La mission Cluster nous éclaire sur les aurores polaires

La mission Cluster nous éclaire sur les aurores polaires

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Cette splendide aurore boréale photographiée le 17 février 2013 illumine
le ciel, sublimant le paysage enneigé des environs de Tromsø, en
Norvège.


Somptueuses manifestations de l'activité
solaire, les aurores boréales sont également observées par les quatre
satellites de la mission Cluster. Ils étudient les phénomènes d'interaction entre le Soleil et la Terre depuis plus d'une décennie.
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Certaines nuits, le ciel des hautes latitudes terrestres se pare de fabuleux voiles colorés lorsque des particules chargées, éjectées par le Soleil et transportées par le vent solaire, s’engouffrent dans les lignes du champ magnétique de la Terre et entrent en collision avec des atomes de la haute atmosphère. Le lien entre les aurores et l’activité solaire a été établi il y a plusieurs siècles. Mais il a fallu attendre l’apparition des satellites
pour que les scientifiques puissent commencer à déchiffrer les
mécanismes physiques à l’origine de ces phénomènes spectaculaires.


Pour mieux comprendre comment le Soleil interagit avec notre planète, l’Esa a lancé la mission Cluster, une constellation
de quatre satellites qui volent en formation à travers l’environnement
magnétique de la Terre. Une étude récente a utilisé des données
recueillies par Cluster pour analyser ce que l’on appelle les
sous-orages. Ces phénomènes magnétiques violents sont provoqués par des
variations du flux de particules chargées, qui sont charriées par le vent solaire et entrent en collision avec le bouclier magnétique de la Terre, la magnétosphère.


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Cette vue d'artiste illustre les connexions entre le Soleil
et la Terre, à la suite d’une violente éjection de masse coronale (bulle
de plasma produite dans la couronne solaire).
Des particules solaires chargées sont transportées par le vent solaire
avant de s’engouffrer dans les lignes du champ magnétique de la Terre,
et entrent en collision avec des atomes de la haute atmosphère.
Aurores boréales, flux de plasma très énergétiques


Pendant les sous-orages, la queue de la magnétosphère
est comprimée, et elle éjecte de puissants flux de plasma à haute
énergie. Ces flux sont propulsés en direction de notre planète à une
vitesse qui peut atteindre quelques milliers de kilomètres par seconde,
ce qui permet aux particules de plasma de s’infiltrer dans la couche
supérieure de l’atmosphère terrestre et de générer ainsi des aurores boréales. Si ces particules rencontrent des atomes d’oxygène, l’aurore est en général de couleur verte.


Les flux rapides de plasma, plus connus sous le nom de bursty bulk flows
(BBF), durent en moyenne entre 10 et 20 minutes seulement. L’étude
révèle que malgré leur courte durée, les BBF peuvent transporter une
quantité d’énergie beaucoup plus importante que ce que les scientifiques
avaient supposé jusqu’à présent : ils représenteraient environ un tiers
de l’énergie totale transmise à la Terre au cours d’une aurore polaire.
Les études précédentes avaient conduit les chercheurs à penser que les
BBF ne contribuaient que de manière marginale (à hauteur d’environ 5 %
seulement) au transfert d’énergie observé durant un sous-orage. Cette
analyse récente des données de Cluster suggère que l’importance de
phénomènes majeurs tels que les flux rapides de plasma avait été
sous-estimée.


Ces découvertes pourraient ouvrir de nouveaux
horizons aux chercheurs qui étudient l’influence de la météorologie de
l’espace sur notre planète. La mission Swarm
de l’Esa, dont le lancement est prévu pour juin 2013, devrait permettre
d’approfondir notre compréhension de la complexité du champ magnétique
terrestre et de ses interactions avec le Soleil.


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