Le voyage des particules solaires s'achève enfin dans l'atmosphère terrestre. Les aurores polaires, découlant de ce phénomène, peuvent être vues simultanément au pôle nord (aurores boréales) et au pôle sud (aurores australes), en raison de la forme de la magnétosphère vue précédemment.
Il en résulte alors un véritable spectacle dont les formes et les couleurs enchantent l'oeil. Les couleurs variées des aurores sont dues à une réaction lors de l'entrée des particules dans l'atmosphère. Les formes, elles, dépendent des lignes de champ magnétique terrestre que suivent les particules.
Les aurores polaires sont le plus visibles entre 22h et 3h du matin, en raison de l'obscurité qui offre les meilleurs contrastes : pour admirer ce spectacle dans toute sa splendeur, il est aussi préferable d'éviter les lumières des villes qui faussent les contrastes ainsi que les nuits de pleine lune ou nuageuses.
1) Les Couleurs
Ces particules venues de loin, vont percuter violemment les particules des gaz présents dans l'ionosphère lors de leur arrivée aux cornets polaires. En effet les particules arrivant sont majoritairement des électrons, et il va alors se produire un phénomène avec les atomes consitutant l'atmosphère (azote et oxygène principalement). Les électrons du vent solaire, très énergisés, entrent alors en contact avec les atomes de l'atmosphère dans un choc violent. Celà va obliger les electrons des couches internes de l'atome à migrer vers les couches externes. C'est ce que l'on appelle un changement de niveau d'énergie d'un electron. L'atome, désormais dans une situation très instable, va renvoyer les electrons déplacés par les vents solaires à leur place originelle. Cette opération permet alors la création de photons, particules élementaires de lumière, en raison d'une libération d'énergie (il s'agit du même phénomène que lors d'une combustion). Ce ne sont alors pas les particules de plasma que l'on observe lors d'une aurore polaire, mais les photons émis lors du contact atomes-électrons. On dit communément que l'on voit les atomes de la haute ionosphère, alors que l'on voit en réalité la lumière qu'ils émettent.
Cette lumière émise prend alors différentes teintes en fonction de l'atome de gaz rencontré et en fonction de l'altitude, car la concentration des gaz dans l'atmosphère varie en fonction de l'altitude :
- Le jaune-vert est ainsi du à la réaction entre les particules et les atomes d'oxygène, à environ 100 km d'altitude. - Le rouge foncé est dû à l'oxygène à 300 km. - Le rouge pâle dû à l'azote à environ 100 km. - Le bleu violet, azote à environ 100 km. - On peut également distinguer d'autres nuances, en fonction des longueurs d'ondes.
L'énergie dégagée par la désexcitation des atomes va produire des particules de lumière : les photons. Mais la lumière peut aussi se caractériser différemment, sous forme d'ondes. Celles-ci sont exprimées en nanomètre et les ondes, entre 400 et 800 nm, définissent le domaine visible par l'homme. De plus, la longueur d'onde varie selon l'atome qui a émit le photon. C'est pour cela que l'oxygène ne produit pas les mêmes couleurs que l'azote. On observe donc des aurores qui peuvent avoir chacune une couleur différente, voire plusieurs nuances.
Ainsi, on peut classer les couleurs émises lors des aurores par leur longueur d'onde associée :
2) Les Formes
Un observateur assidu peut distinguer parmi les mouvements aléatoires des particules de plasma différentes formes, selon l'apparition d'aurores intenses ou diffuses. Les formes sont dues au fait que la Terre a aux pôles deux zones privées de magnétisme : les cornets polaires. Les particules affleurent alors les limites de ces zones. Les photons produits forment alors un oval auroral, dominant les pôles, dont les contours sont irréguliers. La forme des aurores est alors due à la forme des lignes de champs magnétique.
- Les arcs, à la courbe régulière et dont la bordure inférieure s'étend sur tout l'horizon.
- Les bandes, semblables aux arcs, mais dont la bordure inférieure forme des replis.
- Les couronnes, arcs ou bandes rayées vues directement de dessous, la lumière semble être projetée en vaisseau dans toutes les direction.
- Les tâches, zones de luminosité aurorales de faible extension et ayant l'apparence de nuages.
- Les draperies, nommées ainsi car elles font penser à un drap agité au gré du vent.
- Les raies, rayons ou traits de lumière suspendus verticalement.
b. Les Aurore diffuses
Les aurores diffuses s'étendent de façon homogène sur une grande partie du ciel, comme un voile.
Cette vision féerique attire un large public dans les régions polaires, et ceux qui ont la chance d'en comtempler une gardent un souvenir inoubliable de sérénité et de beauté profondes.
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