Les humains ont passé des millénaires à admirer les magnifiques aurores boréales dans le ciel nocturne. Et bien que nous soyons restés incertains de leurs causes depuis un certain temps déjà, les physiciens ont enfin compris exactement comment le phénomène fonctionne.
Selon un nouvel article publié dans la revue scientifique Nature Communications, tout commence avec le soleil. Plus précisément, lorsque de fortes perturbations sur le soleil puisent dans le champ magnétique de la Terre. Les perturbations violentes, comme les tempêtes géomagnétiques massives, ne sont pas rares et les répercussions de ces événements peuvent s'étendre au-delà du soleil dans tout le reste de notre système solaire. Et pour nous ici sur Terre, nous voyons généralement cela se manifester par des aurores.
Ces fortes perturbations tirent sur le champ magnétique de notre planète, semblable à un élastique. Au fur et à mesure que le champ revient, il y a un recul qui provoque des ondulations ondulantes appelées vagues d'Alfvén qui se produisent à environ 80 000 milles au-dessus du sol. Les ondes accélèrent à mesure qu'elles se rapprochent de la Terre, grâce à l'attraction magnétique de la planète. À l'occasion, les électrons seront soulevés par ces ondes d'Alfvén, atteignant des vitesses aussi rapides que 45 millions de miles par heure lorsqu'ils se déplacent dans l'espace.
George Howes, professeur agrégé de physique et d'astronomie à l'Université de l'Iowa, a déclaré “Il a été en quelque sorte théorisé que c'est là que se produit l'échange d'énergie. Mais personne n'avait jamais fait de démonstration définitive que les ondes d'Alfvén accélèrent réellement ces électrons dans les conditions appropriées que vous avez dans l'espace au-dessus de l'aurore.”
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“Pensez au surf,” a déclaré Jim Schroeder, professeur adjoint de physique au Wheaton College et l'auteur principal de l'article a déclaré : « Pour surfer, vous devez pagayer à la bonne vitesse pour qu'une vague océanique vous ramasse et vous accélère. , et nous avons découvert que les électrons surfaient. S'ils se déplaçaient à la bonne vitesse par rapport à l'onde, ils seraient captés et accélérés.
Alors que ces électrons finissent par atteindre la fine atmosphère supérieure de la Terre, ils entrent en collision. avec les molécules d'oxygène et d'azote. Cela les envoie dans un état excité, mais lorsqu'ils se calment, ils libèrent de la lumière—aka une aurore.
Austin Montelius/College of Liberal Arts and Sciences, University of Iowa“Personne n'avait jamais mesuré cela auparavant entre les électrons et les ondes d'Alfvén,” dit Schroeder. Les scientifiques étaient ravis de pouvoir enfin mener une expérience qui pourrait tester correctement leur intuition sur les ondes d'Alfvén accélérant les électrons.
Normalement, une telle expérience devrait être réalisée dans un environnement qui&# 8217;s aussi proche que possible de la réalité ; pour des raisons évidentes, cependant, il est impossible pour les scientifiques de tester à nouveau des choses dans l'espace, de contrôler les événements solaires ou de prendre en compte d'autres facteurs de notre système solaire. Au lieu de cela, les chercheurs ont utilisé le Large Plasma Device du Basic Plasma Science Facility, situé à l'Université de Californie à Los Angeles pour recréer l'interaction.
Les chercheurs pensent que les résultats permettront probablement de mieux comprendre comment les particules sont énergisées et comment ces événements solaires ont un impact sur la Terre et la région qui l'entoure (y compris nos nombreux satellites).
via NPR