Les aurores polaires


1 – Légendes et croyances.

 

Les aurores boréales ont fait fonctionner l’imagination des humains au cours des âges. Dans les pays nordiques, le folklore regorge de croyances et légendes à ce propos.

J’en ai relevé quelques unes :

 

– Les shamans Inuits du centre du Canada prétendaient effectuer des voyages spirituels au sein des aurores pour y puiser des conseils sur le traitement des malades.

 – Des exégètes estiment que la vision divine du prophète Ezéchiel, associée par certains à la visite d’extraterrestres, serait en réalité une aurore boréale.

 – Les Esquimaux de Point Barrow considéraient les aurores comme une mauvaise chose. Ils allaient même jusqu’à se munir de leurs couteaux pour les chasser !

 – La plupart des autres groupes esquimaux voyaient en l’aurore les esprits des morts qui jouent à la balle avec des têtes de morses.

 – Les Esquimaux de Nunivak, avaient l’idée inverse : ce sont les esprits des morses qui jouent avec des crânes humains…

 – Les Esquimaux du Groenland croyaient que les aurores représentaient les esprits des enfants morts à leur naissance. L’effet de rideaux volant au vent était expliqué par le fait que les enfants faisaient une ronde perpétuelle…

 – Les Esquimaux vivant sur la partie sud de la rivière Yukon voyaient en l’aurore la danse des esprits de certains animaux, particulièrement les saumons, les rennes, les phoques et les bélugas (cétacés proche des narvals).

 – Un mythe algonquin raconte que lorsque le créateur de la Terre (Nanahbozho) eut fini son travail, il a voyagé vers le nord, endroit où il habite. Il y ferait de grands feux pour rappeler aux gens qu’il ne les oublie pas.

 – Les indiens Fox, vivant au Wisconsin, voyaient les aurores comme un mauvais présage de guerre. Elles seraient les fantômes des ennemis décédés, avides de vengeance, qui essaient de se réveiller…

 – D’autres indiens du même état, les Menominees, croyaient que des géants amicaux du nord tenaient en leur main d’immenses torches pour les éclairer lors de leur pêche à la lance.

 – Les Mandans, du Dakota Nord, imaginaient que les grands hommes de médecine et les guerriers des nations nordiques faisaient mijoter leurs ennemis morts dans d’énormes marmites…

 


 

2 – Historique.

 

De tout temps les hommes nordiques ont observé des aurores boréales, donnant lieu à de multiples croyances et légendes, comme nous venons d’en voir quelques unes.

Les savants grecs, du VIème siècle avant J.-C. au Ier après J.-C., donnaient des interprétations beaucoup plus proches de leur cosmologie et en accord avec leurs connaissances en physique :

 

Anaximène de Milet : « nuages de gaz enflammés ».

Aristote : « déchirures du ciel nocturne derrière lesquelles on voit les flammes ».

Sénèque : « un gouffre par lequel le ciel entrouvert semble vomir des flammes ».

Hippocrate : « réflexion de la lumière sur les glaces », hypothèse qui a perduré plusieurs siècles.

C’est Galilée qui utilisa le premier le terme « d’aurore boréale », en 1619.

La première aurore australe, dont on a des traces écrites, a été observée par le navigateur James Cook dans l’Océan Indien en 1773.

En 1860, Elias Loomis publie la première carte des isochasmes qui représentent les lignes d’égales occurrences d’apparition des aurores boréales. (« Chasma » en grec signifie « Gouffre », ce qui rappelle le vocable de Sénèque).

En 1881, Hermann Fritz publie une carte bien plus précise des isochasmes. Ces lignes dessinent grosso-modo des cercles autour du pôle nord magnétique.

En 1901, Christian Birkeland reproduit expérimentalement des aurores en envoyant un jet d’électrons dans un champ magnétique à l’intérieur d’une chambre à vide. C’est le premier chercheur qui a appréhendé assez correctement le mécanisme de la formation des aurores polaires.

Les lancements de Spoutnik 1 et 2, en octobre et novembre 1957, permirent une connaissance bien meilleure du phénomène, connaissance affinée au fur et à mesure de l’avancée de l’ère spatiale.
Le télescope spatial Hubble a permis de photographier des aurores sur d’autres planètes : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

Depuis quelques années, l’Agence Spatiale Canadienne a installé une station automatique à Yellowknife. Cette station diffuse en permanence et en direct les aurores sur le site « AuroraMax ». Il y a 3 caméras, dont une « fish-eye lens» donnant une vue à 360°.


