes envoyées pour travailler sur cette planète n’ont pas relevées de trace d’un quelconque champ magnétique, il n’a donc pas de magnétosphère sur Vénus. Ainsi, son atmosphère est directement exposée aux particules de vents solaires, il est donc impossible d’observer des phénomènes auroraux sur Vénus.
Sur Mars
Mars, la quatrième planète du système solaire possède une atmosphère composée de dioxyde de carbone. Elle ne possède pas de champ magnétique comme celui de la Terre. En effet, elle dispose d’un champ magnétique fossile dont on découvrit l’existence grâce à l’observation d’anomalies magnétiques à sa surface grâce à des sondes. Ce champ magnétique est localisé dans certaines régions de Mars. De ce fait les scientifiques en conclurent qu’il n’existait pas de magnétosphère sur Mars et par conséquent les aurores ne pouvaient pas se produire. C’est en 2005 qu’un spectromètre embarqué sur une sonde détecta des raies de lumière ultraviolette qui sont caractéristiques de la désexcitation du monoxyde de carbone et de l'atome d'oxygène. Cela est dû à l’interaction entre un flux de particules chargées (sûrement des électrons) avec les molécules de dioxyde de carbone et est à l’origine d’aurores locales sur Mars. Ces travaux démontrent la particularité du champ magnétique de cette planète qui est localisé dans de petites régions de l'atmosphère martienne, entraînant des aurores locales.
Sur Jupiter
Jupiter, la cinquième planète du système solaire est une planète gazeuse. C’est également la plus grande planète de notre système solaire. Elle comporte une atmosphère essentiellement constituée d’hydrogène et d’hélium ainsi qu’une importante magnétosphère ce qui favorise l’apparition d’aurores. Comme sur Terre, les aurores sur Jupiter sont créées lors de précipitations de particules chargées. Ce sont bien des courants alignés qui sont à l’origine de ses précipitations mais ils ne sont pas produits sous l’effet de vents solaires comme sur Terre. En effet, Jupiter possède un disque fait de plasma qui se situe au niveau de son équateur. Ce disque reçoit des particules chargées provenant du fort volcanisme du plus proche satellite de Jupiter : Io. La partie extérieure de ce disque ne tourne pas de manière coordonnée avec Jupiter et son champ magnétique. Dans une certaine zone balayée par les lignes de champ magnétique, la vitesse de rotation rapide du disque par rapport au champ magnétique de Jupiter produit les courants alignés. En effet, les lignes de champ magnétique présentes dans les atmosphères des principaux satellites de Jupiter (Io, Ganymède, Europe) donnent lieu à des courants alignés qui permettent la précipitation de particules chargées dans la haute atmosphère de Jupiter pour aboutir à la formation de phénomènes auroraux.
Sur Saturne
Saturne, la sixième planète de notre système solaire possède un champ magnétique qui a été découvert en 1979 par la sonde Pioneer 11. Cette magnétosphère est frappée par les vents solaires qui sont à l’origine des aurores. Sur Saturne, les aurores sont seulement visibles dans le domaine de l’ultraviolet, on ne peut donc pas les observer sans un télescope spatial. Les phénomènes auroraux se situent simultanément au pôle Nord et au pôle Sud de Saturne. Sur cette planète nous pouvons observer deux couleurs d’aurores : le rouge (suite à la désexcitation de l’atome d’hydrogène) et le blanc qui correspond à l’hydrogène moléculaire. De plus, il y a quelques siècles, les scientifiques pensaient que les anneaux de Saturne étaient des aurores permanentes.
Sur Uranus
Uranus est une planète gazeuse comportant une magnétosphère. Les aurores se produisent selon le même principe que sur Terre sauf en quelques occasions au cours du temps notamment lorsque la sonde Voyager 2 a permis de découvrir des phénomènes auroraux sur Uranus en janvier 1986 : c’était des aurores permanentes qui n’était visible que d’un seul côté de la planète. Elles étaient dues à des conditions exceptionnelles : un alignement entre la Terre, Jupiter, Uranus et le Soleil.
Sur Neptune
Neptune est la dernière planète gazeuse du système solaire, elle possède une magnétosphère dont l’axe forme un angle d’environ 47° avec l’axe de rotation. Suite à cette particularité Neptune présente un pôle magnétique qui se trouve périodiquement en direction du Soleil lors de sa rotation sur elle-même. Ainsi durant les 16 heures de sa rotation la forme du champ magnétique de Neptune se modifie constamment en oscillant entre celle d’Uranus et celle de la Terre. Les phénomènes auroraux apparaissant sur cette planète ne sont pas des ovales auroraux mais ils ressemblent à ceux observés sur Uranus (les aurores ne se trouvent que sur un côté de la planète).
