Un nouveau phénomène auroral découvert par des chercheurs finlandais il y a un an est probablement causé par des zones de densité d'atomes d'oxygène accrue se produisant dans un canal d'ondes atmosphériques. L'explication spéculative offerte par les chercheurs a obtenu le soutien d'une nouvelle étude.

Des observations faites par des chercheurs de l'Université d'Helsinki ont augmenté la validité d'un mécanisme spéculatif selon lequel un type d'aurore boréale nommé « dunes » est né. Dans la nouvelle étude, des photographies du phénomène prises par un groupe international d'amateurs en Finlande, La Norvège et l'Écosse ont été comparées à des données satellites concurrentes.

Le type rare d'aurore boréale a été vu dans le ciel le 20 janvier 2016 et enregistré sur des photos prises par plusieurs amateurs.

"Les dunes ont été vues pendant près de quatre heures dans une zone très étendue, avec le motif s'étendant à peu près 1, 500 kilomètres d'est en ouest et quelque 400 kilomètres du nord au sud, ", explique le chercheur postdoctoral Maxime Grandin du Centre d'excellence en recherche sur l'espace durable coordonné par l'Université d'Helsinki.

Du matériel photographique et vidéo utile a été collecté en étroite collaboration avec des amateurs finlandais d'aurores boréales, utilisant à la fois Internet et les médias sociaux. Entre autres, une vidéo en accéléré tournée la nuit en question par un amateur écossais a été retrouvée. La vidéo a permis d'estimer la vitesse de propagation des dunes à plus de 200 m/s.

L'étude a été publiée dans le prestigieux AGU Avances journal.

Validité de la théorie des guides d'ondes confirmée

Les aurores boréales naissent lorsque des particules chargées sont éjectées par le Soleil, comme les électrons, entrer en collision avec des atomes d'oxygène et des molécules d'azote dans l'atmosphère terrestre. La collision excite momentanément les espèces atmosphériques, et cette excitation est libérée sous forme de lumière.

De nouveaux types d'aurore boréale sont rarement découverts. L'identification de cette nouvelle forme aurorale l'année dernière était le résultat d'une collaboration exceptionnelle entre des amateurs qui ont fourni des observations et des chercheurs qui ont commencé à se pencher sur la question.

La nouvelle forme aurorale nommée dunes est relativement rare, et son origine présumée est particulière.

"Les différences de luminosité dans les vagues des dunes semblent être causées par l'augmentation de la densité des atomes d'oxygène atmosphérique, " dit le professeur Minna Palmroth.

Il y a un an, des chercheurs du Centre d'excellence en recherche sur l'espace durable ont conclu que la forme en forme de dunes du nouveau type d'émission aurorale pourrait être causée par des concentrations d'oxygène atmosphérique. Cette densité accrue d'atomes d'oxygène est supposée être provoquée par une onde atmosphérique connue sous le nom de trou mésosphérique se déplaçant horizontalement à l'intérieur d'un guide d'ondes établi dans la haute atmosphère.

Ce guide d'ondes rare est créé entre la limite de la couche atmosphérique connue sous le nom de mésosphère, qui s'appelle la mésopause, et une couche d'inversion qui se forme par intermittence sous la mésopause. Cela permet aux ondes d'une certaine longueur d'onde de parcourir de longues distances à travers le canal sans s'affaisser.

Les observations de précipitation d'électrons et de température faites dans l'étude récemment publiée ont soutenu les interprétations des origines des dunes faites un an plus tôt. Une observation indépendante a été faite du canal de vague apparaissant dans la zone des dunes, mais il n'y a pas encore de données d'observation pour le forage mésosphérique lui-même.

"Prochain, on cherchera des observations du perçage mésosphérique dans le guide d'ondes, ", dit Maxime Grandin.

D'après les données d'observation, des précipitations d'électrons se sont produites dans la zone où les dunes sont apparues le 20 janvier 2016. Par conséquent, il est très probable que des électrons ayant l'énergie appropriée pour provoquer des émissions aurorales à une altitude d'environ 100 kilomètres aient été impliqués. Les observations ont été recueillies par l'instrument SSUSI porté par un satellite DMSP, quelles mesures, entre autres, précipitation des électrons.

La nuit en question, il y avait une couche d'inversion de température exceptionnellement forte dans la mésosphère, ou une barrière générée par des couches d'air avec des températures différentes. La couche d'inversion associée aux origines du canal d'onde a été mesurée avec l'instrument SABRE porté par le satellite TIMED. L'observation soutient l'hypothèse selon laquelle la forme aurorale trouve son origine dans des zones de densité d'oxygène accrue se produisant dans le guide d'ondes de la haute atmosphère.