Parmi les plus beaux spectacles offerts par la voûte céleste, une aurore boréale est un phénomène fascinant qui se dessine en longues draperies lumineuses ondulant lentement dans la nuit, avec toutes sortes de formes, de couleurs et d'intensités.
Dans l'immense majorité des cas, les aurores boréales ne se produisent que sous des latitudes comprises entre les parallèles 65° et 75°, c'est-à-dire aux alentours du cercle polaire (66°33'), le long d'une ligne circulaire qui contourne les pôles à une distance d'environ 2500 km (même si le pôle géographique n'est pas le même que le pôle géomagnétique*).
Dans des cas moins fréquents, les aurores peuvent se produire plus au sud, à des latitudes qui dépendent de l'intensité du phénomène.
Une aurore polaire est qualifiée de boréale dans l'hémisphère nord et d'australe au Sud, car cette manifestation lumineuse se dédouble et s'observe au même moment et de la même intensité autour des deux pôles.
Les aurores boréales sont des réactions lumineuses dues à l'interaction des vents solaires qui pourraient être comparées à des "pluies fines" en temps normal mais qui se transforment parfois en averses selon l'énergie déployée.
Une aurore boréale se produit quasi en permanence et parfois très discrètement autour d'une ligne (plutôt ovale) centrée autour du pôle magnétique. Elle est donc toujours présente à faible dose, comme une pluie permanente de lumière.
Par contre, le phénomène peut s'intensifier et déborder de cette zone pour se produire de manière plus intense à des moments prévisibles en fonction de l'activité de notre soleil, comme une averse… Quant aux vents solaires, ce sont des plasmas (des masses phénoménales d'ions et d'électrons) qui vont interagir avec notre haute atmosphère, où une partie des ions se trouvera concentrée et piégée par la magnétosphère le long de lignes de champ situées à ces hautes latitudes.
Illustration très schématisée de l'interaction
des vents solaires avec la magnétosphère et la terre
Lorsque se produit une éruption solaire, un souffle de particules chargées fonce dans l'espace à une vitesse moyenne de 450 kilomètres par seconde (à 1.000 km/s dans certains cas rares voire davantage dans des cas extrêmes). Après 24 ou 48 heures, selon sa vitesse, ce vent solaire entre bientôt en interaction avec notre magnétosphère, véritable bouclier électromagnétique (sans laquelle notre atmosphère serait soufflée comme une bougie).
Comme l'eau d'un torrent qui entoure un rocher, les vents solaires sont déviés par ce bouclier et contournent la terre. La grande majorité des vents solaires est canalisée dans l'espace et poursuit sa route.
Mais une petite partie est captée et canalisée le long des lignes du champ magnétique terrestre, là où ces lignes convergent autour de l'ovale auroral et les ions et particules interagissent avec les atomes et les molécules de la haute atmosphère. Le résultat de cette interaction libère de la lumière, comme dans un tube néon.
Cela se produit à une altitude qui varie entre 80 et 1000 km. Selon l'intensité du phénomène et les atomes excités (oxygène, azote ou hydrogène), des couleurs et des formes vont apparaître et se déplacer lentement, créant ces fabuleuses draperies, spirales et voiles changeants.
La plupart du temps, la lumière est verte, mais elle peut être également rose, violette, rougeâtre, pourpre, rouge sombre… Ou tout cela à la fois, en véritables arcs-en-ciel lumineux, scintillants et ondulants. L'intensité et la durée du phénomène peuvent varier de quelques minutes à plusieurs heures.
Les aurores polaires se produisent davantage lorsque l'activité solaire est à son maximum, à savoir tous les 11 ans (environ) selon les cycles d'activité de notre bonne vieille étoile. Dernier pic maximal en 2013…
Mais les années qui précèdent et suivent ce maximum sont également prometteuses en observations! Enfin, le soleil n'est jamais avare en bonnes surprises… et nous prépare souvent de beaux orages magnétiques, créateurs d'aurores boréales. Et cela, à tout moment!
