La NASA enverra deux fusées vers les aurores boréales pour étudier comment notre planète échange de l’énergie avec l’espace

Les aurores boréales sont l’un des sites les plus spectaculaires sur Terre, mais les astronomes sont tout aussi intéressés par la science qui les sous-tend.

Maintenant, la NASA a révélé son intention de faire voler deux fusées à travers eux, pour étudier comment notre planète échange de l’énergie avec l’espace qui l’entoure.

Les aurores boréales, également connues sous le nom d’aurores boréales, se produisent à la frontière entre l’atmosphère neutre qui enveloppe notre planète et la matière électriquement réactive connue sous le nom de plasma qui constitue l’espace.

Parfois, lorsque des particules chargées électriquement de l’espace se déversent dans notre atmosphère, elles entrent en collision avec les particules neutres et les embrasent, ce qui produit les belles vagues de lumière dansantes que nous voyons dans le ciel.

Cependant, les aurores agitent également la couche limite plus large, et c’est l’impact sur cette couche que la NASA espère étudier lors de sa prochaine mission INCAA (Ion-Neutral Coupling during Active Aurora).

Une animation conceptuelle montrant des électrons voyageant le long des lignes de champ magnétique de la Terre, entrant en collision avec des particules dans l’atmosphère terrestre pour déclencher l’aurore

QUE SONT LES AURORES ET QU’EST-CE QUI DÉCLENCHE LES ÉTONNANTS AFFICHAGES NATURELS ?

Les aurores boréales et australes sont des spectacles de lumière naturelle déclenchés dans notre atmosphère, également connus sous le nom d’« aurores ».

Il existe deux types d’aurores boréales : les aurores boréales, qui signifient « l’aube du nord », et les aurores australes, « l’aube du sud ».

Les écrans s’allument lorsque des particules solaires chargées électriquement pénètrent dans l’atmosphère terrestre.

Habituellement, les particules, parfois appelées tempête solaire, sont déviées par le champ magnétique terrestre.

Mais lors de tempêtes plus fortes, ils pénètrent dans l’atmosphère et entrent en collision avec des particules de gaz, notamment de l’hydrogène et de l’hélium.

Ces collisions émettent de la lumière. Les parades aurorales apparaissent dans de nombreuses couleurs bien que le vert pâle et le rose soient courants.

«En tant qu’habitants de la troposphère, la couche atmosphérique la plus basse de la Terre, nous sommes habitués à un air composé de particules neutres. L’oxygène et l’azote que nous respirons sont des atomes et des molécules magnétiquement équilibrés avec tous leurs électrons pris en compte », explique la NASA.

«Mais à des centaines de kilomètres au-dessus de nous, notre air commence à changer fondamentalement de caractère. Stimulés par les rayons non filtrés du Soleil, les électrons sont extraits de leurs atomes, qui prennent alors une charge positive.

“Un gaz autrefois neutre se transforme en un état de matière électriquement réactif appelé plasma.”

Il n’y a pas de coupure brutale là où le gaz neutre se termine et le plasma commence ; à la place, il existe une couche limite étendue où les deux types de particules se mélangent.

Les vents quotidiens et les perturbations magnétiques envoient les particules voler dans différentes directions, les faisant parfois entrer en collision et libérer de l’énergie.

«La friction est une excellente analogie», a déclaré Stephen Kaeppler, professeur adjoint de physique et d’astronomie à l’université Clemson en Caroline du Sud et chercheur principal de la mission INCAA.

«Nous savons tous que nous nous frottons les mains, vous allez avoir de la chaleur. C’est la même idée de base, sauf que nous avons plutôt affaire à des gaz maintenant.

Lorsque des aurores sont ajoutées au mélange, la quantité de friction augmente d’un cran, selon Kaeppler.

“C’est comme prendre d’assaut le terrain de football après un match universitaire”, a-t-il déclaré.

«Les gens en haut du stade courent vers le terrain et à mesure que vous vous rapprochez du terrain, la foule devient de plus en plus épaisse. Il en est ainsi pour les électrons face à la densité neutre croissante de la haute atmosphère.

Lorsque des particules chargées électriquement de l'espace se déversent dans notre atmosphère, elles entrent en collision avec des particules neutres et les embrasent, ce qui produit les belles vagues de lumière dansantes que nous voyons dans le ciel (stock image)

Lorsque des particules chargées électriquement de l’espace se déversent dans notre atmosphère, elles entrent en collision avec des particules neutres et les embrasent, ce qui produit les belles vagues de lumière dansantes que nous voyons dans le ciel (stock image)

La mission INCAA consistera à envoyer deux petites “fusées-sondes” jusqu’aux confins de l’espace pendant que les aurores sont au-dessus.

