Quel phénomène naturel produit des aurores polaires en raison de l'interaction entre les particules solaires et le champ magnétique terrestre ?

Le phénomène est une aurore polaire : une aurore boréale dans l’hémisphère Nord ou une aurore australe dans l’hémisphère Sud. Ces lueurs apparaissent lorsque des particules chargées associées au vent solaire interagissent avec la magnétosphère terrestre, puis atteignent les hautes couches de l’atmosphère. Elles y provoquent des émissions lumineuses visibles sous la forme d’arcs, de draperies ou de voiles colorés qui semblent se déplacer dans le ciel.

Le vent solaire et ses perturbations

Le Soleil libère en permanence un plasma composé principalement d’électrons et de protons. Ce flux de particules chargées, appelé vent solaire, transporte également le champ magnétique du Soleil. Son intensité varie et peut augmenter lors d’événements tels que les éruptions solaires ou les éjections de masse coronale. Lorsque ce flux renforcé atteint la Terre, il perturbe davantage l’environnement magnétique de la planète et peut favoriser l’apparition d’aurores plus brillantes ou visibles à des latitudes plus éloignées des pôles.

Le guidage par la magnétosphère

Le champ magnétique terrestre forme une magnétosphère qui interagit avec le vent solaire et en détourne une grande partie. Il ne constitue toutefois pas une barrière parfaitement hermétique : une partie de l’énergie et des particules associées à cette interaction pénètre dans les régions polaires. Les particules chargées peuvent être accélérées et guidées le long des lignes du champ magnétique vers l’ionosphère, une région des hautes couches atmosphériques. C’est pourquoi les aurores apparaissent surtout dans des zones proches des pôles magnétiques, généralement sous la forme d’un anneau ou d’un ovale auroral autour de chacun d’eux.

La naissance des couleurs

En pénétrant dans l’atmosphère supérieure, les particules énergétiques heurtent des atomes et des molécules, notamment d’oxygène et d’azote. Ces collisions leur transmettent de l’énergie et les placent temporairement dans un état excité. Lorsqu’ils retrouvent un état moins énergétique, les atomes et les molécules émettent cette énergie sous forme de lumière. L’oxygène est notamment associé aux teintes vertes et rouges, tandis que l’azote peut contribuer aux nuances bleues, violettes ou pourpres. La couleur observée dépend de l’espèce atmosphérique concernée, de l’altitude et de l’énergie des particules. Lors des fortes perturbations géomagnétiques, l’ovale auroral s’élargit et le phénomène peut être observé bien plus loin des régions polaires.