AuroraWatch UK
Nathan Case, Université de Lancaster
Au cours des dernières nuits, les astronomes amateurs et les chasseurs d’aurores ont signalé une lueur verte dans le ciel britannique. Facilement confondues avec les aurores boréales, les observations concernaient un autre phénomène appelé « airglow ».
L’airglow est la « lueur » naturelle de l’atmosphère terrestre. Il se produit tout le temps et sur l’ensemble du globe. Il existe trois types d’airglow : dayglow, twilightglow et nightglow. Chacun est le résultat de l’interaction de la lumière du soleil avec les molécules de notre atmosphère, mais ils ont leur propre façon particulière de se former.
La lueur du jour se forme lorsque la lumière du soleil frappe l’atmosphère diurne. Une partie de la lumière solaire est absorbée par les molécules de l’atmosphère, ce qui leur donne un excès d’énergie. Elles deviennent excitées. Les molécules libèrent alors cette énergie sous forme de lumière, à une fréquence (couleur) identique ou légèrement inférieure à celle de la lumière qu’elles ont absorbée. Cette lumière est beaucoup plus faible que la lumière du jour, nous ne pouvons donc pas la voir à l’œil.
La lueur du crépuscule est essentiellement la même que la lueur du jour, mais seule la haute atmosphère est éclairée par le soleil. Le reste de l’atmosphère et l’observateur au sol sont dans l’obscurité. Ainsi, contrairement à la lueur diurne, la lueur crépusculaire est réellement visible à l’œil nu pour nous, au sol.
Chemiluminescence
La chimie derrière la lueur nocturne est différente. Il n’y a pas de lumière solaire qui brille sur l’atmosphère nocturne. Au lieu de cela, un processus appelé « chimiluminescence » est responsable de l’atmosphère rougeoyante.
La lumière du soleil dépose de l’énergie dans l’atmosphère pendant la journée, dont une partie est transférée aux molécules d’oxygène (par exemple O₂). Cette énergie supplémentaire fait que les molécules d’oxygène se déchirent en atomes d’oxygène individuels. Ce phénomène se produit notamment autour de 100 km d’altitude. Cependant, l’oxygène atomique n’est pas capable de se débarrasser facilement de cet excès d’énergie et agit donc comme un « stock » d’énergie pendant plusieurs heures.
Enfin, l’oxygène atomique parvient à se « recombiner », formant à nouveau de l’oxygène moléculaire. L’oxygène moléculaire libère alors de l’énergie, à nouveau sous forme de lumière. Plusieurs couleurs différentes sont produites, dont une émission verte « brillante ».
La lueur d’air repérée dans un cliché panoramique du Very Large Telescope. Beletsky, CC BY-SA
En réalité, la lueur nocturne verte n’est pas particulièrement brillante, c’est juste la plus brillante de toutes les émissions de lueur nocturne. La pollution lumineuse et le ciel nuageux empêcheront toute observation. Si vous êtes chanceux cependant, vous pourrez peut-être juste l’apercevoir à l’œil ou le capturer sur des photos à longue exposition.
À ne pas confondre avec les aurores
L’émission de lueur nocturne verte est très similaire au fameux vert que l’on voit dans les aurores boréales. Ce n’est pas surprenant puisqu’elle est produite par les mêmes molécules d’oxygène que les aurores vertes. Mais les deux phénomènes ne sont pas liés.
Les aurores se forment lorsque des particules chargées, comme les électrons, bombardent l’atmosphère terrestre. Ces particules chargées, qui sont parties du soleil et ont été accélérées dans la magnétosphère de la Terre, entrent en collision avec les gaz atmosphériques. Elles transfèrent de l’énergie, forçant les gaz à émettre de la lumière.
Mais ce n’est pas seulement le processus derrière eux qui est différent. Les aurores se forment dans un anneau autour des pôles magnétiques (connu sous le nom d’ovale auroral), alors que la luminescence nocturne est émise dans tout le ciel nocturne. Les aurores sont très structurées (en raison du champ magnétique de la Terre), alors que la lumière du jour est généralement assez uniforme. L’étendue des aurores est affectée par la force du vent solaire ; alors que l’airglow se produit tout le temps.
Pourquoi alors avons-nous eu beaucoup d’observations depuis le Royaume-Uni récemment, plutôt que tout le temps ? La luminosité de l’airglow est en corrélation avec le niveau de lumière ultraviolette (UV) émise par le soleil – qui varie dans le temps. La période de l’année semble également avoir un impact sur la force de l’airglow.
Pour maximiser vos chances de repérer l’airglow, vous voudrez prendre une photographie à longue exposition d’un ciel nocturne clair et sombre. L’airglow peut être repéré dans toute direction exempte de pollution lumineuse, à environ 10⁰-20⁰ au-dessus de l’horizon.
Nathan Case, associé de recherche principal en physique spatiale et planétaire, Université de Lancaster
Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l’article original.