[Chronique scientifique (La Tête en l’air): Les aurores polaires]

Dans le dernier épisode de [LA TÊTE EN L’AIR], nous expliquions l’origine des arcs-en-ciel. Nous voilà maintenant deux semaines plus tard, et comme promis, nous allons nous intéresser à un autre phénomène lumineux résultant également de l’activité du Soleil : les aurores polaires. 

Les aurores polaires se trouvent, comme leur appellation  l’indique, principalement aux plus grandes latitudes du globe terrestre. Ces lumières célestes prennent forme à une altitude comprise entre 80 km et 500 km. Dans l’hémisphère nord, elles s’appellent aurores boréales tandis que dans l’hémisphère sud on les qualifie d’aurores australes.

Quelle est l’origine des aurores polaires ? 

Le Soleil est à l’origine de ce phénomène ! Cette étoile 109 fois plus grande que la Terre éjecte du plasma sous forme de vents solaires. Les électrons et les protons qui composent ces derniers sont envoyés vers tous les recoins du Système solaire à une vitesse moyenne de 400 km/s. Certains parcourent les 150.000.000 km nous séparant du Soleil s’écrasent contre un bouclier naturel de la Terre : la magnétosphère ! 

Comment se forment-elles ?

Les aurores polaires se produisent généralement entre 20h et 1h du matin. Les particules arrivant jusqu’à notre atmosphère contournent la Terre grâce au champ magnétique terrestre. Parfois, lors d’éruptions solaires suffisamment fortes, il arrive que ces particules entrent dans l’atmosphère au niveau des pôles magnétiques : le pôle Nord et le pôle Sud. Attention, ces derniers ne sont pas identiques aux pôles géographiques ! Au contact de l’ionosphère (une couche de notre atmosphère), la matière solaire ionise ou excite les molécules et atomes des différents gaz présents (en particulier l’oxygène et l’azote). Cela entraîne la production de photons illuminant le ciel. Ainsi, chaque aurore est différente !

Quels sont les facteurs qui décident de leur forme et couleur ?

La coloration dépend du gaz ionisé, autrement dit de l’altitude de l’aurore et de l’intensité du vent solaire :

  • Entre 200 et 500 km d’altitude, l’oxygène ionisé produit une couleur violette rouge, voire légèrement bleue lorsque les vents solaires sont exceptionnellement intenses.
  • Entre 100 et 200 km d’altitude, la couche plus dense d’oxygène ionisé génère une couleur verte plus largement répandue.
  • Entre 80 et 100 km d’altitude, une couleur rose est produite lorsque de forts et denses vents solaires ionisent l’hydrogène et l’azote.

Les périodes d’activité solaire suivent un cycle solaire de 11 ans en moyenne. Lors de « pics d’activités solaires », des aurores pourraient être visibles jusqu’en France, voire en Espagne et au Maroc ! Cependant, ces fortes tempêtes solaires apportent également des problèmes tels que le brouillage de systèmes GPS et l’irradiation des passagers des avions à haute altitude. Pour être renseigné sur les activités aurorales et solaires en temps réel, nous vous conseillons le site : https://www.spaceweatherlive.com/fr.html.

Les aurores moins intenses pourraient être moins visibles à l’œil nu que sur les photos, ce qui explique pourquoi elles sont très appréciées par les photographes. Ce n’est d’ailleurs pas le seul phénomène météorologique qui intéresse ces derniers. Ils sont souvent aussi passionnés par les éclipses. Cela tombe bien, c’est ce que nous étudions dans le dernier épisode de cette chronique, dans trois semaines ! 

Article écrit par Amy Zhao et Florian d’Ingeo

Cet article n’engage que ses auteurs.trices.

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[Chronique scientifique (La tête en l’air): Comment se forment les arcs-en-ciel]

Dans l’épisode 2 de [LA TÊTE EN L’AIR], nous expliquions l’origine du mauvais temps. Nous voilà maintenant quatre semaines plus tard. Après la chronique spéciale dédiée à la Lune bleue il y a deux semaines, nous allons nous intéresser à un autre phénomène météorologique lumineux, qui résulte du mauvais temps : l’apparition des arcs-en-ciel.

Comment un arc-en-ciel se forme-t-il ?

