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THE SOLAR WIND AND THE POLAR AURORA
(This section is written in French)
LE VENT SOLAIRE ET
LES AURORES POLAIRES
Définition : qu'est-ce qu'un plasma ?
Le plasma, souvent décrit comme 'le quatrième état de la matière', est un gaz ionisé : un gaz qui comprend, non seulement des atomes ou des molécules neutres, mais aussi des ions et des électrons libres. Bien que globalement neutre (il y a autant de charges positives que de charges négatives dans un plasma), le fait qu'un plasma est composé de particules chargées électriquement lui confère des propriétés particulières. Ses constituants interagissent avec les champs électriques et magnétiques, et un plasma est un bon conducteur électrique. La majeure partie de l'univers (~99%) est sous forme de plasma.
L'environnement de la Terre, au delà d'une altitude de ~80 km, mais aussi l'environnement des autres planètes, est sous forme de plasma. On y trouve la haute atmosphère ionisée, appelée ionosphère, ainsi que la magnétosphère. Celle-ci est l'environnement spatial de la Terre, dominé par le champ géomagnétique, et peuplé par des plasmas très ténus, composés essentiellement d'ions positifs et d'électrons. Le mouvement de ces particules chargées est organisé par le champ géomagnétique, mais à son tour ce mouvement génère des courants électriques, qui produisent des champs magnétiques se superposant au champ magnétique de la Terre. Champs magnétiques, champs électriques et différentes populations de plasmas dans la magnétosphère sont ainsi très couplés. La magnétosphère est d'autre part soumise au flux du plasma provenant de l'expansion de la couronne solaire dans le milieu interplanétaire et constituant le vent solaire. L'interaction de ce vent avec la magnétosphère entraîne un confinement de celle-ci dans une cavité compressée côté jour et étirée comme une queue cométaire côté nuit. Elle produit aussi des phénomènes de transfert de masse, d'énergie et de quantité de mouvement. L'énergie ainsi transférée peut être dissipée, de manière explosive, lors de processus transitoires à grande échelle qui s'appellent orages ou sous-orages magnétosphériques. Ces phénomènes, qui sont accompagnés d'une reconfiguration de la magnétosphère, donnent aussi naissance aux très spectaculaires aurores boréales et australes.
Le Vent Solaire
La couronne solaire n'a pas de frontière précise et se fond dans le milieu interplanétaire. L'expansion de la couronne se manifeste par un flot de matière ionisée qui baigne tout le système planétaire : le vent solaire.
Le vent solaire est observé et mesuré depuis une trentaine d'années. Au niveau de l'orbite terrestre, sa vitesse moyenne est de l'ordre de 400 km·s-1, mais il existe en fait deux régimes de vent : le vent rapide (> 700 km·s-1) peu dense et le vent lent (< 300 km·s-1) et dense.
Le vent solaire rapide provient des trous coronaux. " L'accélération " du vent solaire, et en particulier du vent solaire rapide, est tout comme le " chauffage " de la couronne un des grands sujets de recherche en physique solaire.
En passant au voisinage de la Terre, le vent solaire modifie la forme
et la structure du champ magnétique autour de la Terre. Le vent
solaire est en effet dérivé par le bouclier magnétique terrestre.
Le champ magnétique terrestre nous protège des particules
ionisées du vent solaire. Sous l'effet de la pression du vent solaire,
le champ magnétique terrestre est déformé. L'environnement
magnétique de la Terre constitue la magnétosphère.
Autour de la Terre, existe une frontière très nette : la
magnétopause au-delà de laquelle s'écoule le vent solaire.
Le vent solaire emporte avec lui une infime partie du champ magnétique solaire. Ceci est à l'origine de l'existence du champ magnétique interplanétaire dont les lignes dessinent une spirale d'Archimède (dite de Parker). Au niveau de l'orbite terrestre, le champ magnétique interplanétaire fait un angle d'à peu près 45° avec la direction Soleil-Terre.
Le Soleil et l'Environnement Terrestre
Le Soleil influence l'environnement terrestre de trois façons différentes :
- - L'absorption du rayonnement X et UV solaire chauffe l'atmosphère
terrestre et la fait se dilater. Les satellites en orbite sont freinés
plus fortement quand ce rayonnement est élevé. Ceci se produit
lorsque de nombreuses régions actives sont présentes sur
le Soleil ou lors d'éruptions solaires.
- Des particules chargées (électrons et ions) accélérées lors des éruptions solaires pénètrent dans les régions polaires du bouclier magnétique terrestre. Elles accélèrent l'érosion des panneaux solaires des satellites et peuvent perturber les électroniques de bord.
- Le vent solaire et ses variations de pression liées à l'alternance des vents solaires lent et rapide ou aux perturbations engendrées par les ondes de choc des éruptions solaires ou par les éjections de masse coronale ont des effets plus indirects. Ceci est illustré pour l'éruption solaire du 2 mai 1998 et ses effets sur le champ magnétique terrestre. Les variations de pression du vent solaire déclenchent des perturbations du champ magnétique terrestre appelées " orages géomagnétiques ". Le nombre de particules chargées au voisinage de la Terre contenues dans les " ceintures de radiation ", dites de Van Allen, augmente, des particules sont précipitées près des pôles terrestres dans la basse atmosphère et sont à l'origine des " aurores polaires ". Ces dernières peuvent également endommager les satellites et entraîner au niveau du sol des problèmes de liaisons par câbles, voire des coupures de l'alimentation électrique sur de grandes régions.
Autres images d'aurores boréales :
Pour voir les aurores boréales et australes depuis l'espace,cliquez ici. 
Crédit: NASA
Pour voir les aurores boréales et australes depuis l'espace à bord de l'ISS (International Space Station),cliquez ici. Crédit: NASA
Les aurores polaires sur les autres planètes: cliquez ici.Crédit: NASA
Cliquez ici pour une animation d'aurore boréale et là
pour une autre animation d'aurore australe Crédit: Droits réservés
Crédit : I. Bualé, D. Crussaire, N. Vilmer/DASOP/LPSH/observatoire de Paris et Centre de données de la physique des plasmas pour la définition des plasmas