Peut-on voir des aurores en France?
C'est possible et cela s'est déjà vu, lors de fortes activités solaires. Lorsque l'indice Kp* avoisine son maximum, soit 9 (explications détaillées plus loin), des aurores peuvent apparaître (comme en 2001, 2003 et 2010) au sud de l'Europe et des Etats-Unis, voire plus rarissimes encore, au nord de l'Afrique comme au Maroc en 1957.
En cas d'indice favorable et pour mieux les observer, il faut se rendre à la campagne car la pollution lumineuse des villes les rend quasi invisibles. Des sites web et des tableaux sont également une aide précieuse pour s'informer en cas d'aurore. Pour avoir un maximum de chances d'observation, choisir un endroit bien dégagé et sombre, orienté vers le nord.
Comment savoir si une aurore peut apparaître?
Sous une latitude égale à celle de Paris ou Bruxelles... l'idéal est simplement d'écouter les infos données au grand public via la radio ou les journaux télévisés qui ne manqueront pas de prévenir en cas d'éruption solaire prometteuse d'aurores.
Ainsi qu'en scrutant les alertes postées sur les sites, sur facebook ou twitter (nombreuses apps disponibles)… Grâce à l'internet, il est possible de faire sa prévision de plus en plus facilement et de visualiser les zones où les aurores peuvent apparaître.
Car en plus d'une donnée constante, à savoir la latitude du lieu, il faut connaître au moins une des deux variables, le Kp (indice planétaire)* et la statistique aurorale. Ces deux données sont facilement trouvables sur de nombreux sites.
Celui du Geophysical Institute of Alaska propose des cartes et des prévisions, dont les deux paramètres précités: le Kp (l'indice planétaire qui s'étend de 1 à 9) sous forme de barres vertes, jaunes ou rouges et l'ovale auroral pris par les satellites NOAA/POES qui montrent l'activité aurorale en direct et en couleurs le long du cercle (ou ovale polaire.)
(Infos: www.gi.alaska.edu/AuroraForecast/3)
Pour connaître en temps réel l'intensité: www.swpc.noaa.gov/ovation/
Pour voir une aurore dans le nord de la France, il faudra un Kp quasi maximal, à savoir 9… Cela se produit une fois tous les 20 ans et dépend des éruptions chromosphériques de notre cher soleil (si celles-ci se dirigent vers la terre, comme une cible).
Autre site très instructif, le spaceweather qui indique l'activité solaire, mentionne les jets de vents solaires et leur intensité, les tempêtes géomagnétiques…. Comme son nom l'indique, c'est un peu la "météo" de l'espace avec une belle visualisation: cadrans, vidéos, etc.
Infos: www.spaceweather.com
D'autres sites pour être tenu au courant des alertes (site britannique):
Schéma des lignes de visibilité des aurores
en fonction de l'Indice Kp en Europe et Amérique du Nord
Les cycles solaires
L'activité solaire évolue selon des cycles dont le plus connu se produit en moyenne tous les onze ans (11,2 ans). Il s'agit d'une moyenne et cette période plus intense d'activité se manifeste par une recrudescence du nombre de taches solaires ainsi que par un regain d'éruptions chromosphériques (orages solaires).
Même s'il peut s'en produire lors de périodes de faible activité… Le prochain cycle devrait voir se produire un maxima aux alentours de fin 2012 et 2013. Ce qui est théoriquement de bon présage pour les observations d'aurores boréales. L'intensité des tempêtes magnétiques est répertoriée selon une classification précise.
Petits paradoxes et explications
Il est assez étrange de recenser beaucoup plus d'aurores boréales au Québec (46° de latitude nord) qu'en France alors que Paris se trouve à une latitude bien plus élevée (49°) et n'en voit quasiment jamais, pas plus que le nord de la France ou la Belgique.
