Nature des particules précipitées dans les aurores polaires
Les particules précipitées dans les aurores polaires sont principalement des électrons.
A 1000-2000 km d'altitude, ces électrons précipités vers la Terre
ont une énergie de l'ordre de quelques kilo électron Volts (keV) au dessus des aurores discrètes. Au dessus des aurores diffuses, lénergie des électrons est de l'ordre de 100 eV à un keV.
Qu'est ce qui rend les aurores polaires brillantes ?
Des particules d'énergie élevée arrivent sur Terre.
Jusqu'à ce qu'elles atteignent 2000km d'altitude, elles ne rencontrent quasiment aucune autre particule, et leur trajectoire est déterminée
par des effets collectifs du plasma (champs magnétiques et électriques),
mais pas par des collisions avec d'autres particules. Il ne se produit
pas de phénomène lumineux à ces altitudes (mais il peut y avoir des
emissions d'ondes radio).
Lorsqu'elles atteignent quelques centaines de kilomètre d'altitude, elles rencontrent les hautes couches de l'ionosphère terrestre,
nettement plus denses et plus froides. Les conditions sont alors propices aux collisions. Il y a des collisions coulombiennes (comme celles que l'on étudie en mécanique du point) entre deux particules chargées. Ces collisions modifient les trajectoires des particules mais n'engendrent pas de phénomène lumineux.
Il y a aussi des collisions plus directes avec des atomes, ou des atomes ionisés (mais gardant quand même un ou des électrons).
Ces collisions vont modifier le niveau d'énergie de l'atome/ion cible.
Si la collisions est violente, la particule précipitée va arracher un électron à la cible. C'est une réaction d'ionisation. C'est un
des processus qui conduit à l'existence du plasma ionosphérique
(néanmoins, l'ionisation par des photons UV provenant du Soleil est un processus plus important pour la production du plasma ionosphérique).
Si la collision est moins violente, la cible va atteindre un niveau d'énergie plus grand. En revenant à son état initial, l'atome va émetre un photon.
C'est ainsi qu'est produite la lumière des aurores.
Les aurores boréales et australes apparaissent-elles simultanément ?
Oui, les aurores sont les extrémtités terrestre d'un phénomène plus général, le sous-orage,
qui affecte l'ensemble du champ magnétique de l'enveloppe terrestre. Les deux extrémités des lignes de champ
(si elles sont toutes deux reliées à la Terre) sont concernées. Si une aurore se produit dans l'hémisphère
nord (une aurore boréale), une aurore (australe) se produira également dans la région de l'hémisphère sud
reliée à l'aurore boréale par la même ligne de champ magnétique.
Deux aurores (boréale et australes) conjuguées sont reliées par
une ligne de champ magnétique (signalée en rouge). (Image F. Mottez, CETP/CNRS/IPSL).
L'ovale auroral boréal (en haut) et l'ovale auroral austral (en bas de l'image)
sont conjugués. L'un ne "s'allume" pas sans l'autre.
(image sonde spatiale Polar).
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auteur : Fabrice Mottez.
version HTML: septembre 1998. Dernière révision : janvier 2007.
