Publié le 10 septembre 2024 – Mis à jour le 6 novembre 2024

Guichet des Sciences - Une réponse de Valentin Freret-Lorgeril.

Les aurores polaires sont des phénomènes lumineux visibles dans les régions proches des pôles Nord et Sud.  Elles sont nommées boréales au Nord et australes au Sud.

Notre Soleil émet en permanence un rayonnement de particules[1] qui sont envoyées à très haute vitesse dans le système solaire que l’on appelle le vent solaire. Le Soleil peut libérer ponctuellement de grandes quantités de matière que l’on appelle éjections de masse coronale (CME[2]) : elles peuvent frapper la Terre si celle-ci se trouve sur leurs trajectoires. Heureusement, la Terre est munie d’un bouclier naturel : son champ magnétique. Ce champ peut être schématisé comme des lignes courbes qui partent du pôle Sud et rejoignent le pôle Nord de notre planète formant ainsi une coque protectrice qui dévie la plupart des particules du vent solaire.


Néanmoins lorsqu’une CME impacte la Terre, une partie du vent solaire peut être entrainée vers les pôles de la planète provoquant un orage géomagnétique[3]. Certaines particules du vent solaire atteignent alors la thermosphère, une couche de l’atmosphère terrestre située entre 80 km et 800 km d’altitude. C’est dans cette zone que les particules excitent les atomes d’oxygène, d’azote et d’hydrogène contenus dans l’atmosphère : ce qui produit de la lumière (photons).

La couleur des aurores varie en fonction de différents critères : l’altitude, le gaz excité (oxygène, hydrogène ou azote), la densité atmosphérique et la quantité d’énergie libérée. La couleur verte, la plus fréquente, est due aux atomes d’oxygène stimulés entre 100 et 300 km d’altitude. L’oxygène est également responsable des aurores rouges, mais produites bien plus haut : entre 300 et 400 km d’altitude. Les aurores bleues, plus rares, sont dues à la présence d’atomes d’azotes, excités en dessous de 100 km.

 

[1] Principalement des électrons et des protons.
[2] Le terme CME est l’abréviation anglaise d’une Ejection de Masse Coronale (« Coronal Mass Ejection »).
[3] Ensemble de phénomènes provoqués par l’interaction entre vents solaires et champ magnétique terrestre.
 
Pour aller plus loin

PRANGE Renée et PALLIER Laurent, “Présentation générale des aurores polaires”, Laboratoire d’études spatiales et d’instrumentation en astrophysique, 22 janvier 2009, disponible en ligne : https://lesia.obspm.fr/Presentation-generale-des-aurores.html?artpage=3-3#outil_sommaire_2
 
MARQUES Bernadette, “Les aurores polaires : des joyaux magnétiques”, L’Odyssée de la Terre, 9 septembre 2021, disponible en ligne : https://odysseedelaterre.fr/les-aurores-polaires/