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LA MORPHOLOGIE
Le principal facteur qui influe sur la morphologie des aurores est le champ magnétique. En effet, les électrons descendants vers la Terre suivent en fait les lignes de champ terrestres. Ce sont donc ces lignes qui vont donner ces formes très particulières.
(des aurores terrestres)
Ces formes peuvent d’apparenter à de grands rideaux colorés. Quand on les observe attentivement, on peut remarquer que chaque rideau est composé de plusieurs raies parallèles lesquelles sont orientées avec la direction des lignes de champ locales ce qui confirme bien que les aurores sont modelées par ce champ magnétique.
Aurores Discrètes
Les aurores discrètes sont les aurores les plus remarquables sur la Terre.
Ce sont elles que vous pourrez voir en photo sous différentes formes, principalement celle de l’arc.
Les particules chargées à l’origine de ce phénomène descendent vers l’atmosphère en suivant les lignes de champ et, dans une région encore indéterminée par les scientifiques, sont accélérées par un processus qui fait encore débat.
Cette accélération va augmenter considérablement la vitesse des particules chargées et, étant donné que l’énergie de ces particules est donnée par la formule : E=1/2m*v²,
ce processus va les rendre beaucoup plus énergétiques.
Elles vont donc rentrer dans l’ionosphère et percuter les gaz qui s’y trouvent.
L’énergie des particules est de l’ordre de quelques keV ce qui va donner des aurores très lumineuses avec un courant auroral pouvant atteindre 20 millions d’ampères à 50 mille volts.
Il y a différentes formes car les lignes de champs magnétiques bougent. Cela est dû à l’interaction entre les lignes du champ interplanétaire et la pression du vent solaire avec les lignes de champ terrestres. Lorsque les lignes de champ sont très perturbées, généralement lors des orages magnétiques, un type particulier d’aurore prend forme « les aurores dansantes ». Elles sont appelées de la sorte car elles changent de forme très rapidement.
La vision de ces différentes formes dépend aussi du point de vue de l’observateur. Ainsi, comme le montre ce schéma, une couronne est en fait un arc vu directement du dessous.
Aurores Diffuses
Les aurores diffuses, elles, n’ont pas vraiment la même origine de formation que les aurores discrètes.
En effet les particules chargées à l’origine de ce phénomène ont en fait été piégées précedemment à l’intérieur de la magnétosphère terrestre ou plus précisément dans le feuillet plasmatique.
Ces électrons ont une vitesse assez faible et donc une énergie correspondante. Mais alors comment ces particules peuvent être projetées hors du feuillet pour atteindre l’atmosphère terrestre ?
Après des années de recherches, les scientifiques ont finalement trouvé l’origine de cette « poussée ».
Elle est en fait due à une interaction ondes-particules avec des ondes TBF (très basse fréquence) appelées chœurs de l’aube.
Ces ondes qui proviennent de l’espace vont interagir avec les particules piégées et leur donner une vélocité plus conséquente.
De ce fait, les particules sont en quelques sortes accélérées (même si beaucoup moins que celles des aurores discrètes) et sont donc éparpillées par les lignes de champs dans les cornets polaires puis dans l’atmosphère.
Leur énergie, moins importante que celle à l’origine des aurores discrètes, est de l’ordre d’une centaine d’eV. Elles vont donc donner des aurores beaucoup plus « diffusées » et très peu lumineuse. Ces formes sont plus couramment désignées comme des voiles ou des tâches et seules les plus intenses d’entre-elles sont visibles par l’œil humain.
Aurores Noires
Les aurores noires jouent un rôle important dans l’aspect perçu des aurores polaires. Ce sont elles qui vont permettre des détails, des contours qui rendent ce phénomène si impressionnant. Mais quel est cette étrange aurore ?
Les aurores discrètes représentent en fait un flux d’électrons descendants accélérés.
Mais n’oublions pas qu’un flux d’électrons n’est ni plus ni moins qu’un courant électrique !
De ce fait ce courant électrique doit être fermé, former une boucle. Pour le cas des aurores polaires terrestres, une part de la boucle représente la descente d’électrons responsables des aurores tandis que l’autre part représente une absorption d’électrons depuis la terre vers des altitudes plus élevées.
aurore noire
Cette absorption d’électrons créer donc un manque d’activité aurorale dans une région très souvent proche d’une région aurorale active. Ce manque est aussi appelé une aurore noire. De nombreuses hypothèses tendent à dire aujourd’hui que cette boucle de courant se ferme entre 20 000km et 30 000km d’altitude mais ce sujet partage encore les scientifiques.
Comme vous l’aurez compris, une aurore noire est en fait une sorte d’anti-aurore. Elle est présente au même moment qu’une aurore discrète puisque l’une ne peut pas être sans l’autre.
Conclusion
La forme des aurores dépend donc essentiellement de la position des lignes de champ magnétique. Les aurores peuvent être diffuses : apparentées à des voiles unis et flous à l’observation ;
ou discrètes : vues comme des arcs ou des figures plus ou moins complexes et plutôt intenses.
Ces dernières sont modelées par le principe d’aurores noires qui leur confère des contours plus détaillés. En résumé, cette morphologie dépend de nombreux facteurs qui résultent en une multitude de silhouettes potentielles.