 

3 – Comment ça marche ?

 

Comme déjà signalé, les aurores ne sont pas l’apanage de la Terre. En fait, les aurores résultent de la conjonction de 3 fondamentaux : un flux de particules chargées électriquement, un champ magnétique et une atmosphère autour de la planète.

– Le vent solaire :

 En permanence le Soleil laisse s’échapper de son atmosphère un plasma constitué principalement de protons (charges +) et d’électrons (charges -). Ce vent solaire contient aussi quelques atomes neutres. On estime cette « expulsion » à environ 1 million de tonnes par seconde. Les vitesses d’éjection par les trous coronaux, proches des pôles solaires, sont de l’ordre de 700 à 800 km/s, alors qu’au voisinage de l’équateur elles sont seulement de l’ordre de 100 à 200 km/s. La densité de ce plasma est variable, de 3 à 15 particules par cm3. Le transit depuis le Soleil jusqu’à la Terre dure 3 à 6 jours, selon les conditions initiales.

 Le vent solaire est sensible bien au-delà de la Terre. On estime que l’héliopause serait au voisinage de 120 UA, c’est-à-dire 120 fois plus loin que la Terre. Mais cette distance n’est certainement pas égale vers l’apex ou vers l’antapex, c’est-à-dire vers l’avant ou vers l’arrière par rapport au déplacement propre du Soleil dans la Galaxie. On définit l’héliopause comme étant la limite où la pression de radiation devient insuffisante pour repousser les atomes du milieu interstellaire.

 Le vent solaire est plus dense et plus rapide lors des orages magnétiques du Soleil, phénomènes aléatoires appelés CME, ainsi que lors des maxima d’activité solaire tous les onze ans environ, notamment en 2012 ou 2013 pour le cycle actuel qui se termine. En américain : « CME = Coronal Mass Ejection ».

 

La pression de radiation « souffle » le champ magnétique terrestre dont la forme devient comparable aux queues cométaires… C’est d’ailleurs ce même vent solaire qui provoque les queues de comètes, toujours en direction antisolaire.

Structure de la magnétosphère

 

– Les ceintures de Van Allen :

 Quelques particules du vent solaire pénètrent dans la « magnétosphère » terrestre par les « cornets polaires », situés au-dessus des pôles Nord et Sud magnétiques. Elles alimentent des zones de rétention appelées « ceintures de Van Allen ». Les particules ainsi piégées sont décélérées en suivant en spirale les lignes du champ magnétique, faisant des allers et retours entre les 2 pôles.

– Les aurores :

 Les protons et électrons ainsi ralentis vont réagir sur les atomes ou molécules, neutres ou ionisés, de la haute et très haute atmosphère, dans les couches de « l’ionosphère ». Ces phénomènes se déroulent à des altitudes très variables entre 60 et 800 km, le plus souvent entre 100 et 150 km. A titre de comparaison, rappelons que la navette spatiale évolue à 300 km de la Terre.

 


 

 

4 – Où et comment observer ?

 

Nous l’avons déjà évoqué avec la carte des isochasmes, les « aurores boréales » s’observent le plus fréquemment vers la latitude 70° dans la zone appelée « ovale auroral ». Pour fixer les idées : nord de la Russie, Alaska, nord du Canada, Groenland, Islande, Norvège, Suède et Finlande.

 Les aurores ont lieu aussi bien le jour que la nuit et aussi bien que la météo soit bonne ou mauvaise. Mais pour les observer, il faut bien sûr un ciel dégagé et qu’il fasse nuit ou au moins un crépuscule avancé. Il conviendra de s’éloigner des lumières parasites des villes. La Lune peut également jouer les troubles fêtes.

 On enregistre jusqu’à plus de 300 aurores/an selon les années, et parfois plusieurs en 24 heures. La fréquence et l’intensité augmentent en corrélation avec l’abondance du vent solaire, CME et activité undécennale. Une aurore peut durer seulement quelques minutes ou parfois plusieurs heures.

