Il a fallu des siècles aux scientifiques pour faire le lien entre le Soleil et les aurores polaires, ces lumières qui ondulent dans le ciel des régions boréales et australes. Aujourd’hui on le sait : les plus belles aurores se produisent lorsque notre étoile est active et éjecte violemment de sa propre matière à travers le système solaire. Pourtant, la chaîne de processus à l’œuvre des entrailles du Soleil jusqu’à l’atmosphère de notre planète recèle encore bien des mystères.

Quand le Soleil n’émet pas que de la lumière

Les aurores polaires (boréales au nord, australes au sud) se produisent habituellement près des pôles. Qu’elles soient vertes, rouges ou bleues, qu’elles aient la forme d’arcs ou de spirales, ces lumières proviennent de l’interaction entre le Soleil et la Terre. En effet, le Soleil expulse une partie de sa matière sous la forme d’un gaz chaud (un plasma) : le vent solaire. Ce vent est essentiellement constitué de particules appelées protons et électrons qui portent toutes une charge électrique. Le vent solaire se propage dans tout le système solaire à environ 1,5 millions de km/h et quand il approche la Terre, il ressent l’effet du champ magnétique terrestre (la Terre se comporte comme un gros aimant qui oriente nos boussoles). L’essentiel du vent solaire est dévié par le champ magnétique terrestre, qui forme donc un bouclier protecteur.

Pourtant, une petite partie du vent solaire parvient à traverser ce bouclier et à pénétrer à l’intérieur de ce qu’on appelle la magnétosphère. Une fois dans la magnétosphère, les électrons et protons sont guidés vers les régions polaires par les lignes du champ magnétique terrestre, se déversent dans l’atmosphère et interagissent avec ses constituants pour donner naissance aux aurores.

Une recherche active

Que ce soit sur la Terre ou sur les autres planètes sur lesquelles se produisent des aurores (Jupiter, Saturne), le principe de base est plutôt bien compris. Pourtant, des questions fondamentales se posent encore et constituent des thèmes actifs de recherche. Par exemple, nous savons que les électrons qui provoquent les aurores sont accélérés avant d’atteindre l’atmosphère. Comment ? Ce n’est toujours pas très clair. Plus intrigant encore : les aurores boréales et australes ne sont pas toujours symétriques. C’est à première vue difficilement explicable puisque les aurores boréales et australes sont produites par les mêmes particules qui proviennent des mêmes régions et qui circulent sur les mêmes lignes de champ magnétique. Finalement, comprendre la formation des aurores polaires, c’est comprendre toute la chaîne de processus d’interactions entre une étoile et l’environnement de ses planètes. C’est aussi, du point de vue - plus appliqué - d’une discipline récente qu’est la météorologie de l’espace, pouvoir quantifier l’afflux de particules provenant du Soleil qui peuvent être néfastes aux spationautes et aux satellites artificiels.

Frédéric Pitout et Vincent Génot
Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP/OMP – CNRS, CNES, UT3)

Source : Le Petit Illustré Lumière (2015), co-édition CNRS Occitanie Ouest et La Dépêche du Midi avec l’aimable autorisation de la Dépêche du Midi.