À partir du sol, la danse des aurores boréales, ou aurores boréales, peut avoir l'air paisible. Mais ces nappes chatoyantes de lumières colorées sont le produit de violentes collisions entre l'atmosphère terrestre et les particules du Soleil.

Les belles lumières ne sont que le produit visible de ces collisions - l'énergie cinétique et thermique libérée, invisible à l'œil nu, ne sont pas moins importants. Comprendre la contribution des aurores à la quantité totale d'énergie qui entre et sort du système géospatial de la Terre, appelé forçage auroral, est l'un des principaux objectifs de l'Auroral Zone Upwelling Rocket Experiment, financée par la NASA. ou AZURE. Plus nous en apprenons sur les aurores, plus nous comprenons les processus fondamentaux qui animent l'espace proche de la Terre, une région qui fait de plus en plus partie du domaine humain, abrite non seulement les astronautes, mais aussi les communications et les signaux GPS qui peuvent affecter quotidiennement ceux d'entre nous au sol.

AZURE est la première des huit missions de fusées-sondes lancées au cours des deux prochaines années dans le cadre d'une collaboration internationale de scientifiques connue sous le nom de The Grand Challenge Initiative - Cusp. Ces missions seront lancées à partir des gammes de fusées Andøya et Svalbard en Norvège pour étudier les processus se produisant à l'intérieur de la cuspide polaire de la Terre - où les lignes de champ magnétique de la planète se penchent dans l'atmosphère et permettent aux particules de l'espace de se mélanger avec celles d'origine terrestre - et à proximité ovale auroral, sur lequel AZURE se concentrera.

AZURE étudiera le flux de particules dans l'ionosphère, la couche chargée électriquement de l'atmosphère qui sert d'interface entre la Terre et l'espace, en se concentrant spécifiquement sur les régions E et F. La région E, ainsi nommée par les premiers pionniers de la radio qui ont découvert que la région était chargée électriquement, et pourrait donc refléter les ondes radio—situées entre 56 et 93 milles au-dessus de la surface de la Terre. La région F réside juste au-dessus, entre 93 et ​​310 milles d'altitude.

Les régions E et F contiennent des électrons libres qui ont été éjectés de leurs atomes par l'apport énergétique des rayons du Soleil, un processus appelé photoionisation. Après la tombée de la nuit, sans l'apport énergétique du Soleil pour les maintenir séparés, les électrons se recombinent avec les ions chargés positivement qu'ils ont laissés, abaissant la densité électronique globale des régions. Le cycle quotidien d'ionisation et de recombinaison rend les régions E et F particulièrement turbulentes et complexes.

AZURE se concentrera spécifiquement sur la mesure des vents verticaux dans ces régions, qui créent une soupe de particules tumultueuse qui redistribue l'énergie, quantité de mouvement et les constituants chimiques de l'atmosphère.

Les mesures de vent existantes à partir d'instruments au sol montrent des preuves d'une structure significative à des échelles comprises entre 6 milles et 60 milles de large à la fois dans les dérives de particules chargées et les vents neutres. Mais si loin, les mesures scientifiques in-situ des vents ont été limitées à un petit ensemble d'altitudes – et déjà ces mesures ne correspondent pas à ce que nous aurions prédit.

Pour mieux comprendre les forces en jeu, Début mars, l'équipe AZURE lancera deux fusées-sondes presque simultanément depuis le centre spatial d'Andøya en Norvège. En attendant le lancement jusqu'à ce que les conditions soient réunies, les fusées s'envoleront dans l'espace, effectuer des mesures de la densité et de la température atmosphériques avec des instruments sur les fusées et déployer des traceurs visibles, le triméthylaluminium (TMA) et un mélange baryum/strontium, qui s'ionise lorsqu'il est exposé au soleil.

Ces mélanges créent des nuages ​​colorés qui permettent aux chercheurs de suivre le flux de particules neutres et chargées, respectivement. Les traceurs seront relâchés à des altitudes de 71 à 155 milles de haut et ne présenteront aucun danger pour les résidents de la région.

En suivant le mouvement de ces nuages ​​colorés via la photographie au sol et en triangulant leur position instant par instant en trois dimensions, AZURE fournira des données précieuses sur le flux vertical et horizontal de particules dans deux régions clés de l'ionosphère sur une plage d'altitudes différentes.

De telles mesures sont essentielles si nous voulons vraiment comprendre les effets de la mystérieuse mais belle aurore. Les résultats seront essentiels pour une meilleure compréhension des effets du forçage auroral sur l'atmosphère, y compris comment et où l'énergie aurorale est déposée.