Rien à voir ici avec la pollution lumineuse, le décor des neiges ou la pureté lumineuse des nuits nordiques. La réponse est plus prosaïque et tient en deux mots: latitude magnétique. Pour faire simple, le nord magnétique ne se trouve pas exactement au pôle nord mais bien au nord-ouest du Groenland.
C'est ce qui explique pourquoi ces aurores sont visibles plus régulièrement au Canada. Lors d'un indice d'activité Kp de 4 ou 5, par exemple, soit une activité bien marquée, certaines aurores seront visibles jusque en Gaspésie ou dans le Saguenay par exemple (Tadoussac) tandis qu'en Europe, il faudra "monter" jusqu'à Stockholm pour les observer, ou attendre un Kp 9 (maximal) pour les observer sous nos latitudes.
Cette particularité dont bénéficie l'Amérique du Nord permet donc d'admirer des aurores à de plus basses latitudes, puisque d'emblées plus proches du pôle magnétique.
En chiffres: Paris est à 49° Nord mais n'a une latitude magnétique que de 44. Québec, à la latitude 46° possède une latitude magnétique beaucoup plus généreuse: 56.2 et plus propice à l'observation des aurores. Cette situation fait qu'il peut se produire deux ou trois nuits aurorales par mois, identique à celle de Helsinki, située bien plus au nord… CQFD!
Pour connaître la latitude magnétique d'un lieu, il suffit de cliquer sur cette carte proposée sur le site Space Weather Prediction Center (de la NOAA) National Oceanic and Atmospheric Administration
Cette carte schématisée explique la courbe de visibilité à l'horizon des aurores boréales en Europe, en fonction de l'indice Kp. Exemple, lors d'un indice Kp 5, elles sont visibles à l'horizon nord en Ecosse ainsi que le long d'une ligne Oslo, Stockholm, Helsinki… (ainsi qu'au Québec et au nord des Etats-Unis (région des Grands Lacs)
Un peu de vocabulaire et définitions…
Le NOAA Space Weather Scales a mis au point des échelles d'intensité des phénomènes pouvant induire des aurores boréales, lesquelles permettent de faire sa prévision en temps réel. D'innombrables tableaux et graphiques postés sur internet donnent l'occasion de visualiser l'ensemble des paramètres, parfois compliqués. Une éjection de masse coronale (EMC ou en anglais: Coronal Mass Ejection, ou CME) est une expulsion violente de plasma (mélange d'ions et d'électrons) qui se produit dans la couronne solaire. Cette CME est souvent liée à une éruption solaire ou lors de d'une protubérance solaire.
Une CME peut atteindre plusieurs dizaines milloins de kilomètres et contribuent à augmenter de manière considérable la puissance d'un vent solaire qui peut atteindre la terre en quelques jours selon la vitesse avec un champ magnétique énorme qui peut engendrer des orages magnétiques. On les détecte à l'aide de coronographes. Tempêtes géomagnétiques (geomagnetic storms) Des tableaux reprennent par exemple les tempêtes géomagnétiques (geomagnetic storms), classées selon 5 niveaux d'intensité, de G1 à G5, du plus faible au cas extrême, en passant par moderate (modéré), strong (fort) et severe (sévère).
Le niveau G1 engendre un Kp égal à 5 tandis qu'une tempête G5 engendrera à coup sûr (si dirigée vers la terre) des aurores boréales visibles parfois dans le sud de l'Europe, mais avec un risque de pannes dans les télécommunications, des problèmes de GPS et d'opérations avec les satellites, des surtensions de lignes électriques, etc. Tempêtes de radiations solaires (Solar Radiation storms) Elles sont classées de S1 à S5 et engendrent des radio blackouts (pannes radio) de R1 à R5… L'indice Kp Un indice qui intéressera particulièrement l'amateur est bien le Kp (Planetarische Kennziffer), dont l'intensité peut varier de 0 à 9 (même s'il est parfois représenté sur une échelle de 0 à 10). Cet indice est une mesure en temps réel des variations du champ magnétique terrestre effectué par des centres d'observation et de stations au sol.
