Les aurores boréales illuminent le ciel nocturne de l'Alaska le 16 février 2017. Sur la photo, le Poker Flat Research Range au nord de Fairbanks. NASA/Terry Zaperach Une aurore est l'une des plus belles merveilles naturelles de la vie sur une planète dotée d'un champ magnétique mondial, et les experts en météorologie spatiale se rapprochent de la compréhension de l'un des mystères du phénomène. Tu vois, lorsqu'une aurore illumine le ciel de l'hémisphère nord au-dessus de l'Arctique, le même modèle devrait éclater dans le ciel de l'hémisphère sud au-dessus de l'Antarctique. Mais les scientifiques ont remarqué que les deux ne correspondaient pas après avoir comparé des images simultanées des aurores nord et sud en 2009.
Pourquoi devrions-nous nous attendre à ce qu'ils soient symétriques en premier lieu ?
L'aurore est un rappel visible de l'interaction épique entre le champ magnétique du soleil et le champ magnétique global de la Terre, alias la magnétosphère. Le soleil pompe constamment des quantités massives de particules sous tension, comme les protons, noyaux d'hélium et traces d'ions lourds. Ensemble, ces particules sont libérées dans l'espace interplanétaire, balayant les planètes comme le vent solaire.
Autres phénomènes solaires, telles que les éjections de masse coronale (ou CME), éclater, projetant des nuages magnétisés de ces particules dans l'espace à grande vitesse. Le vent solaire, éruptions solaires et CME, et les effets qu'ils ont sur notre planète, sont collectivement connus sous le nom de « météo spatiale ». Toute cette météo spatiale peut avoir des effets puissants sur notre planète – et notre technologie – une fois qu'elle rencontre la magnétosphère de notre planète.
Un de ces effets est une tempête géomagnétique. Cela peut arriver si le champ magnétique du soleil interagit avec la magnétosphère d'une certaine manière, injecter dans la magnétosphère des particules solaires qui créent des aurores. Les aurores se développent lorsque ces particules suivent le champ magnétique de notre planète jusqu'aux pôles, pleuvoir dans l'atmosphère. Selon les gaz atmosphériques touchés, un affichage lumineux magnifiquement coloré se produira.
Maintenant, prenons du recul et imaginons ces diagrammes de manuels d'aimants en barre, avec un pôle nord (N) et sud (S) imprimé à chaque extrémité. Les lignes de champ magnétique qu'ils créent traceront des boucles symétriques reliant les pôles nord et sud. Ceci est une simplification excessive du champ magnétique de notre planète, mais la physique est la même.
Ensuite, plaçons le champ magnétique simplifié de notre planète dans un flux constant de particules du soleil. Ce ruisseau, alias le vent solaire, transporte le champ magnétique solaire - connu sous le nom de champ magnétique interplanétaire (ou FMI) - créant une pression sur la magnétosphère de notre planète, le balayer en arrière. Le côté jour de notre magnétosphère sera comprimé, alors que le côté nuit de la magnétosphère s'allonge, comme une goutte d'eau étirée. Si le vent solaire était stable, il ne se passerait pas grand-chose; le flux de particules s'écoulerait sans incident sur la magnétosphère terrestre. Cependant, nous savons que la météo spatiale est n'importe quoi mais constant.
Illustration de la magnétosphère terrestre NASA/Goddard/Aaron Kaase Comme le soleil tourne, il lave des vents solaires de vitesses différentes sur notre voisinage spatial local, et les éruptions comme les fusées éclairantes et les CME peuvent créer des changements très spectaculaires et dynamiques dans l'espace interplanétaire. Si les conditions magnétiques sont bonnes, le soleil peut projeter sur Terre une bulle de particules magnétisées qui seront injectées dans les couches de la magnétosphère (imaginer les couches de la magnétosphère comme des couches de pelure d'oignon n'est pas loin de sa structure réelle). Ces particules sont ensuite ramenées dans la queue de la magnétosphère (appelée à juste titre la "queue magnétique") où elles sont stockées jusqu'à ce que la queue magnétique subisse des événements de reconnexion, libérant la pression et forçant les particules solaires stockées à s'écouler le long des lignes de champ magnétique vers l'atmosphère terrestre. La reconnexion magnétique est un phénomène où les champs magnétiques sont forcés ensemble, enclenchez comme un élastique puis reconnectez, libérer de l'énergie, accompagné d'un afflux massif de particules.
Toutes choses étant égales, et en se souvenant de notre simple diagramme d'aimant en barre décrit plus tôt, les lignes de champ menant aux pôles nord et sud de la Terre devraient se ressembler, et des quantités égales de particules devraient pleuvoir selon des schémas identiques sur l'Arctique et l'Antarctique. Et c'est là que deux études nouvelles et complémentaires, publié dans le Journal of Geophysical Research:Space Physics et la revue Annales Geophysicae, Entrez.
En 2009, des experts en météorologie spatiale ont comparé les modèles d'auroras en éruption lors d'une tempête géomagnétique. Ce qu'ils ont vu était déroutant; les motifs créés se trouvaient à des endroits différents et avaient des formes différentes de celles prévues. À l'époque, ils ont supposé que cette asymétrie était causée par la complexité des événements de reconnexion dans la queue magnétique, envoyer des quantités différentes de particules chargées aux pôles Nord et Sud, créant ainsi l'inadéquation. Cependant, ces nouvelles études indiquent que l'asymétrie peut en fait être causée par l'orientation de l'IMF intégré dans les courants de vent solaire qui rencontre pour la première fois la magnétosphère de notre planète, ce que les chercheurs appellent « géoespace asymétrique ».
Confus? L'American Geophysical Union a produit une excellente vidéo expliquant ceci :
On peut imaginer le champ magnétique du soleil comme une série de lignes orientées au hasard, déferlant sur la Terre comme des vagues peu profondes déferleraient sur un galet sur une plage. S'ils ont une orientation nord-sud magnétique qui correspond à l'orientation nord-sud de la magnétosphère, ils se connecteront au champ magnétique de la Terre et reviendront, fusion avec la magnétoqueue, ainsi que les particules de vent solaire qu'ils contiennent. Dans ce cas, la queue magnétique apparaîtra symétrique, et toutes les aurores générées seront également symétriques. Motifs assortis !
Mais que se passe-t-il si le champ magnétique du soleil est orienté est-ouest par rapport au champ nord-sud de la Terre ? Selon ces nouvelles études, cela peut entraîner la torsion et l'asymétrie de la queue magnétique. Comme vous pouvez probablement le deviner, cela aura un effet sur les aurores produites, canaliser les particules solaires dans un motif asymétrique et créer des aurores asymétriques. Motifs non assortis !
Heures supplémentaires, à mesure que de plus en plus d'énergie est libérée via la reconnexion dans la queue magnétique, il se détordre et ces aurores reprennent lentement leur forme symétrique. C'est contre-intuitif. Les experts en météorologie spatiale supposaient autrefois que l'asymétrie était causé par reconnexion magnétique. En réalité, il semble que la reconnexion libère une pression magnétique pour ramener les aurores à la symétrie.
Maintenant c'est intéressantLes orages géomagnétiques peuvent générer de puissantes perturbations électriques dans le monde entier, déclenchant des pannes de courant et des pannes de communication. Dans notre monde de plus en plus dépendant de la technologie, comprendre la météo spatiale est primordial si nous voulons prédire avec précision, et préparez-vous, les impacts de l'environnement tumultueux entourant notre étoile la plus proche.
