• Home
  • Chimie
  • Astronomie
  • Énergie
  • La nature
  • Biologie
  • Physique
  • Électronique
  •  science >> Science >  >> Astronomie
    Comprendre la formation des aurores avec la mission cluster de l'ESA

    Vue d'artiste des satellites Cluster en orbite autour de la Terre. Les quatre vaisseaux spatiaux Cluster fonctionnent généralement avec des séparations de centaines à des milliers de kilomètres. Crédit :ESA, CC BY-SA 3.0 IGO

    Les aurores de la Terre se forment lorsque des particules chargées de la magnétosphère heurtent des molécules dans l'atmosphère, les dynamiser voire les ioniser. Lorsque les molécules se détendent à l'état fondamental, ils émettent un photon de lumière visible dans une couleur caractéristique. Ces particules en collision, principalement des électrons, sont accélérées par des champs électriques localisés parallèles au champ magnétique local se produisant dans une région couvrant plusieurs rayons terrestres.

    Des preuves de ces champs électriques ont été fournies par des missions de fusées-sondes et d'engins spatiaux remontant aux années 1960, pourtant aucun mécanisme de formation définitif n'a été accepté. Pour bien discriminer entre un certain nombre d'hypothèses, les chercheurs ont besoin d'une meilleure compréhension de la distribution spatiale et temporelle et de l'évolution de ces champs. Lorsque la mission Cluster de l'Agence spatiale européenne (ESA) a abaissé son périgée en 2008, ces observations sont devenues possibles.

    Cluster se compose de quatre engins spatiaux identiques, volant avec des séparations qui peuvent varier de dizaines de kilomètres à des dizaines de milliers. Des observations simultanées entre les quatre engins permettent aux physiciens de l'espace de déduire la structure 3D du champ électrique.

    Marklund et Lindqvist rassemblent et résument les contributions de Cluster à notre compréhension de la région d'accélération aurorale (AAR), la zone de l'espace dans laquelle se déroulent les processus décrits ci-dessus.

    En collectant un grand nombre de transits de cluster à travers cette région, les physiciens ont déduit que l'AAR peut généralement être trouvé quelque part entre 1 et 4,4 rayons terrestres au-dessus de la surface, avec la majeure partie de l'accélération ayant lieu dans le tiers inférieur. Malgré ce « RAA statistique relativement large, " la région d'accélération à un moment donné est généralement mince; dans une observation, par exemple, l'AAR était confiné à une plage d'altitude de 0,4 rayon terrestre, alors que la couche réelle était probablement beaucoup plus mince que cela. Les observations ne peuvent déterminer de manière unique l'épaisseur de la couche réelle, qui peut être aussi petit que l'ordre de 1 kilomètre, disent les auteurs. On observe que de telles structures restent stables pendant des minutes à la fois.

    Les mesures de cluster ont également mis en lumière le lien entre la forme observée du potentiel d'accélération des électrons et l'environnement plasma sous-jacent. Les potentiels dits en forme de S apparaissent en présence de transitions brusques de densité de plasma, tandis que ceux en forme de U sont liés à des frontières plus diffuses. Cependant, la nature dynamique du plasma spatial signifie que la morphologie d'une frontière peut se déplacer sur des échelles de temps de quelques minutes, comme en témoigne une étude de cas.

    En somme, 2 décennies d'observations d'amas ont considérablement amélioré notre compréhension des processus - à la fois locaux et généraux - qui aboutissent aux magnifiques aurores de notre planète. Avec des missions prolongées jusqu'en 2022, nous pouvons nous attendre à plus de perspicacité dans les années à venir.

    Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation d'Eos, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.




    © Science https://fr.scienceaq.com