Des nuages noctulescents sont apparus dans le ciel au-dessus d'Edmonton, Alberta, au Canada le 2 juillet 2011. Crédit :NASA/Dave Hughes
Près des pôles nord et sud de la Terre, des nuages vaporeux et irisés scintillent souvent haut dans le ciel d'été au crépuscule et à l'aube. Ces nuages nocturnes, ou noctilescents, sont parfois également repérés plus loin des pôles, à un rythme qui varie considérablement d'une année à l'autre. Selon une nouvelle étude utilisant le satellite Aeronomy of Ice in the Mesosphere (AIM) de la NASA, qui est géré par le Bureau du programme des explorateurs du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, les lancements de fusées du matin sont en partie responsables de l'apparition du bas- nuages de latitude.
"Le trafic spatial joue un rôle important dans la formation et la variation de ces nuages", déclare Michael Stevens du Naval Research Laboratory, auteur principal d'un article rapportant les résultats dans la revue Earth and Space Science. . Il s'agit d'une découverte importante car les scientifiques tentent de comprendre si l'augmentation des nuages noctulescents est liée au changement climatique, aux activités humaines ou éventuellement aux deux.
Documentés pour la première fois à la fin des années 1800, les nuages noctilescents sont les nuages les plus hauts de notre atmosphère. Alors que les nuages de pluie ne montent généralement pas à plus de 10 miles (16 kilomètres) au-dessus de la surface de la Terre, les nuages noctilescents flottent à environ 50 miles (80 kilomètres) de haut dans une couche de l'atmosphère appelée mésosphère. (Pour cette raison, ils sont également connus sous le nom de nuages mésosphériques.) Ils brillent la nuit parce qu'ils sont si hauts que la lumière du soleil peut les atteindre même après que le Soleil se soit couché pour les observateurs au sol. Ces nuages volant à haute altitude se forment lorsque des cristaux de glace d'eau se condensent sur des particules de fumée météoritique, de minuscules débris de météores qui ont brûlé dans notre atmosphère.
Les nuages noctilescents apparaissent le plus souvent à des latitudes élevées, près des pôles de la Terre (où ils sont également connus sous le nom de nuages mésosphériques polaires), mais ils émergent parfois plus loin des pôles, en dessous de 60 degrés de latitude. Entre 56 et 60 degrés de latitude nord (au-dessus de régions telles que le sud de l'Alaska, le centre du Canada, le nord de l'Europe, le sud de la Scandinavie et le centre-sud de la Russie), par exemple, la fréquence de ces nuages peut varier d'un facteur 10 d'un an à le suivant.
Ce lancement de fusée Delta II depuis la base aérienne de Vandenberg en Californie a levé le satellite Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) de la NASA en orbite tôt le matin du 2 juillet 2011. C'est l'un des 47 lancements inclus dans une étude récente comparant la fréquence des lancements matinaux à la fréquence des nuages noctilumineux des latitudes moyennes. Crédit :NASA/Bill Ingalls
Des études antérieures ont montré que la vapeur d'eau libérée dans l'atmosphère par les lancements de navettes spatiales peut provoquer une augmentation des nuages noctulescents près des pôles. "La prévalence des nuages noctulescents aux latitudes moyennes, cependant, a été entourée de mystère et la cause sous-jacente a été contestée", a déclaré Stevens. La dernière navette spatiale a été lancée en 2011, mais d'autres fusées ont transporté des satellites et des personnes dans l'espace depuis lors, ajoutant de la vapeur d'eau à l'atmosphère. "Cette étude montre que le trafic spatial, même après l'arrêt des lancements de navettes spatiales, contrôle la variabilité d'une année à l'autre des nuages noctulescents des latitudes moyennes", a conclu Stevens.
Stevens et son équipe ont étudié les observations de nuages noctulescents prises par l'instrument Cloud Imaging and Particle Size (CIPS) du satellite AIM de la NASA, qui a été lancé en 2007 pour déterminer pourquoi les nuages brillants la nuit se forment et varient dans le temps.
L'équipe a comparé les observations de l'AIM au moment des lancements de fusées au sud de 60 degrés de latitude nord. L'analyse a révélé une forte corrélation entre le nombre de lancements qui ont eu lieu entre 23 heures et 23 heures. et 10 heures, heure locale, et la fréquence des nuages noctulescents de latitude moyenne observés entre 56 et 60 degrés de latitude nord. En d'autres termes, plus il y avait de lancements matinaux, plus les nuages noctulescents des latitudes moyennes apparaissaient.
Les chercheurs ont également analysé les vents juste au-dessus des nuages noctulescents et ont découvert que les vents se déplaçant vers le nord étaient les plus forts lors de ces lancements matinaux. Cela suggère que les vents peuvent facilement transporter les gaz d'échappement des lancements de fusées du matin à des latitudes plus basses, comme de la Floride ou du sud de la Californie, vers les pôles. Là, l'échappement de la fusée se transforme en cristaux de glace et descend pour former des nuages.
Ces graphiques comparent le nombre de fusées lancées chaque année (points verts) à la fréquence des nuages noctulescents (points orange) observés entre 56 et 60 degrés de latitude nord chaque juillet de 2007 à 2021 par l'instrument Cloud Imaging and Particle Size (CIPS) sur le satellite d'aéronomie des glaces dans la mésosphère (AIM). (Le CIPS n'a pas collecté de données sur les nuages en 2017 en raison de problèmes opérationnels.) Le graphique du haut comprend les lancements de fusées dans le monde entier tout au long de la journée et montre peu de corrélation avec la fréquence des nuages noctilescents. Le graphique du bas, cependant, montre une corrélation plus forte lorsque seuls les lancements du matin (entre 23 h et 10 h, heure locale) au sud de 60 degrés de latitude nord sont pris en compte. (Cliquez sur l'image pour l'agrandir.) Crédit :NASA/Michael Stevens (Naval Research Laboratory) et al.
De plus, les observations n'ont révélé aucune tendance générale à la hausse ou à la baisse de la fréquence des nuages noctulescents des latitudes moyennes sur la durée de l'étude, ni aucune corrélation entre leur fréquence et le cycle solaire de 11 ans, ce qui indique que les changements du rayonnement solaire ne sont pas faisant varier les nuages d'une année à l'autre.
"Les changements dans le nombre de nuages noctulescents aux latitudes moyennes sont en corrélation avec les lancements de fusées du matin, ce qui correspond au transport des gaz d'échappement par les marées atmosphériques", a conclu Stevens.
"Cette recherche, reliant les changements de fréquence des nuages mésosphériques aux lancements de fusées, nous aide à mieux comprendre les changements observés à long terme dans l'occurrence de ces nuages", a déclaré le scientifique du programme héliophysique de la NASA, John McCormack, au siège de l'agence à Washington, qui a contribué à l'étude.
À mesure que l'atmosphère près de la surface de la Terre se réchauffe, la mésosphère se refroidit et davantage de vapeur d'eau se retrouve dans la haute atmosphère. Ces deux effets pourraient faciliter la condensation des cristaux d'eau et la formation de nuages noctilescents. Les observations de l'AIM, ainsi que les efforts pour modéliser les processus de formation des nuages dans des conditions atmosphériques changeantes, aident les scientifiques à comprendre à quel point les changements dans les nuages noctulescents sont induits naturellement et à quel point sont influencés par les activités humaines. Image :vue de la station spatiale sur de rares nuages noctulescents