Comme son nom l’indique, les arcs-en-ciel qui apparaissent devant nos yeux comme par magie prennent la forme d’un arc🏹. Leur apparence est dûe à des rayons du Soleil🌞. Nous avons déjà mentionné dans des épisodes précédents que la lumière « blanche » du Soleil contient en réalité toutes les couleurs de l’arc-en-ciel. Lorsque ces rayons de Soleil traversent les gouttes d’eau, ils se réfléchissent et se réfractent à l’intérieur. En conséquence, la lumière « blanche » se décompose et tous les faisceaux de couleurs différentes se séparent. Comme les gouttes d’eau sont un prérequis à la formation d’un arc-en-ciel, ce dernier ne peut ainsi être observé qu’après une averse 🌧, ou quand on observe des gouttes d’eau en l’air en tournant le dos au soleil.

Les couleurs d’un arc-en-ciel conservent-elles toujours le même ordre d’apparition ?

La réponse est oui. Les couleurs se répartissent dans un ordre précis, avec de l’extérieur à l’intérieur : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet. Cet ordre est mené par les différents indices de réfraction n de l’eau des couleurs. Autrement dit, la couleur réfléchie suivant le plus grand angle préférentiel se trouve à l’extérieur dans un arc-en-ciel 🌈, c’est-à-dire la lumière rouge (42,4°). Ainsi, étant donné que nos yeux ne peuvent constater qu’une couleur par goutte d’eau même si toutes les couleurs sont renvoyées, les gouttes les plus hautes contribuent à la lumière rouge, les plus basses à la lumière violette. 

Un petit point complémentaire : 

En réalité, l’arc-en-ciel regroupe toutes les teintes entre le rouge et le violet dont les nuances sont infinies. Dans ce contexte, c’était Isaac Newton qui avait décomposé la lumière avec l’aide d’un prisme. Les cinq couleurs qu’il avait dénombré en première étaient les trois primaires (rouge, bleu, jaune) et les deux secondaires (violet et vert). Il y a rajouté l’indigo et l’orange pour obtenir sept couleurs, en tenant la croyance que le chiffre 7 est mystique. En effet, ce chiffre est disséminé partout ailleurs, par exemple les 7 couleurs musicales ♪, les 7 jours de la semaine 📅, les 7 merveilles du monde, etc.

L’hiver s’approche et les jours se raccourcissent, ce qui nous fait penser à un autre phénomène lumineux : les aurores polaires. Composées également de différentes couleurs, quels sont leurs liens avec le Soleil ? Rendez-vous dans deux semaines pour le découvrir !

Texte rédigé par : Qianwen Zhao

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[Chronique scientifique (La tête en l’air): Pourquoi le ciel est-il bleu?]

L’antenne Unesco vous présente sa chronique scientifique! Tous les jeudis retrouvez sur notre page une publication en rapport avec les sciences. Aujourd’hui nous vous présentons la rubrique « Tête en l’air », qui vise à vulgariser et expliquer les phénomènes qui ont lieu dans le ciel et l’espace.

C’est la rentrée !
L’automne est venu bousculer l’été et il est déjà temps de ranger les claquettes pour enfiler ses chaussettes… Hum. Blague à part, il nous manque déjà, ce ciel bleu.
Mais d’ailleurs, pourquoi est-il bleu ?

Autour de la Terre, une atmosphère protège la vie. Elle filtre les rayonnements solaires ultraviolets et conserve une chaleur suffisamment stable à la surface du globe pour que la vie s’y développe. Cette couche d’air est composée de divers éléments gazeux : diazote, dioxygène, argon, dioxyde de carbone…

Le Soleil diffuse une lumière dite « blanche », c’est-à-dire un mélange de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel . Lorsque les gaz qui composent notre atmosphère sont frappés par la lumière blanche du Soleil, ils retiennent une partie du rayonnement et ne diffusent que certaines couleurs, notamment des teintes de bleu .

Sans notre atmosphère et ces gaz en suspension autour de la Terre, nous aurions donc droit à un ciel… tout noir (incolore). Le phénomène du ciel bleu n’existe, tel que nous le connaissons, que sur Terre !

Certains astres n’ont pas d’atmosphère. Ainsi, rien ne reçoit de lumière, mais rien n’en diffuse non plus. Voilà pourquoi depuis la Lune, le ciel n’a pas de couleur ! Sur Mars, la composition de l’atmosphère (poussière, gaz carbonique) rend le ciel orange pâle ou rose.

Les gouttes d’eau sont capables de diffuser toutes les couleurs de la lumière projetée par le Soleil : voilà pourquoi les nuages sont blancs . D’ailleurs, le mauvais temps, comment ça marche ? RDV dans deux semaines pour la réponse !

Article de Florian d’Ingeo

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