II Explications scientifiques du phénomène
1) Eléments qui contribuent à la formation des aurores boréales
A- Origines et composition du vent solaire
I ) HISTORIQUE ET DEFINITION
Le vent solaire est un flot de particules chargées s’échappant en permanence de la haute atmosphère du Soleil. Ce vent balaye l’ensemble du système solaire, souffle la queue des comètes et provoque sur Terre degigantesques orages magnétiques et des aurores boréales magnifiques.
Le vent solaire est constitué essentiellement de protons, d’électrons et de noyaux d’Hélium avec des traces infimes d’ions d’éléments plus lourds, tels que l’oxygène ou le carbone. Il s’échappe continuellement et dans toutes les directions de la surface du Soleil et baigne l’ensemble du système solaire.
Le physicien américain EugèneNewman Parker, en 1958 a le premier trouvé une explication possible de l’origine du vent solaire. La haute atmosphère du Soleil (ou couronne), contient un plasma très chaud dont la température dépasse le million de degrés. Par conséquent, les particules de ce plasma sont animées d’une vitesse d’agitation thermique des électrons qui devient supérieure à leur énergie de liaison gravitationnelleavec le Soleil et ils peuvent donc échapper à son emprise. Du fait de leurs charges électriques négatives, ils attirent les protons et les ions chargés positivement et les entraînent avec eux dans l’espace interplanétaire.
Dans la couronne, l’attraction gravitationnelle du Soleil confinait les particules sous une forte pression, en revanche dans l’espace interplanétaire, la pression est bienmoindre. Le Soleil, par suite de cette différence de pression, éjecte son plasma à une vitesse élevée. Le vent solaire acquiert donc une vitesse supersonique dans la couronne. Dans le modèle de Parker, cette vitesse reste ensuite approximativement constante jusqu’au niveau de l’orbite terrestre et au-delà, elle est de l’ordre de 400 km s-1.
Lors de cette expansion dans le système solaire, le plasma duvent se dilue donc et son mouvement d’ensemble ne peut s’interrompre que par interaction avec un obstacle, par exemple, celui que constitue le gaz d’hydrogène interstellaire qui baigne toute la Galaxie. On estime que la frontière entre le vent solaire et le gaz interstellaire baptisée Héliopause se situe environ à 300 UA du Soleil, soit bien au-delà de l’orbite de Pluton. (1 UA = 150.106 km). Alorstout le système solaire baigne le vent solaire.
III) ECOULEMENT DU VENT SOLAIRE
Le Soleil est siège de violentes éruptions qui se signalent sous la forme d’éclairs brillants, quelquefois suivis d’un jet de matière visible. En particulier lorsqu’elles se produisent sur un bord du disque solaire. Lors de telles éruptions, des électrons de haute énergie sont produits qui s’échappent dans le milieuinterplanétaire à grande vitesse. Suivant les lois de l’électromagnétisme, ces particules chargées sont guidées par le champ magnétique interplanétaire et se déplacent en hélice le long de ses lignes de forces.
Le modèle de Parker prédisait déjà que l’écoulement du vent dans le plan de l’écliptique devait se structurer en forme de spirale à cause de la rotation du Soleil sur lui-même.
Le plasmahéliosphérique est éjecté radialement du Soleil mais à cause de la rotation du Soleil sur lui-même (en 27 jours), un jet de plasma ancré en un point donné paraîtra s’enrouler en une spirale analogue à celle d’un jet d’eau sortant d’un tourniquet en rotation. Les lignes de champ magnétique gelées dans le plasma sont emportées par le jet et adoptent la même structure spirale. Au voisinage del’orbite de notre planète autour du Soleil l’inclinaison des lignes de champ par rapport à l’axe Soleil – Terre est d’environ 45°. Cette structure spirale du champ magnétique interplanétaire a été confirmée dans ses grandes lignes dès 1962 par les premières sondes américaines Pioneer 10 et Mariner 2.
Les mesures optiques de polarité effectuées, entre autres, par J.M. Wilcox et ses collaborateurs de…