L'indice Kp est utilisé pour se référer à l'activité géomagnétique pendant une période de 3 heures. Il est souvent mis en parallèle avec l'intensité de l'ovale auroral, laquelle est mesurée par le passage des satellites polaires. On considère une tempête géomagnétique est présente à partir d'un Kp égal ou supérieur à 5.
L'indice Kp est repris sur de nombreuses cartes qui permettent d'estimer la visibilité d'une aurore en fonction de son intensité. www.swpc.noaa.gov
Ci-dessus, voici tel qu'on peut le trouver sur internet le segment de l'ovale qui indique l'étendue d'une aurore (en temps quasi réel) lors des différents indices Kp depuis 0 jusque à 9. L'anneau vert indique l'intensité et l'étendue du phénomène au dessus d'une région. La ligne verte tracée en contrebas indique la limite de visibilité de l'aurore à l'horizon
Ci dessous, exemple (rarissime!) d'un indice Kp égal à 9
Un indice Kp de 5 ou davantage indique une activité géomagnétique importante. Des cartes existent et reprennent ces indices. Voici également une donnée très utile, la valeur du Kp (vert, jaune ou rouge.) sur le schéma ci-dessous
Ci-contre, également renouvelée à tout moment sur internet, cette image instantanée (mesurée par les satellites polaires POES Polar Observation Environnement Satellite) montre l'intensité de l'ovale auroral, situé autour du pôle. Les zones jaunes et rouges indiquent l'activité solaire en ergs/cm² par seconde. Plus l'ovale est rouge, plus l'aurore qui se produit est intense.
La flèche rouge indique la direction du soleil. A gauche, l'intensité "activity level" en parallèle avec l'indice Kp, donne l'intensité locale du phénomène (tandis que pour faire simple, l'indice Kp donne l'étendue de possibilité de l'aurore)
Ci-dessous: une autre vue classique de l'ovale auroral (mesuré par les satellites), de vert sombre à blanc selon l'intensité de 1 à 10
Le Geophysical Institute of Alaska dispose d'un site web qui est le plus clair de tous. Il reprend les tendances, l'activité aurorale, l'indice Kp de 1 à 9 et affiche les cartes et les niveaux d'intensité pour toutes les régions susceptibles de voir les aurores (dont l'Europe).
S'il fallait n'en retenir qu'un ce serait lui, à mettre dans vos favoris: http://www.gi.alaska.edu/AuroraForecast/3 Pour un aperçu des coefficients: www.spacew.com/www/aurora.php certaines parties du site sont payantes www.swpc.noaa.gov (donne des mesures ainsi que l'indice de prévision Kp) http://www.swpc.noaa.gov Un site de prévision très intéressant www.spaceweather.com alertes sur twitter http://twitter.com/BGSauroraAlert un site très intéressant qui récapitule bon nombre d'observations http://www.calsky.com/cs.cgi/Sun/10 pour un superbe aperçu de la présence d'aurores (du NOAA POES) http://helios.swpc.noaa.gov/ovation/ Site d'explications http://helios.gsfc.nasa.gov/magnet.html
Chronologie d'une aurore boréale
Pour faire simple, imaginons qu'une éruption solaire de forte intensité se produise en début de semaine, avec un CME (coronal Mass Ejection) à 00h00 lundi matin pour être précis.
Cette éruption solaire est centrale (équatoriale) au soleil et donc bien orientée vers la terre avec un faisceau de vents solaires intenses qui va se diriger directement vers notre planète (s'il n'était orienté vers la terre, il pourrait se perdre dans l'espace, loin de la trajectoire de notre petite planète, ce qui se passe la plupart du temps lors des éruptions coronales).
