Aurore boréale

Une aurore boréale est l'apparition dynamique de diverses couleurs lumineuses dans le ciel, le jour ou la nuit, aux latitudes élevées de l'hémisphère Nord. Les aurores boréales sont toujours disposées le long d'une bande (l'ovale auroral) dont le centre est le PÔLE GÉOMAGNÉTIQUE. La largeur normale de la bande varie entre 500 et 1000 km. Au Canada, sa position moyenne est au-dessus de Yellowknife (Territoires du Nord-Ouest) à l'ouest, et au dessus de la Grande Rivière de la Baleine (Québec) à l'est. Au cours d'épisodes d'activité intense, l'ovale peut s'étendre très au sud jusqu'à Miami, en Floride (août 1972), et même au-delà. La luminosité peut fluctuer très fortement, en particulier aux alentours du minuit local lors du déclenchement explosif d'activités appelées sous-orages. Les aurores boréales proviennent de l'ionosphère, la région de la haute atmosphère allant de 100 à 300 km au-dessus de la surface terrestre. Elles sont principalement causées par des électrons excités (de 1 à 20 kiloélectrons volts) qui sont accélérés vers l'ionosphère à partir d'une région allant de 5000 à 20 000 km au-dessus de la surface terrestre. Ces électrons excités bombardent la haute atmosphère et « excitent » les particules constitutives de l'atmosphère. En revenant à des états de moins grande excitation, ces particules émettent de la lumière. La lumière verte ou rouge vient de l'oxygène atomique excité, et la lumière pourpre, de l'azote moléculaire excité.

Selon la théorie actuelle, l'énergie nécessaire à la formation des aurores boréales provient du vent solaire, un flux de gaz composé principalement de protons et d'électrons qui s'échappent du SOLEIL à des vitesses supersoniques de 300 à 1000 km/s (voir PHYSIQUE). Le vent solaire porte l'empreinte du champ magnétique solaire qui pénètre ainsi profondément dans l'espace interplanétaire. Le vent solaire interagit avec le champ magnétique terrestre et déforme ce dernier pour donner naissance à la magnétosphère (c'est-à-dire la cavité crée dans l'espace interplanétaire par le champ magnétique terrestre et ayant la forme d'une comète dont l'extrémité émoussée serait tournée vers le Soleil). Une région en forme de puits conique, baptisée cornet polaire, interrompt la magnétosphère aux alentours de chaque pôle. Une partie du plasma du vent solaire, ralenti et réchauffé par son interaction avec la magnétosphère, pénètre dans chacun des cornets puis directement dans l'ionosphère en engendrant les aurores du côté diurne. Toutefois, la plupart des particules qui pénètrent la magnétosphère contournent la Terre et, une fois arrivées sur le côté nocturne, elles finissent par s'écouler vers la Terre par des processus analogues à la convection. Certaines de ces particules sont alors accélérées dans l'ionosphère de la face nocturne et donnent naissance à de brillantes aurores.

La quantité d'énergie qui pénètre la magnétosphère est régulée principalement par l'intensité du champ magnétique interplanétaire et sa direction par rapport aux lignes du champ magnétique terrestre à la frontière extérieure de la magnétosphère. L'activité varie aussi en fonction des taches solaires et de la fréquence des éruptions chromosphériques. Le phénomène parallèle observé dans l'hémisphère Sud est connu sous le nom d'aurore australe.

Les aurores sont la partie visible de la dissipation d'énergie occasionnée par la rentrée du vent solaire dans la magnétosphère. Cette énergie se dissipe aussi par chauffage ohmique (c'est-à-dire la chaleur générée par l'écoulement d'un courant électrique dans une résistance). Les courants en jeu sont gigantesques : des courants parfois supérieurs à un million d'ampères traversent l'ionosphère résistive dans la région des aurores lumineuses. Les champs magnétiques créés par ces courants peuvent fausser les boussoles et causer des coupures d'électricité à la suite de surtensions dans les lignes à haute tension.

Les aurores boréales ont hanté l'imagination de leurs spectateurs durant des siècles. Chez les Inuits, les arsaniits sont des êtres célestes jouant à la balle. Pour certains peuples autochtones, les aurores boréales représentent les esprits de leurs ancêtres qui dansent devant le Grand Esprit. Récemment, des chercheurs canadiens ont placé un imageur ultraviolet à bord du satellite suédois Viking et ont réussi à obtenir une vue globale des aurores boréales et à suivre leurs rapides évolutions.