 Les « aurores australes » ont la même fréquence d’apparition que les « boréales ». Le plus souvent elles sont même simultanées. Mais « l’ovale auroral austral » concerne des régions non habitées : le bord du continent Antarctique et les océans qui l’entourent.

 Évitons une idée fausse souvent reçue : il n’y a aucune corrélation entre les aurores polaires et la météo. Les aurores se situent à plus de 60 km d’altitude, alors que les phénomènes météorologiques concernent l’atmosphère jusque vers 12 km d’altitude seulement.

Prévision des observations des aurores en Europe :

http://helios.swpc.noaa.gov/ovation/ 


 

5 – Classifications.

 

J’ai mis un « s » car on peut tenter deux types de classifications : une par les couleurs, l’autre par les formes. Certains observateurs introduisent en plus la notion de mouvements et également celle de la durée.

 

 – Le jaune-vert : les aurores les plus éclatantes et les plus fréquentes. La lumière est émise par les atomes d’oxygène vers 557,7 nm. Elles se manifestent au voisinage des 100 km d’altitude.

 – Le rouge foncé : la lumière est émise également par l’oxygène, mais vers 636,4 nm. L’altitude est beaucoup plus élevée, de l’ordre de 300 km.

 – Le rouge pâle : radiations émises par les atomes neutres d’azote vers 520,0 nm.

 – Le bleu-violet : émission de l’azote ionisé vers 440,0 nm, et vers 300 km d’altitude.

 – Le violet : les molécules de diazote (N2) émettent dans le « violet » à 314,4 nm.

 – Pour parfaire cette classification, signalons encore les molécules de monoxyde et dioxyde d’azote qui émettent un « fond continu peu intense dans le domaine du visible ». Puis les molécules de dioxygène qui émettent dans « l’ultraviolet », invisible pour l’œil humain.

 

 Cette classification est sans réalité physique, il s’agit plus d’effets de perspective. En outre, une grande part de subjectivité est laissée à l’observateur. Une même aurore peut passer par des stades différents au cours de son déroulement.

 – L’arc : qui présente une bordure inférieure lisse d’un bout à l’autre de l’horizon.

 – La bande : dont la bordure inférieure forme des plis et des replis.

 – La couronne : lors des observations par le dessous. La lumière semble projeter des rayons dans toutes les directions.

 – La raie : constituée de rayons ou traits suspendus plus ou moins verticalement et peu mouvants.

 – La tache : zone lumineuse de faible extension qui ressemble à un simple nuage.

 – Le voile : zone lumineuse de très grande extension pouvant couvrir le ciel tout entier.

 


 

6 – Peut-on en observer en France ?

 

Oui, nous l’avons déjà dit, mais soyons plus précis.

 

Plus on s’écarte de « l’ovale auroral », plus les chances d’observer les aurores deviennent faibles. La carte des isochasmes montre que 0,05 à 1% des aurores pourraient être visibles en France. Quelques photos se trouvent sur les sites internet visités. Nous avons même signalé des aurores à des latitudes plus faibles et notamment en Grèce : Anaximène, Aristote, Sénèque, Hippocrate…

J’ai trouvé un site qui me semble être tout à fait crédible d’un astronome amateur alsacien prénommé Gilles. Ce site explique sa démarche en 5 points dans la prévision des éventuelles aurores observables chez nous. Il y a réussi à 2 reprises. Selon lui, la fréquence des aurores visibles depuis la France serait de l’ordre de 1 à 2/an.

 


 

7 – Bibliographie.

 

Les principaux sites visités :

 

http://gipp.chez.com/voyages_et_photos/astronomie/aurores-boreales-en-france.html

http://fr.groups.yahoo.com/group/aurorespolaires/

http://www.auroresboreales.com/

http://www.asc-csa.gc.ca/eng/astronomy/auroramax/connect.asp

http://www.meteo.org/phenomen/aurore.htm

http://arena.obspm.fr/~luthier/mottez/intro_physique_spatiale/aurores/photosAurores.html

http://hugoclave.free.fr/TPEAurores.html#biblio

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Structure_de_la_magn%C3%A9tosph%C3%A8re.svg

https://sites.google.com/site/lesaurorespolairesprojetpeip/his

http://jp.andre.pagesperso-orange.fr/aurore4.htm

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