La mission Cluster nous éclaire sur les aurores polaires

• Admirez la beauté des aurores boréales

Certaines nuits, le ciel des hautes latitudeslatitudes 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 atmosphèreatmosphère. 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 ClusterCluster pour analyser ce que l'on appelle les sous-oragesorages. Ces phénomènes magnétiques violents sont provoqués par des variations du flux de particules chargées, qui sont charriées par le vent solairevent solaire et entrent en collision avec le bouclier magnétique de la Terre, la magnétosphère.

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. © Soho, Esa, Nasa

Aurores boréales, flux de plasma très énergétiques

Pendant les sous-orages, la queue de la magnétosphèremagnétosphère est comprimée, et elle éjecte de puissants flux de plasma à haute énergieénergie. Ces flux sont propulsés en direction de notre planète à une vitessevitesse 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'oxygèneoxygène, l'aurore est en général de couleurcouleur 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 duréedurée, 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 météorologiemétéorologie 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 terrestrechamp magnétique terrestre et de ses interactions avec le Soleil.