AURORE POLAIRE

Morphologie des phénomènes auroraux

Dès le début des analyses scientifiques, il est apparu nécessaire de s'accorder sur une classification qui tienne compte de la forme, de l'étendue et de l'intensité des émissions, et qui permette une approche objective et quantitative du phénomène. Les variations rapides de forme et d'intensité et la mouvance caractéristique des aurores à leur maximum d'activité ont rendu difficile la définition d'un cadre très strict, mais on reconnaît maintenant deux types principaux :

– Les formes diffuses, taches et voiles, qui occupent une zone de grande extension en longitude – plusieurs milliers de kilomètres – et en latitude – plusieurs centaines de kilomètres – avec une luminosité assez uniforme et des contours flous ; ces formes diffuses, qui apparaissent surtout après minuit et ne varient que lentement, sont dites quiescentes.

– Les formes discrètes, bandes et arcs (draperies et couronnes), à l'aspect de feuillets lumineux alignés le long du champ magnétique terrestre et qui s'étendent considérablement en longitude, mais dont les dimensions en latitude sont faibles (entre 1 et 10 km le plus souvent). Ces bandes et arcs sont séparés par des zones de dimensions équivalentes où la luminosité est beaucoup plus faible. Les arcs représentent la forme active de l'aurore : leur position et leur intensité se modifient en quelques secondes ; leur forme se complique alors de circonvolutions ; ils apparaissent surtout entre 22 heures et 1 heure en temps local. Les bandes sont plus stables et se situent en début de nuit ; elles peuvent être homogènes, striées par des filaments ou rayées parallèlement au champ magnétique. Au zénith, les aurores polaires les plus intenses sont environ mille fois plus lumineuses que le ciel nocturne le plus noir et dix mille fois moins lumineuses qu'un ciel bleu à midi. La raie verte de l'oxygène à 557,7 nm est proche du maximum de sensibilité de l'œil ; aussi est-on convenu de classer les intensités aurorales d'après la luminance de cette radiation (cf. tableau). À partir de l'intensité 2, la couleur des aurores est perceptible à l'œil ; cependant, la simple observation visuelle peut conduire à des confusions. Tout d'abord, l'œil a un seuil de détection des couleurs tel que la plupart des aurores de faible intensité apparaissent uniformément blanchâtres ; ensuite, dans le cas d'aurores intenses et voisines du zénith, l'observateur qui perçoit simultanément des émissions dans le vert et dans le rouge a l'impression d'une émission dans le jaune ; enfin, pour des aurores rapidement variables, le phénomène de persistance de la raie verte, dont le temps de désexcitation est de 0,7 seconde, conduit à une rémanence des impressions rétiniennes dans la partie verte du spectre.

Les zones de fréquence maximale des aurores ont la forme d'ovales ; les courbes d'isofréquence de l'aurore ou isochasmes reproduisent assez fidèlement l'intersection avec la haute atmosphère des surfaces décrites par les électrons dans leur mouvement de dérive dans le champ magnétique terrestre ; l'isochasme de fréquence maximale correspond en moyenne à une latitude magnétique de 69⁰. Les ovales se contractent en période de calme géomagnétique ou de minimum d'activité solaire ; ils ne sont pas centrés sur les pôles géomagnétiques mais sont déplacés vers les plus hautes latitudes du côté jour. Dans son mouvement au cours de la journée, la région aurorale est balayée entièrement par l'ovale où se produisent de façon continue des précipitations de particules dont les flux augmentent considérablement pendant les périodes actives ou sous-orages magnétosphériques. Un observateur placé dans une station de latitude magnétique égale à 65⁰ environ perçoit[...]