Les aurores boréales sont considérées comme l’un des phénomènes naturels les plus impressionnants sur Terre. Régulièrement observées aux abords du cercle arctique, elles sont depuis quelques mois bien plus souvent visualisées dans les terres de l’hémisphère Nord. Ainsi, loin d’être uniquement un spectacle majestueux, ces périodes d’aurores boréales plus fortes et plus présentes que la moyenne représentent un intérêt scientifique et de réelles implications pour les habitants de la Terre.
Qu’est-ce que les aurores boréales ?
Afin de bien comprendre les aurores boréales il faut savoir qu’il n’existe pas qu’un type de phénomène mais bien trois. Premièrement, les aurores en draperie régulièrement apparentées à des voiles ondulantes, souvent observées lorsque le vent solaire est particulièrement intense. Elles se déplacent rapidement dans le ciel. Ensuite, les aurores en arc apparaissent comme des arcs lumineux, généralement plus larges et plus stables que les draperies. Elles se forment lorsque les particules solaires sont concentrées et se déplacent horizontalement. Enfin, les aurores en rayon se présentent comme des rayons lumineux qui s’étendent à partir d’un point central, créant des motifs radiaux.
Comment les aurores boréales se forment-elles ?
Tout d’abord, le départ des aurores boréales s’effectue au niveau du Soleil. En effet, le vent solaire est la première cause de création physique des aurores boréales. Le vent solaire est un flux constant de particules chargées, principalement des protons et des électrons, émis par la couronne solaire. Ce flux est renforcé lors de périodes d’activité solaire intense, cette activité se concentre alors en deux phénomènes. Premièrement les plus connues, les éruptions solaires, sont des explosions de rayonnement et de particules à la surface du soleil qui peuvent propulser des milliards de tonnes de matière dans l’espace. L’autre phénomène d’activité solaire correspond aux éjections de masse coronale qui sont des éruptions massives de plasma solaire pouvant causer des perturbations significatives dans la magnétosphère terrestre.
La Terre est en effet entourée d’un champ magnétique qui forme une barrière protectrice, appelée magnétosphère. Elle s’étend jusqu’à plusieurs milliers de kilomètres dans l’espace, créant une zone de protection autour de la Terre. Elle est déformée par le vent solaire, ce qui entraîne la formation d’une queue magnétique qui s’étend loin derrière le globe terrestre. Les lignes de champ magnétique convergent aux pôles, permettant aux particules solaires d’entrer dans l’atmosphère. À l’intérieur de la magnétosphère, les particules chargées peuvent être piégées et former des ceintures de radiation, comme la ceinture de Van Allen.
Des couleurs qui différent selon les molécules
Ainsi, lorsque les particules chargées pénètrent dans l’atmosphère terrestre, elles interagissent avec des molécules de gaz, principalement de l’oxygène et de l’azote. Lors de ces collisions, les particules solaires transfèrent leur énergie cinétique aux molécules de gaz, provoquant leur excitation. Ces collisions se produisent à des altitudes variant entre 80 et 300 kilomètres, faisant varier les couleurs visibles.
Les molécules de gaz excitées retournent à leur état d’énergie fondamental en libérant cette énergie sous forme de lumière. Ainsi, l’Oxygène à haute altitude (200-300 km) émet des lumières rouges. Ce processus est souvent dû à des transitions entre les niveaux d’énergie liés aux états métastables de l’oxygène où l’énergie est libérée sous forme de photons dans le spectre rouge. L’oxygène à basse altitude (80-150 km) quant à lui produit des lumières vertes, qui sont les plus courantes dans les aurores. Cette couleur est principalement le résultat de transitions entre des niveaux d’énergie spécifiques de l’oxygène triplet libérant de l’énergie dans le spectre vert. Enfin, lorsque les particules solaires interagissent avec les molécules d’azote, elles peuvent produire des lumières violettes et bleues. Les transitions électroniques des molécules d’azote sont responsables de ces teintes, souvent observées à des altitudes plus basses.
D’où vient la recrudescence récente des aurores boréales ?
Ces derniers mois ont permis de constater des aurores boréales dans des zones du globe normalement peu à portée de ces phénomènes. Loin de l’image majestueuse de ce phénomène, elles sont les conséquences des phases d’activité solaire intense. En effet le Soleil fonctionne selon des cycles de 11 ans provoquant des périodes d’extrême activité entraînant des éruptions importantes, ce cycle est prévu pour se terminer en Juillet 2025. Ainsi, une des plus grosses éruptions solaires depuis des années a eu lieu entre le 2 et le 3 octobre, la matière mettant du temps à venir sur Terre, les impacts géomagnétiques n’ont pu se voir que quelques jours après.
Cette éruption fut donc suivie d’une éjection de masse coronale d’ampleur créant à son arrivée une tempête géomagnétique. Ce type de tempête peut se révéler très dangereux dans un monde interconnecté comme le nôtre. En effet, les aurores boréales ne sont pas la seule répercussion de ces activités solaires, elles sont d’ailleurs les plus minimes. La perturbation du champ magnétique peut quant à elle avoir des répercussions dramatiques sur les engins de communications terrestres. Dans les faits cela se passe par les ondes, nos moyens de communication interagissent entre eux grâce à celles-ci, cependant beaucoup de ces ondes passent désormais par les différents satellites en orbites autour de la Terre mais la matière projetée – notamment lors des éjections de masse coronale – vient perturber ces satellites et brouiller en quelque sorte les communications durant des moments plus ou moins longs.
Les conséquences de cette recrudescence
Les infrastructures peuvent elles aussi subir ces évènements: lors de la dernière phase d’activité solaire intense en Suède en 2003, des coupures de courant de plusieurs heures et des dommages sur des infrastructures électriques avaient été déclarés. C’est aussi pour cela qu’à chaque période de forte activité solaire le trafic aérien est en alerte afin d’éviter tout problème de perte de communication et d’incident sur les instruments de navigation. De plus, les astronautes en orbite dans les stations internationale et chinoise (ISS & SSC) sont quant à eux largement exposés aux radiations solaires.
Cependant, bien que impressionnants ces évènements ne sont ni les premiers, ni les derniers, ni les plus importants en termes d’impact. L’événement de Carrington en 1859 constitue encore aujourd’hui le phénomène le plus puissant lié aux tempêtes magnétiques et les conséquences furent plus importantes avec notamment des télégraphes prenant feu en cours d’usage.