Les fusées-sondes sont de petits lanceurs conçus pour monter dans l’espace pendant quelques minutes de mesures avant de retomber sur Terre, ce qui les rend parfaitement adaptées à l’étude de phénomènes brefs et transitoires comme les aurores boréales.

En montant, la première fusée libérera des “traceurs de vapeur” – des produits chimiques colorés similaires à ceux utilisés dans les feux d’artifice – avant d’atteindre son altitude maximale d’environ 186 miles.

Les traceurs de vapeur créent des nuages ​​visibles que les chercheurs peuvent voir depuis le sol, traçant les vents dans l’atmosphère neutre, comme si on laissait tomber un colorant alimentaire dans un évier rempli d’eau pour voir comment l’eau se déplace.

La deuxième fusée sera lancée peu de temps après, atteignant environ 125 miles d’altitude pour mesurer la température et la densité du plasma dans et autour de l’aurore.

Kaeppler espère que ces données éclaireront la façon dont les aurores déplacent la couche limite où l’air électrifié rencontre le neutre – qu’il s’agisse de le pousser plus loin vers le sol, de l’élever plus haut ou de le replier sur lui-même.

«Tous ces facteurs en font un problème de physique intéressant à examiner», a déclaré Kaeppler.

La fenêtre de lancement de la mission INCAA s’ouvre au Poker Flat Research Range à Poker Flat, en Alaska, le 23 mars.

LES ORAGES SOLAIRES PRESENTENT UN DANGER NECIDE POUR LES ASTRONAUTES ET PEUVENT ENDOMMAGER LES SATELLITES

Tempêtes solairesou activité solaire, peut être divisée en quatre composants principaux qui peuvent avoir des impacts sur Terre :

  • Éruptions solaires: Une grande explosion dans l’atmosphère du soleil. Ces éruptions sont constituées de photons qui voyagent directement depuis le site de l’éruption. Les éruptions solaires n’impactent la Terre que lorsqu’elles se produisent du côté du soleil faisant face à la Terre.
  • Éjections de masse coronale (CME): De gros nuages ​​de plasma et de champ magnétique qui jaillissent du soleil. Ces nuages ​​peuvent éclater dans n’importe quelle direction, puis continuer dans cette direction, labourant le vent solaire. Ces nuages ​​ne provoquent des impacts sur la Terre que lorsqu’ils sont dirigés vers la Terre.
  • Flux de vent solaire à grande vitesse: Ceux-ci proviennent de trous coronaux sur le soleil, qui se forment n’importe où sur le soleil et généralement seulement lorsqu’ils sont plus proches de l’équateur solaire, les vents frappent la Terre.
  • Particules énergétiques solaires: Particules chargées à haute énergie supposées être libérées principalement par des chocs formés à l’avant des éjections de masse coronale et des éruptions solaires. Lorsqu’un nuage CME traverse le vent solaire, des particules énergétiques solaires peuvent être produites et parce qu’elles sont chargées, elles suivent les lignes de champ magnétique entre le Soleil et la Terre. Seules les particules chargées qui suivent les lignes de champ magnétique qui coupent la Terre auront un impact.

Bien que ceux-ci puissent sembler dangereux, les astronautes ne sont pas en danger immédiat face à ces phénomènes en raison de l’orbite relativement basse des missions habitées.

Cependant, ils doivent se préoccuper de l’exposition cumulée lors des sorties dans l’espace.

Cette photo montre les trous coronaux du soleil sur une image radiographique.  L'atmosphère solaire externe, la couronne, est structurée par de puissants champs magnétiques qui, lorsqu'ils sont fermés, peuvent provoquer la libération soudaine et violente de l'atmosphère de bulles de gaz et de champs magnétiques appelés éjections de masse coronales.

Cette photo montre les trous coronaux du soleil sur une image radiographique. L’atmosphère solaire externe, la couronne, est structurée par de puissants champs magnétiques qui, lorsqu’ils sont fermés, peuvent provoquer la libération soudaine et violente de l’atmosphère de bulles ou de langues de gaz et de champs magnétiques appelés éjections de masse coronales.

Les dégâts causés par les tempêtes solaires

Les éruptions solaires peuvent endommager les satellites et avoir un coût financier énorme.

Les particules chargées peuvent également menacer les compagnies aériennes en perturbant le champ magnétique terrestre.

De très grandes éruptions peuvent même créer des courants dans les réseaux électriques et couper l’approvisionnement en énergie.

Lorsque les éjections de masse coronale frappent la Terre, elles provoquent des tempêtes géomagnétiques et des aurores boréales renforcées.

Ils peuvent perturber les ondes radio, les coordonnées GPS et surcharger les systèmes électriques.

Un afflux important d’énergie pourrait s’écouler dans les réseaux électriques à haute tension et endommager de façon permanente les transformateurs.

Cela pourrait fermer les entreprises et les foyers du monde entier.

Source : NASA – Tempête solaire et météo spatiale

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