Ce faisceau de plasma (électrons, ions) peut afficher une vitesse de 450 à 1000 km/sec et fonce donc sur nous par exemple à 1000 km/sec (3,6 millions de km/h) pour nous atteindre après un voyage de 150 millions de km soit 42 heures (qui pourraient n'être que de 24 h, voire encore moins, si les particules étaient encore plus rapides, ce qui est parfois le cas lors d'éruptions "monstres" vue la grande quantité d'énergie émise).
A l'approche de la terre, le flux se concentre autour des pôles vers mardi en début de soirée. Les indices Kp et de l'ovale auroral s'affolent (Kp supérieur à 5; voire même dans les cas extrêmes égaler le maximum 9 !) et l'indice ovale auroral qui monte à 10.
Les abonnés aux réseaux sociaux ou messages (sms, courriels) sont prévenus et tous les médias classiques relaient cette alerte importante dans les journaux radios et télévisés... Dès la tombée de la nuit de mardi, ce sera le moment de se rendre dans un endroit dégagé et sans lumières. Impérativement vers l'horizon nord.
L'intensité sera maximale autour de minuit de mardi à mercredi. La durée du phénomène va durer un ou deux jours encore, avec plus ou moins d'intensité selon l'évolution du Kp et parfois des "flashes" qui sont des réajustements du champ magnétique. Bref, parti lundi à 00 h, arrivé mardi midi, observé mardi soir, le phénomène peut persister jusqu'au mercredi ou jeudi voire davantage… Puis revenir à la normale et n'être observable qu'au zénith le long du cercle magnétique.
Pourquoi différentes couleurs?
La couleur d'une aurore est due à deux facteurs, l'altitude et le choc des ions et majoritairement des électrons venus de l'espace (vents solaire) avec les particules de matière. La lumière verte, la plus présente, est due à la rencontre des électrons à une altitude comprise entre 100 et 200 km.
La couleur rouge se produit plus haut, tandis que les couleurs bleues et violettes se produisent en dessous des 120 km avec le choc électrons-azote… Plus rare mais fascinante, la couleur rouge s'explique quand le phénomène se produit avec l'oxygène à plus de 200 km d'altitude. La couleur bleue se produit à plus basse altitude avec l'azote, en dessous des 100 km d'altitude. Parfois, l'aurore présente un dégradé de toutes les couleurs. Feu d'artifice garanti…
Petits conseils pour l'observation et la photo
Trois facteurs s'opposent à l'observation des aurores: la lune, l'éclairage urbain et les nuages. Les deux premiers nuisent à une belle observation du fait de leur brillance mais sont évitables en choisissant des zones éloignées des villes ainsi que des nuits sans lune (voir le calendrier des phases lunaires et choisir si possible des dates autour de la nouvelle lune, souvent les plus prisées lors des safaris "aurores"), même si la lune peut parfois offrir un peu de mystère.
Le troisième paramètre ennemi des aurores ne se contrôle pas: les nuages et la météo. Dès lors, pour avoir un maximum de chances d'observer une aurore boréale, prévoir quelques nuits sur place, voire une semaine…
Les aurores s'observent le mieux avant minuit (à l'opposé du soleil), de septembre à fin mars. Si l'on a la chance d'être sur une zone septentrionale, elles s'observent en plein ciel voire au zénith. Si l'on est éloigné, elles ne seront visibles que vers l'horizon nord. Durant les autres périodes, les nuits sont trop courtes et si les aurores sont au rendez-vous, elles seront diluées dans la lumière des longues soirées et des courtes nuits estivales. On constate également une recrudescence des aurores lors des équinoxes (printemps et automne).
Sachant que des aurores se produisent à 100 km d'altitude par exemple, elles peuvent être visibles même d'assez loin, plus de 400 km. A 200 km d'altitude, elles s'observent à plus de 500 km, etc. En regardant vers le nord, on peut les observer plus ou moins bas sur l'horizon.
