La belle aurore !
Les
missions scientifiques (V)
A
côté des satellites GEOS et autre NOAA qui relèvent de façon
continue les flux de protons, électrons et autre rayonnements X à
différentes longueurs d'ondes en vue d'établir des prévisions pour
tout un panel d'activité, la communauté internationale a planifié
la construction de nouveaux observatoires orbitaux spécialisés dans
l'étude de l'environnement magnétosphérique depuis la mi-1996.
Après l’explosion au décollage du
lanceur Ariane 5
qui transportait les quatre satellites du programme Cluster, la NASA
réitéra l'expérience en envoya deux autres satellites (Wind et Solar) dans la magnétosphère
terrestre, de même que le Japon (Geotail) tandis que l'ESA
reconstruisit quatre nouveaux Cluster qu'elle envoya dans la magnétosphère en l'an
2000. Simultanément des stations terriennes effectuèrent des
relevés à partir du sol, données qui sont aujourd'hui accessibles sur
Internet à travers des institutions telles que la NOAA, la NASA ou
l'UCLA. Nous y reviendrons.

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A
gauche, placé sur l'un des points de Lagrange
d'équilibre gravitationnel, SOHO surveille attentivement
l'activité solaire. A droite, les satellites Cluster2 se
consacrent à l'analyse des interactions Terre-Soleil.
Documents ESA. |
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Comme
nous l'avons évoqué, en 2007 la NASA lança également la mission THEMIS
comprenant 5 satellites destinés à étudier la magnétosphère et
les aurores grâce auxquels les chercheurs comprennent aujourd'hui
beaucoup mieux le comportement de la magnétosphère et l'influence du
vent solaire sur la forme de la queue magnétique et la structure et la
brillance des aurores.
En
parallèle, les satellites d'observation du Soleil tels SOHO, SDO et
STEREO gardent un oeil attentif sur l'activité solaire, surveillant
entre autre chose les éjections de matière coronale qui sont à l'origine
des perturbations magnétiquesles plus tempétueuses dans l'environnement
terrestre. De leur côté, les astroinautes réalisent également des observations
in situ, étant pratiquement les seuls à pouvoir voler à travers les aurores.
Grâce à
ces programmes, les scientifiques comprennent un peu mieux la météorologie de la haute atmosphère.
Les
aurores vues de la navette spatiale
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Les
astronautes embarqués à bord de la navette spatiale ont
réalisé quelques images inédites d'aurores australes. Dans
le sens horloger on observe à gauche, une aurore photographiée
près de la constellation d'Orion le 10 avril 1994 par la mission STS-059;
une draperie observée à 210 km d'altitude par la mission
STS-068 en octobre 1994; une aurore australe évoluant entre 80-130 km
d'altitude photographiée par la mission STS-039 le 6 mai 1991 et enfin
une aurore photographiée à 130 km d'altitude. On aperçoit très
distinctement sa distribution circulaire autour du pôle géomagnétique.
Documents NASA/NIX. |
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Enfin,
grâce au Télescope Spatial Hubble les astronomes de l'Université
de Michigan et du JPL ont découvert des aurores sur Jupiter et Saturne.
Leur activité semble suivre le même processus que celui que
nous observons sur Terre, avec une apparition simultanée et quasi
symétrique dans les deux hémisphères des deux planètes géantes
(mais concrètement, même sur Terre les aurores ne sont pas
symétriques dans les deux hémisphères en raison de la compression
de la queue magnétique). L'activité aurorale de Jupiter semble toutefois
liée aux "relations électriques" qu'il entretient avec son
satellite Io situé à 420000 km de distance.
L'intensité
électrique de ces aurores est toutefois sans commune mesure avec ce
que nous connaissons sur Terre et il serait très hasardeux d'envoyer
un satellite explorer ce milieu. En effet, les ceintures de radiations
contiennent des particules relativistes de forte énergie
transportées par le vent solaire et accélérées par le champ
magnétique de Jupiter. Ces particules de haute énergie sont capables
de freiner la sonde spatiale et d'interrompre ses signaux de
communications voire même de détruire l'électronique embarquée
des satellites artificiels par leur impact ou
effet électromagnétique. Aussi, pour éviter de détruire
l'électronique de la sonde spatiale Juno
qui visita Jupiter en 2016, les composants vitaux de la sonde furent
protégés par une feuille de titane de 12 mm d'épaisseur et par mesure
de sécurité les ingénieurs du JPL ont programmé ses 37 orbites autour
de la planète géante de manière à ce que les trajectoires passent par les régions
polaires pour éviter les ceintures de radiations qui s'étendent dans
le plan équatorial de Jupiter.
