Sciences · Astronomie et espace
Les aurores polaires
Une aurore polaire est une lumière colorée du ciel nocturne des hautes latitudes. Elle naît quand des particules venues du Soleil, guidées par le champ magnétique, excitent la haute atmosphère.
Mis à jour le 5 min de lecture
Rideaux verts ondulant, arcs immobiles, couronnes pourpres : les aurores polaires sont l’un des spectacles naturels les plus saisissants. On les appelle aurores boréales dans l’hémisphère Nord et aurores australes dans l’hémisphère Sud. Longtemps entourées de légendes, elles sont aujourd’hui bien comprises et même prévues quelques jours à l’avance. Elles sont aussi le signe visible d’une relation permanente entre le Soleil et la Terre, qui peut perturber nos technologies.
Comment se forme une aurore polaire ?
1. Le vent solaire
Le Soleil émet en permanence un flux de particules chargées, surtout des électrons et des protons : le vent solaire, qui souffle à environ 400 à 800 km/s. Lors des éruptions et des éjections de masse coronale, d’énormes bulles de plasma sont projetées dans l’espace et peuvent atteindre la Terre en un à trois jours.
2. Le bouclier magnétique
La Terre est entourée d’un champ magnétique, produit par les mouvements du fer liquide de son noyau (voir structure de la Terre). Cette magnétosphère dévie l’essentiel du vent solaire. Mais une partie de l’énergie et des particules s’y infiltre et est accélérée le long des lignes de champ, qui convergent vers les pôles magnétiques, comme le montre l’expérience classique de la limaille de fer autour d’un aimant (voir magnétisme).
3. La collision avec l’atmosphère
Vers 100 à 300 km d’altitude, ces particules percutent les atomes d’oxygène et les molécules d’azote de la haute atmosphère. Elles leur transmettent de l’énergie, puis ces atomes et molécules la restituent en émettant de la lumière, d’une couleur précise selon le gaz. C’est le même principe que celui d’un tube au néon.
Les aurores se forment surtout dans deux ovales auroraux, de grands anneaux d’environ 3 000 à 4 000 km de diamètre centrés sur chaque pôle magnétique, entre environ 65° et 75° de latitude magnétique.
Pourquoi les aurores ont-elles différentes couleurs ?
| Couleur | Gaz responsable | Altitude |
|---|---|---|
| Vert (la plus fréquente) | Oxygène atomique (longueur d’onde 557,7 nm) | environ 100 à 250 km |
| Rouge | Oxygène atomique (630 nm) | au-dessus d’environ 250 km, surtout lors des fortes tempêtes |
| Bleu, violet | Azote moléculaire ionisé | parties basses, souvent au bord inférieur des rideaux |
| Rose, magenta | Azote, en bas des rideaux très actifs | environ 100 km |
L’œil humain, peu sensible aux couleurs dans l’obscurité, perçoit souvent les aurores faibles comme des voiles gris-vert. Les appareils photo et les smartphones, qui accumulent la lumière, révèlent des couleurs plus vives.
Où et quand voir des aurores boréales ?
Les meilleurs endroits
La probabilité est maximale sous l’ovale auroral, entre environ 65° et 70° de latitude nord :
- le nord de la Norvège (Tromsø, îles Lofoten), de la Suède (Abisko) et de la Finlande (Laponie) ;
- l'Islande ;
- le nord du Canada (Yukon, Territoires du Nord-Ouest, Nunavik au Québec) et l'Alaska ;
- le Groenland.
Dans l’hémisphère Sud, les aurores australes se voient depuis la Tasmanie, la Nouvelle-Zélande et, bien sûr, l’Antarctique.
Les meilleures conditions
- Période : de septembre à mars, quand les nuits sont longues et noires ; en été, le soleil de minuit les rend invisibles. Les mois proches des équinoxes sont réputés favorables.
- Heure : surtout entre 21 h et 2 h, heure locale, mais elles peuvent apparaître toute la nuit.
- Ciel : dégagé, loin des lumières des villes, et de préférence sans pleine Lune.
- Activité solaire : les aurores sont plus fréquentes et intenses près du maximum du cycle solaire, qui revient environ tous les 11 ans. Le cycle actuel, le 25e, a connu son maximum autour de 2024-2025.
Les prévisions
Les services de météorologie de l’espace publient des prévisions à partir de l’observation du Soleil et des mesures de satellites placés entre le Soleil et la Terre. L'indice Kp, de 0 à 9, mesure l’agitation du champ magnétique terrestre : plus il est élevé, plus les aurores descendent vers des latitudes basses. En Scandinavie, un Kp de 2 ou 3 suffit souvent ; pour la France, il faut en général un Kp de 7 à 9.
Des aurores en France ?
C’est rare, mais possible lors des grandes tempêtes géomagnétiques. Le 10 mai 2024, une tempête exceptionnelle, la plus forte depuis plus de vingt ans, a rendu des aurores visibles dans toute la France, jusque dans le Midi, et même dans des pays proches de l’équateur. Un nouvel épisode, moins généralisé, s’est produit le 10 octobre 2024. Vues depuis la France, les aurores apparaissent surtout rouges et basses sur l’horizon nord.
Les tempêtes solaires et leurs effets
Les tempêtes géomagnétiques qui produisent les grandes aurores peuvent aussi perturber les technologies :
- l’événement de Carrington (1er-2 septembre 1859) : la plus forte tempête connue ; des aurores sont observées jusqu’aux Caraïbes et les lignes télégraphiques sont perturbées, certains opérateurs reçoivent des décharges ;
- la panne du Québec (13 mars 1989) : une tempête provoque l’effondrement du réseau d’Hydro-Québec, privant d’électricité environ six millions de personnes pendant près de neuf heures ;
- aujourd’hui : risques pour les satellites, le GPS, les communications radio, les réseaux électriques et les astronautes. En février 2022, une quarantaine de satellites Starlink fraîchement lancés ont été perdus à cause d’une tempête modérée qui avait gonflé la haute atmosphère.
Des aurores sur d’autres planètes
Toute planète dotée d’une atmosphère et d’un champ magnétique peut connaître des aurores. Celles de Jupiter sont permanentes et des centaines de fois plus énergétiques que les aurores terrestres ; elles sont alimentées en partie par les particules de sa lune volcanique Io. Saturne, Uranus et Neptune en ont aussi, de même que Mars, sous une forme diffuse, malgré l’absence de champ magnétique global.
Questions fréquentes
Les aurores boréales font-elles du bruit ?
Des témoins rapportent parfois des crépitements ou des sifflements. Les aurores elles-mêmes se produisent à plus de 100 km d’altitude, dans un air trop raréfié pour transmettre un son audible. Des recherches finlandaises suggèrent que certains bruits pourraient naître beaucoup plus bas, lors de décharges électriques dans l’atmosphère pendant les épisodes actifs, mais le phénomène reste peu étudié.
Les aurores boréales sont-elles dangereuses ?
Non pour les personnes au sol, protégées par l’atmosphère. Les tempêtes qui les accompagnent peuvent en revanche perturber les satellites, le GPS et les réseaux électriques.
Les aurores boréales et australes se produisent-elles en même temps ?
Oui, en général. Les deux ovales auroraux sont alimentés par les mêmes particules et forment souvent des images presque symétriques, comme l’ont montré des observations simultanées depuis l’espace.