Regards sur le système solaire n°2

Il est fréquent pour les peuples boréens d’observer des aurores polaires. Et, pour les photographes de ces contrées, de cumuler sur leurs clichés aurores et autres phénomènes comme des étoiles filantes, des couchers de soleil, des comètes, des satellites voire des fusées ou même des missiles balistiques. Mais le cliché de cette semaine est pour le moins différent : il est pris depuis la Station spatiale internationale, à quelques 420 km d’altitude, un point de vue exceptionnel permettant d’embrasser une scène bien plus large que depuis le sol.

 

Un phénomène dynamique.

Sur cette photographie prise, le 15 septembre dernier par un membre de l’Expedition 53, on observe les volutes d’une superbe aurore boréale. Bien au-dessus de la couche nuageuse, cette aurore évolue à partir de 80 km d’altitude et jusqu’à 400 km environ. On peut d’ailleurs noter grâce à l’étalement des couleurs que le phénomène se produit en effet verticalement et qu’il est étagé : le jaune et le vert se situant entre 80 et 100 km et le rouge et le violet entre 200 et 400 km d’altitude. L’ensemble évolue aussi horizontalement comme des rideaux. L’aurore polaire est un phénomène dynamique.

 

Un phénomène géophysique.

Les aurores polaires, qu’elles soient boréales ou australes ne sont pas des phénomènes météorologiques ou astronomiques à proprement parler. Il s’agit en fait d’un phénomène géophysique, né de la rencontre du vent solaire avec les composants de l’atmosphère de la Terre et de son champ magnétique.

C’est dans l'ionosphère qu’il se produit. Celle-ci est composée de trois couches : la thermosphère (qui s'étend de 50 à 80 km d'altitude), la mésopause (qui s’étend de 80 à 200 km d'altitude) et la thermopause (qui va de 200 à 800 km d'altitude). L'ionosphère est caractérisée par sa concentration en particules chargées (en fait des électrons et des ions) et se trouve constituée de gaz fortement ionisés par le rayonnement solaire (surtout ultraviolet) à grandes vitesses, à faible pression et à des températures extrêmes.

Ainsi, lorsque les particules du vent solaire arrivent dans l'ionosphère au niveau des pôles, elles entrent en contact avec les différents éléments qui la composent.

 

Des collisions et des excitations.

Durant ces collisions, les particules du vent solaire cèdent de l'énergie aux atomes et aux molécules qui composent l'atmosphère terrestre. Cela excite ces atomes et molécules. Il se produit alors des émissions de photons à certaines longueurs d'onde, émissions lumineuses qui varient en fonction des particules rencontrées par le plasma et de la puissance de celui-ci, mais également selon les étapes que va effectuer l'électron pour retourner à son état fondamental… Bref, l’aurore polaire est un cours de physique à elle seule.

Une dernière chose : cette photographie prise au point le plus haut de l’orbite de l’ISS nous permet d’apprécier également le ciel nocturne étoilé… et les panneaux solaires de la Station.

 

Gilles Dawidowicz est géographe, président de la commission de Planétologie de la Société astronomique de France. Après avoir décrypté 79 images de Thomas Pesquet durant toute la mission Proxima, il s'intéresse désormais aux clichés les plus saisissants du système solaire, d'hier et d'aujourd'hui.