Aurores
sur Jupiter et Saturne |
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Depuis
1996 (mais les photos datent respectivement de décembre
2000 et du 28 janvier 2004), le Télescope Spatial Hubble
a mis en évidence que Jupiter et Saturne présentaient en
UV une intense activité aurorale fort similaire à celle que nous
observons sur Terre (à droite). Les photos sont des
compositages d'une image UV du pôle et d'une image
classique en lumière blanche. Documents NASA/ESA/STScI
et Earth
Observatory. |
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Sciences
appliquées
Pour
être complet, rappelons que des recherches sont effectuées en Alaska
dans le cadre du programme HAARP (High frequency Active Auroral
Research Program) sur la propagation des ondes réfléchies par les aurores et plus
généralement sur la dynamique des plasmas. Comme l'a expliqué l'ARRL,
ce projet a été annulé en mai 2013 faute de budget. Les opérations
furent transférées de l'USAF à l'Université d'Alaska à Fairbanks et
ont repris depuis le 11 août 2015.
Contrairement
à ce colporte la rumeur, HAARP n'est pas du tout une base militaire
secrète entourée de fils barbelés et surveillée par des gardiers
taciturnes et armés... Comme l'indique la pancarte placée à
l'entrée du bâtiment situé sur la route qui relie Anchorage à
Fairbanks, HAARP est un laboratoire de recherche sur l'ionosphère.
On y étudie la propagation d'ondes longues modulées en amplitude (ELF) ainsi que
des ondes-courtes comprises entre 2.8 et 10 MHz (HF).
HAARP
utilise un réseau de 180 antennes rayonnant verticalement afin
d'effectuer des sondages verticaux ou obliques dans l'ionosphère. Il
s'agit de dipoles croisés multi-bandes fonctionnant entre les bandes
ELF et HF. Chaque antenne
est capable d'émettre avec une puissance de 20 kW. La puissance
totale rayonnée atteintt 3.6 MW PEP (3.89 MW ERP) et pouvait atteindre
27 MW PEP ! Occasionnellement les radioamateurs participaient
à ce projet en communiquant des rapports d'écoute lors de tests
effectués sur 3.3, 3.39 et 6.99 MHz. Des sondages sont également
effectués entre 100 et 350 km de distance pour mesurer l'épaisseur
de l'ionosphère.
A
lire : L'USAF
lève une partie du voile sur HAARP (sur le blog, 2007)
High
frequency Active Auroral
Research Program
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A
gauche, gros plan sur le réseau de 180 dipoles croisés utilisés
pour les sondages HF du projet HAARP (qui cessa ses activités en mai
2013 mais les reprit en
2015).
A droite, variation du flux de plasma (électrons) au cours de la journée du
31 juillet 2000. Documents HAARP/EVUT. |
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Citons
également le projet d'ionisation de
l'ionosphère dans le cadre du programme IDS, l'aveuglement infrarouge
des satellites militaires, les communications
avec les sous-marins de la Navy, l'étude du relief caché par les
sédiments ou les modifications du climat, sans
parler de l'étude propre de l'ionosphère (dynamique des couches
ionosphériques, propagation des signaux et du bruit, interactions
terre-soleil, etc) afin d'améliorer la représentation du modèle IRI
qui représente l'ionosphère de référence.
Plusieurs
programmes sont déjà bien avancés et auront certainement des
retombées concrètes dans les décennies à venir. Mais il va sans dire
que certaines de ces recherches sont critiquées par différents
groupements d'opposants, y compris par ceux qui pensent que les ondes
hertziennes réchauffent l'atmosphère... Mais ils oublient que les
milliers d'orages qui se produisent sur Terre chaque jour y
contribuent bien plus, et plus encore depuis que l'on a découvert
qu'ils émettaient des jets de plasma dans la stratosphère. Tout ceci
nous écartant toutefois de notre sujet, je vous propose de vous reporter
à des sites Internet traitant de ces matières pour plus d'information.
