Comment se forment les aurores australes ?

Les nuits s'allongent et la probabilité d'assister au magnifique spectacle des aurores australes à DDU augmente.

 

© Alain MATHIEU - Institut Polaire Français

 

Mais comment se forment ces fameuses aurores polaires (australes au sud, boréales au nord) ?

 

© Alain MATHIEU - Institut Polaire Français

 

L'article ci-dessous, rédigé par Emmanuel OBERMEYER, hivernant VSC Sciences/Informatique, explique le processus de formation  des aurores et les moyens de prévision.


1 - Formation des aurores polaires:

Le soleil émet en permanence un flux de particules chargées électriquement : c’est ce qu’on appelle le vent solaire.

Ce vent solaire se propage dans l’espace. Lorsqu’il arrive au voisinage de la terre il rentre en contact avec le champ magnétique terrestre. Cette zone de contact s’appelle la magnétosphère (elle est située au-delà de la ionosphère, de 800 à 1 000 km d'altitude).
Le champ magnétique terrestre joue un rôle de bouclier en déviant les particules mortelles du vent solaire.
Sous l’influence du vent solaire, le champ magnétique terrestre (à droite) se déforme pour prendre une forme allongé:

Représentation artistique de la magnétosphère terrestre

Lors du choc, une partie des particules du vent solaire s’engouffre dans l’atmosphère en suivant les lignes du champ magnétique jusqu'à arriver au niveau des pôles.
Les couleurs des aurores sont provoquées par l’interaction de ces particules avec les molécules gazeuses de l’atmosphère (oxygène, azote, hélium..).
En fonction de l’altitude de ces interactions (et donc de la densité des molécules gazeuses dans l’atmosphère) les aurores polaires peuvent prendre différentes teintes.
La couleur jaune-verte, la plus éclatante et la plus fréquente, est émise par les atomes d'oxygène qui sont entre 100 et 200 km d'altitude.

2 - Prévision des aurores polaires:

Pour prédire les aurores polaires il faut commencer par observer l’endroit ou tout commence, le soleil.

Éjection de masse coronale

Des satellites le scrutent en permanence. Ils observent entre autres les éjections de masse coronale : ce sont des grosses éjections de plasma (des milliards de tonnes de matière) dues à de puissantes explosions magnétiques dans la couronne du Soleil.
Ces éjections provoquent des rafales de vent solaire, qui se dirige vers la Terre.   
En fonction de la puissance des éjections, le vent solaire sera plus ou moins rapide, plus ou moins intense et sera plus ou moins dense en particules (protons/cm3).
Il se déplace à des vitesses comprises entre 400 et 750 km/s environ. Il met donc entre 2 et 3 jours pour parcourir la distance soleil-Terre (~150 000 000 km) et atteindre la magnétosphère terrestre.

La deuxième chose à observer est le champ magnétique terrestre.
A l’aide de satellites et d’appareils de mesures situés sur Terre, on peut mesurer son intensité et son orientation.

Ainsi, en fonction du vent solaire qui arrive du soleil et de l’état actuel du champ magnétique terrestre on peut prédire la probabilité de voir des aurores polaires.
L’indice de mesure le plus utilisé est l’indice Kp qui a le mérite d’être simple et pertinent.
"K" : pour « Kennziffer » : en allemand ça veut dire «numéro de code».
"p" : pour « planetary » : le "Kp" est une moyenne mondiale calculée à partir de différents observatoires répartis sur la planète.
Il est mesuré sur une échelle de 1 à 9.
C’est l’indice de déformation du champ magnétique terrestre. En gros, plus le vent solaire sera puissant et plus le champ magnétique terrestre sera perturbé.

L’histogramme affiché ci-dessous affiche la prévision de l’indice Kp pour les 3 prochains jours.

 

Plus il est élevé et plus on a de chances de voir une aurore australe à DDU.
A partir d’un indice Kp ≥ 5 on parle d’orages géomagnétiques.
Les rectangles bleus représentent les créneaux de nuit et les rectangles jaunes ceux de la journée. (en ce moment à DDU, c'est pendant la journée que l'indice est le plus élevé ... dommage !)

L’image Aurora forecast est une prévision des aurores pour l’heure à venir, elle est plus pertinente que l’indice Kp à lui seul.
 

Elle est réalisée grâce au satellite DSCOVR situé à plus d’un million de km de la Terre. Vous pouvez la retrouver à l'adresse suivante : https://www.swpc.noaa.gov/products/aurora-30-minute-forecast
Le satellite permet de préciser les conditions du vent solaire avant qu’il ne rentre en contact avec la magnétosphère (environ une heure plus tard).
Dans les deux cas, les données sont prises sur le site de la NOAA (l'Agence américaine d'observation océanique et atmosphérique)

Conclusion : si la météo est bonne et qu’un indice Kp ≥ 5 est prévu, il y a des chances de voir une aurore australe ! 

On peut confirmer la prévision de l’indice Kp avec l’image Aurora Forecast.