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Le mystère derrière ce qui alimente les aurores boréales a maintenant été résolu

Le mystère derrière ce qui alimente les aurores boréales a maintenant été résolu

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De nouvelles recherches sur les aurores boréales du nord et du sud ont révélé la source d’énergie qui alimente ces affichages remarquables, résolvant un mystère de longue date sur leurs origines.

Chaque apparition d’aurore qui s’étend dans le ciel nocturne est causée par le bombardement de particules solaires depuis l’espace. Ces particules proviennent du vent solaire et sont piégées dans le champ géomagnétique de la Terre lorsqu’il traverse la planète. Ils se jettent ensuite dans la haute atmosphère, où ils entrent en collision avec des atomes et des molécules d’oxygène et d’azote, les obligeant à émettre de petits éclairs de lumière colorée. Ce sont les éclairs de lumière – des millions et des millions d’entre eux – qui se combinent pour former les aurores boréales.

AuroraMAX-Yellowknife-CSA

AuroraMAX-Yellowknife-CSA

Cette vue des aurores boréales a été capturée à Yellowknife, dans les Territoires du Nord-Ouest, le 24 octobre 2011. Crédit : AuroraMAX/Agence spatiale canadienne

Cependant, une partie essentielle de ce processus a été perdue jusqu’à présent. Lorsque des particules solaires (généralement des électrons) sont piégées dans le champ magnétique terrestre, elles n’ont pas l’énergie nécessaire pour produire les aurores boréales.

Ainsi, quelque part entre le piégeage et le déversement dans l’atmosphère, il doit rassembler des quantités massives d’énergie. La question est quelle est la source de cette énergie?

Les aurores boréales de reconnexion

Les aurores boréales de reconnexion

Les processus fondamentaux qui conduisent à l’aurore sont illustrés ici, à partir de (a) des particules de vent solaire piégées dans le champ magnétique terrestre, (b) une “reconnexion magnétique” lorsque les lignes de champ magnétique sont comprimées ensemble, (c) des particules piégées dans ce champ Une ligne qui descend dans l’atmosphère, et (d) produit les aurores boréales. crédit : NASA

En ce qui concerne NasaLes mesures satellitaires des aurores boréales et du champ magnétique terrestre ont conduit à l’idée que cette énergie pourrait provenir d’un certain type d’ondes plasma, appelées ondes alvines.

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L’onde d’Alvén a été proposée pour la première fois en 1942 par le physicien suédois Hannes Alvín, et est une onde de mouvement qui se déplace à travers le plasma, en raison de l’influence des champs électriques et magnétiques. Dans le cas des aurores, le plasma est constitué des particules circulant sur le vent solaire et le champ magnétique est le champ géomagnétique de la Terre. Lorsque les deux interagissent, une onde physique de mouvement est générée à travers le plasma, qui se déplace le long du champ magnétique.

Même avec les satellites détectant les ondes d’Alvin en même temps que les aurores, les mesures n’ont pas permis de relier directement les deux phénomènes.

Pour tester directement ce lien, le Dr Jim Schroeder, professeur adjoint de physique au Wheaton College dans l’Illinois, a dirigé une équipe de scientifiques dans des expériences de laboratoire. À l’aide du Large Plasma Device (LAPD) de la Primary Plasma Science Facility de l’Université de Californie, ils ont envoyé des ondes d’Alvin se déplaçant à grande vitesse dans la chambre de l’appareil, correspondant à la façon dont ces ondes se sont déplacées dans l’espace. En observant les électrons dans la chambre à plasma, ils ont vu les particules captées et transportées par les ondes d’Alvin, puisant de l’énergie dans les ondes lorsqu’elles “roulent” le long d’elles.

Schroeder a dit dans Communiqué de presse du Collège Wheaton. “Tout comme un surfeur gagne de la vitesse sur une vague océanique, nous avons découvert que les électrons sont poussés de l’espace vers la Terre par de fortes ondes électromagnétiques.”

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elles ou ils Recherche Il vient d’être publié dans Nature Communications et sera présenté cette semaine lors de la 238e réunion annuelle de l’American Astronomical Society.

Deux mille ondes-soleil-électrons-aurora-ammontelius-yuofi

Deux mille ondes-soleil-électrons-aurora-ammontelius-yuofi

Ce graphique montre les mêmes processus de base du vent solaire qui produisent l’aurore, mais avec l’ajout de la composante vitale des ondes d’Alfvn qui traversent le champ magnétique vers la Terre. Les ondes d’Alvin captent ces électrons en cours de route, les accélérant et leur fournissant l’énergie dont elles ont besoin pour produire l’aurore vibrante. Crédit : Austin Montelius, College of Liberal Arts and Sciences, Université de l’Iowa

“L’idée que ces ondes pourraient dynamiser les électrons qui créent les aurores remonte à plus de quatre décennies, mais c’est la première fois que nous pouvons confirmer définitivement qu’elles fonctionnent”, a déclaré le co-auteur de l’étude Craig Klitzing, professeur au département Physique et Astronomie à l’Université de l’Iowa à communiqué de presse. “Ces expériences nous permettent de faire des mesures clés qui montrent que les mesures et les théories spatiales expliquent en effet la principale manière dont les aurores se forment.”