Attention, comme nous sommes à des latitudes élevées, il peut faire très froid en hiver! Prévoir des vêtements vraiment très chauds: gants, parkas, doudounes, écharpes et bonnets, chaussures rembourrées… L'hiver boréal est terrible et les températures peuvent plonger en dessous des -20°C, sans parler du vent. Certains organisateurs prêtent des combinaisons. Dans certains cas, les heures d'attente peuvent être éprouvantes. Les appareils photos perdent vite beaucoup d'énergie à cause du froid.
Se munir impérativement d'un trépied solide (et lourd) pour les photos à temps de pose (parfois entre 10 et 20 secondes) pour une sensibilité pas trop élevée (pour éviter trop de grain avec des 800 à 1600 asa tout en vérifier directement sur place en fonction de l'intensité de l'aurore. Disposer également de piles de rechange (le froid les vide plus vite). Travailler avec un objectif grand angle. Ne pas hésiter à mettre un avant plan : arbres, forêt enneigée, tente éclairée, maison, phare…
A la question: sur place, faut-il absolument s'inscrire à un tour? La réponse est non, même si le fait de suivre une excursion organisée donne un certain confort et surtout l'accès à des zones inconnues ou difficiles (motoneige, véhicule 4x4 et sites d'observations…) ainsi que des coins stratégiques où la vision des aurores est transcendée par le choix des paysages (reflets dans un bras de mer ou d'un lac non gelé, près d'un phare, d'une chapelle, d'un village, d'un igloo, en bord de mer, au pied d'une montagne enneigée, etc.). Lors de certaines soirées, des activités complémentaires sont proposées à moins de préférer la chaleur d'un poste d'observation pour sortir dès l'apparition de la belle... Ce spectacle est assez imprévisible et la star est parfois capricieuse. Il vaut mieux y consacrer plusieurs soirées. Si l'attente est longue, pourquoi ne pas s'occuper à des activités, question de ne pas attraper froid à cause de l'immobilité si l'on est en pleine nature: tours en motoneige, ski de fond, soirée BBQ, champagne ou vodka, bonhomme de neige, raquette… Mais le prix de certaines sorties ou safaris-aurores sont parfois conséquents. Et les organisateurs souvent trop habitués au spectacle… regardent plutôt leur montre et ne veulent pas rapatrier trop tard les motoneiges dans la station. Sachant que les aurores boréales brillent pour tout le monde, il est bien-sûr possible de compresser son budget en se contentant de se rendre près d'un des sites repris dans ce guide, en Islande ou en Finlande par exemple, à Rovaniemi, et d'y louer une voiture pour se débrouiller et dénicher des endroits propices à l'observation à partir de son hôtel…
Grâce à internet et à la téléphonie mobile, il est possible de suivre de près l'évolution des aurores, avec les éruptions solaires, les indices Kp, les coefficients et les prévisions. Il est possible également de s'inscrire pour des alertes par courriel, ainsi qu'avec son téléphone portable (alertes sms ou sur twitter ainsi que sous formes "d'apps" pour i-phone et i-pod). Des webcams offrent également des images en temps réel ou légèrement différé… Sur place, les hôtels organisent des réveils aurores (cloche, musique, etc.)
Pour s'inscrire à des alertes:
Nombe d’apps sont téléchargeables…
Boîte à outils
www.softservernews.com/Aurora.htm www.webastro.net/index.php?wapedia=soleil Incontournable pour les amateurs et les observations astronomiques: www.astrosurf.com http://lighthousesofnorway.com/aurora-borealis-northern-lights/ Current magnetic storm level (indique notamment la vitesse des vents solaire et leur densité) http://sprg.ssl.berkeley.edu/dst_index/page1.php Un site amateur mais bien inspiré… www.banditdenuit.com App trouvable sur Android https://play.google.com/store/apps/details?id=com.eaglesorbit.auroraalert