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Phénomène : formation et définition


Les aurores polaires sont issues d'un phénomène physique complexe.
Vous allez dès maintenant voyager dans l'infiniment grand et l'infiniment petit pour comprendre la naissance de ce spectacle.

Tout commence avec le soleil. Des éruptions solaires se produisent fréquemment et de grandes quantités de matières solaires s'échappent de l'attraction solaire sous forme de particules (de l'ordre du femtomètre) pour former le vent solaire.
Ce vent solaire est en réalité un flot de particules qui s'échappent dans toutes les directions et s'éloignent de notre étoile.

Eruption solaire
Eruption solaire
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Ces éruptions solaires sont majoritairement provoquées par les taches solaires. Tous les onze ans, le soleil connaît un maximum solaire causé par une rotation inégale de ses pôles entraînant l'apparition de taches solaires, parties plus froides d'environ 1000°C. A ce moment là, de gigantesques éruptions solaires se produisent (jusqu'à 200 000km au dessus de notre étoile), projetant dans l'espace un flux de particules très important.
Les vents solaires, formés de particules chargées (protons, électrons,...), parcourent tout le système solaire à une vitesse allant jusqu'à 120 000 km/s et inévitablement, une partie atteint la terre, environ deux jours après leur éjection.


Les vents solaires se propagent dans le système
Système solaire
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A ce moment là, le flux de particules est dévié par une ceinture magnétique dite de Van Allen qui protège la Terre, des rayonnements cosmiques. Pour notre plus grand bonheur, celle-ci présente deux failles au-dessus des pôles à cause des lignes de champ magnétique, comme l'explique le schéma ci-dessous. Les particules du vent solaire s'infiltrent par ces failles au nord comme au sud. Ceci explique pourquoi les aurores ne s'observent que dans des régions de haute latitude, qui correspondent aux pôles, voire de moyenne latitude quand le vent solaire est important. Il nous faut préciser qu'à chaque fois qu'une aurore boréale se produit, une aurore australe peut s'observer simultanément. Cependant, leur intensité ne sera pas forcément la même.

La ceinture magnétique dite de Van Allen
Champ magnétique
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Lorsque ces particules arrivent dans l'atmosphère à très grande vitesse, elles entrent en collision avec les atomes et les molécules formant les gaz de la haute atmosphère (essentiellement l'azote et l'oxygène). La particule solaire communique de l'énergie aux électrons de ces gaz qui deviennent alors excités. Cet état d'excitation est très éphémère et ne dure que quelques millionièmes de seconde avant que la molécule excitée ne retrouve un état normal en réémettant l'énergie acquise sous forme de lumière.

Cette source lumineuse peut être de différentes couleurs, celles-ci étant liées à la nature de l'atome. En effet, pendant que les atomes redeviennent stables, ils émettent un rayonnement lumineux qui nous apparaît vert, bleu, rouge, pourpre ou violet. Ces différentes couleurs sont dues à l'oxygène qui après excitation produit les aurores jaunes, rouges foncées et vertes, où à l'azote qui produit celles rouges, bleues et pourpres.

Excitation des atomes par le vent solaire
Atomes
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En ce qui concerne l'apparence des aurores polaires, elles forment un cercle ou un arc de cercle autour des pôles et peuvent avoir différentes allures. On peut les observer sous forme de couronnes, de raies, de taches, de voiles, de bandes ou d'arc.

Le voyage s'arrête ici. Ainsi, un magnifique spectacle nous est proposé, tout cela grâce à de microscopiques particules cosmiques. Cette réaction en chaîne d'évènements nous permet de dresser un schéma bilan :

Schéma bilan
Schéma Bilan
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