Les
AstroAlertes et autres bulletins
Plusieurs
bulletins d'information relatifs à l'activité solaire et
géomagnétique sont accessibles aux amateurs moyennant une
souscription gratuite à des serveurs spécialisés.
Les
observateurs passionnés par l'étude du Soleil et des aurores sont invités à
surveiller l'activité des régions actives ainsi que des groupes de
taches solaires très chaudes et étendues et de reporter leurs observations au Solar
Terrestrial Dispatch américain. Cette activité vous permettra de surveiller le
Soleil pratiquement en temps réel et de prévoir ses interactions avec le champ géomagnétique.
Cary Oler qui gère ce site attend également vos observations d'aurores
et vous encourage à adresser vos rapports par e-mail au Spacew,
le fameux "Solar Terrestrial Dispatch".
Ce
centre vous permet également de recevoir gratuitement par e-mail les alertes annonçant de
potentielles tempêtes géomagnétiques. L'inscription au Spacew s'effectue par le biais
de la revue "Sky & Telescope".
Voici
par exemple un extrait d'alerte de tempête géomagnétique de classe G2
(modérée) reçu par e-mail :
Le
serveur de listes du Space
Environment Center (SEC), section solaire, vous propose également
plusieurs listes de souscriptions, les unes relatives aux alertes, les
autres aux prévisions géomagnétiques, etc. Pour
vous inscrire aux alertes relatives à l'activité solaire par exemple,
il suffit d'envoyer un e-mail à l'adresse majordomo@dawn.sec.noaa.gov
et de préciser dans le corps du texte : subscribe alerts-list.
Un
message plus général est également accessible via le site NASA
Science News qui vous propose plusieurs fois par semaine des
articles sur l'astronomie et ses sciences connexes. Spaceweather
vous informe également par souscription, par
téléphone ou en vous connectant sur son site des derniers évènements solaires
touchant l'environnement terrestre.
Enfin,
Astronomy.com vous propose également un
abonnement gratuit à 10 bulletins qui vous permettront
de connaître le statut de nombreux phénomènes en relation avec l'activité
solaire et géomagnétique. Cliquer sur la bannière pour vous inscrire :

Si
pour les besoins d'une étude vous désirez plus d'information sur l'activité solaire et
géomagnétique, je vous conseille vivement de réagir dans les jours
qui suivent une manifestation d'envergure afin d'obtenir des mesures en
ligne. En effet, si vous attendez trop longtemps (plus de 5 jours) vous
devrez consulter les archives ou effectuer des requêtes e-mail sur les serveurs
Majordomo avec le risque de perdre beaucoup de temps ou de retrouver difficilement
l'objet de vos recherches. Dans tous les cas reportez-vous
aux sites suivants :
Vous
trouverez également à la dernière page
d'autres liens vers des sites iconographiques consacrés aux aurores polaires.
Si
malgré cela vous ne trouvez pas en ligne les données qui vous conviennent,
le logiciel de propagation HF DX ToolBox
vous permet de recevoir en temps-réel les derniers bulletins de
prévisions de l'activité solaire ainsi que les bulletins d'alertes
solaires et géomagnétiques moyennant une connexion Internet.
Consultez également la rubrique software où vous trouverez un aperçu du logiciel STD SWIM
du Solar Terrestrial Dispatch (Spacew). Ce logiciel vous permet
de recevoir sur votre ordinateur les images satellites et les
graphiques élaborés par les centres de recherches afin de surveiller
l'activité solaire et géomagnétique. Ce logiciel vous permet
également de recevoir d'autres données (géophysique, météo, etc.).
Avec
cette mine d'informations vous ne pouvez plus rater la prochaine aurore,
si ce n'est pour des raisons météos, et encore dans ce cas EarthBrowser
ou STD SWIM vous aura prévenu !
Sur
base de ce que nous savons à présent sur la phénoménologie des
aurores, étudions un cas pratique et voyons quelles furent les
évènements à l'origine des belles aurores que nous avons observé
le 6 avril 2000 et dont vous trouverez une galerie d'images dans
les dernières pages.
Prochain chapitre
Rapport
sur la tempête géomagnétique du 6 avril 2000
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