orage magnétique et aurore polaire (suite)
L’observation visuelle des aurores remonte à la plus haute antiquité. (Par leur biais, on a cherché récemment à recouper — par l’étude d’anciens documents — certains résultats d’« archéomagnétisme ».) Elle a fait d’énormes progrès pour aboutir aux enregistrements spectrographiques actuels. On double ceux-ci par des observations radio-électriques, ce qui permet de constater que les mécanismes auroraux peuvent se produire de jour, mais — comme les sous-orages — qu’ils sont surtout fréquents la nuit. Nous ne reviendrons pas sur les relations, déjà signalées, entre les aurores et les orages polaires, ni sur les mécanismes primaires (magnétosphériques) qui paraissent leur être associés. Par contre, nous porterons notre attention sur la morphologie du phénomène lui-même et les mécanismes qu’elle suggère.
Au cours du déroulement d’une aurore polaire, on peut observer des arcs, des raies, des draperies, des rideaux ainsi que des luminosités non structurées. L’aurore débute souvent par des arcs lumineux de formes simples, orientés perpendiculairement au méridien magnétique local. Puis des phases plus actives se manifestent subitement : des rayons apparaissent parmi les arcs, eux-mêmes animés de fluctuations rythmiques rapides (aurores pulsantes), dont le synchronisme avec les pulsations magnétiques du sous-orage a été plusieurs fois observé. Des formes plus compliquées peuvent ensuite se manifester, avant de se fondre dans une luminosité générale, qui disparaît peu à peu. L’analyse spectrale de ces manifestations lumineuses montre la présence des principales raies d’émission des composants de la haute atmosphère, notamment la raie double 6300-6364 Å (rouge), la raie 5577 Å de l’oxygène ainsi que de nombreuses raies de l’azote et de certains de ses oxydes. Ces émissions ont lieu à des altitudes situées entre 100 et 600 km. Elles sont le résultat des interactions entre les particules électrisées (notamment les électrons) qui déferlent sur l’ionosphère et la haute atmosphère, et les molécules neutres qu’elles y rencontrent. On a aussi trouvé des raies de l’hydrogène, notamment Hα (6563 Å) et Hβ (4861 Å), dans ce que l’on a appelé des aurores à protons.
Phénomènes auroraux
On désigne ainsi des manifestations optiques — parfois de luminosités très faibles — rappelant celles des aurores, mais de formes et de localisation géographique différentes. Signalons en particulier les « arcs rouges » de Daniel Barbier, qui forment une double ceinture mondiale de part et d’autre de l’équateur magnétique, à faible latitude.
E. S.
Deux savants
Kristian Birkeland,
physicien norvégien (Oslo 1867 - Tōkyō 1917). Il a élucidé le mécanisme des aurores polaires et développé une théorie cosmogonique fondée sur le magnétisme solaire.
Earl Størmer,
physicien norvégien (Skien 1874 - Oslo 1957). Il a étudié le mouvement des particules électrisées dans le champ magnétique terrestre et édifié une théorie mathématique des aurores polaires.
S. I. Akasofu, Polar and Magnetospheric Substorms (New York, 1968). / A. Omholt, The Optical Aurora (Berlin, 1971).