La thermosphère se situe au-dessus de la mésosphère et s'étend d'environ 90 à 500 km d'altitude. Au-dessus de la thermosphère se trouve l'exosphère.
Navigation des services
Recherche
Structure verticale de l'atmosphère
Thermosphère
L'augmentation de la température dans la thermosphère est principalement due à l'absorption du rayonnement UV extrême, mais la mesure de la température dans son sens classique ne peut plus être utilisée que partiellement en raison de la diminution de la masse des particules avec l’altitude. Dans l'exosphère située au-dessus, les particules de gaz sont si éloignées les unes des autres qu'elles n'entrent plus en collision et peuvent s'échapper dans l'espace depuis cette région extrême de l'atmosphère.
C'est au sein de la thermosphère que se produit le phénomène céleste des aurores boréales. L'origine de ce phénomène se trouve toutefois dans le champ magnétique de la Terre, respectivement dans les particules solaires qui le frappent. Pour être précis, les aurores polaires se produisent donc dans l'ionosphère, qui correspond en grande partie à la thermosphère, mais qui s'étend sur quelques kilomètres dans la mésopause.
Aurores boréales (ou plus exactement aurores polaires)
Les aurores boréales sont le résultat d'une forte activité solaire. Le Soleil émet alors de grandes quantités de particules chargées électriquement (électrons et ions). Ces électrons et protons libérés sont normalement retenus par le champ magnétique du Soleil. Mais les taches noires qui se forment sur le Soleil provoquent une réorganisation temporaire du champ magnétique. Les lignes de champ se rompent alors et les particules chargées sont projetées de manière explosive dans l'espace. Celles-ci atteignent la Terre en un à cinq jours environ. Le mouvement de ces particules à travers l'espace est appelé « vent solaire ».
Les particules émises par le soleil sont déviées vers le nord ou vers le sud par le champ magnétique de la Terre au-dessus de l'équateur. Lors de la déviation, les particules sont accélérées en direction des pôles et sont finalement transportées vers la surface de la Terre en passant par les régions polaires. La collision des particules solaires avec les molécules d'oxygène et d'azote dans l'atmosphère terrestre proche des pôles est à l'origine des aurores boréales.
Autour du pôle Nord, on parle d'aurores boréales et autour du pôle Sud, d’aurores australes.
Les aurores polaires se produisent généralement entre 100 et 400 km, dans des cas extrêmes jusqu'à 600 km au-dessus de la surface de la Terre. Leur couleur dépend de l'atome que la particule solaire rencontre et du niveau d'énergie du vent solaire :
- Rouge : généralement à des altitudes comprises entre 300 et 400 km, en raison des atomes d'oxygène. Couleur la plus probable sous nos latitudes.
- Vert : à une altitude de 100 à 300 km, en raison des atomes d'oxygène. Couleur la plus fréquente (limitée aux hautes latitudes en raison de l'altitude et de la courbure de la Terre).
- Rose : à une altitude d'environ 100 km, en raison d'atomes d'azote
- Bleu et violet : en raison de la présence de molécules d'hydrogène et d'hélium. A peine perceptible à l'œil nu.
Pour l'œil humain, les aurores boréales n'apparaissent que rarement dans des couleurs aussi intenses. Ce n'est qu'après environ 20 minutes d'adaptation que se forment les cellules de la vision nocturne, qui nous permettent de mieux voir dans l'obscurité. Les photos offrent des résultats plus rapides et plus colorés, car les appareils photo sont plus sensibles à la lumière. En utilisant un temps d'exposition aussi long que possible, il est possible de photographier les aurores boréales même lorsqu'elles sont moins intenses.
Éjection de masse coronale
Le Soleil éjecte en permanence des particules chargées électriquement, qui sont projetées dans l'espace à une vitesse de 300 000 à 400 000 m/s. De temps en temps, la surface du Soleil est agitée par des trous coronaux et des taches solaires. Les premiers provoquent une nette accélération du vent solaire (700'000 m/s), ce qui peut entraîner une intense activité aurorale. Les taches solaires qui apparaissent à la surface du Soleil entraînent à leur tour des éruptions solaires plus fréquentes. La matière solaire est alors éjectée dans l'espace, ce que l'on appelle l'éjection de masse coronale (Coronal Mass Ejection CME). L'arrivée des CME à proximité de notre planète peut provoquer des tempêtes magnétiques qui entraînent des aurores boréales jusqu'aux latitudes moyennes.
Le Soleil connaît un cycle de 11 ans avec un minimum et un maximum d'activité. Celle-ci peut être mesurée visuellement par le nombre de taches solaires à la surface. En phase d'activité minimale, le Soleil est dépourvu de taches, alors qu'en phase d'activité élevée, des dizaines de taches recouvrent sa surface. Les CME sont alors également nombreuses, ce qui augmente la probabilité de tempêtes magnétiques et d’aurores boréales intenses.
Les aurores boréales sont-elles dangereuses ?
Le champ magnétique terrestre génère de fascinantes aurores boréales, mais il nous protège également contre les rayons cosmiques potentiellement mortels. Lorsque les tempêtes magnétiques sont très intenses, elles peuvent s'avérer dangereuses, non pas directement pour notre santé, mais pour les appareils électroniques. Les réseaux électriques, les communications radio et les satellites peuvent être perturbés. Les coupures de courant ou les défaillances de navigation (satellites) entraînent d'autres pannes, qui peuvent entraîner des conséquences considérables.
Peut-on prévoir les aurores boréales ?
La surveillance, la recherche et la prévision des tempêtes magnétiques sont importantes en raison de leurs dangers potentiels. Par exemple, la NOAA américaine ainsi que le Service météorologique britannique exploitent un centre de prévision de la météo spatiale. Ils établissent des prévisions d'aurores boréales, qui sont très difficiles à prévoir à court terme en raison de leur grande complexité. Mais il existe aujourd'hui de nombreuses applications qui prédisent la probabilité d'observations
Aurores boréales en Suisse
Depuis 2020, les observations d'aurores boréales ont considérablement augmenté en Suisse, bien que le pays se trouve à environ 5000 km du pôle Nord. En 2020, l'activité solaire a atteint son niveau le plus bas, marquant le début d'un nouveau cycle de 11 ans. Au cours des années suivantes, le nombre de tempêtes solaires n'a cessé d'augmenter, pour atteindre son apogée vers 2025.
Des tempêtes solaires intenses sont à l'origine de l'apparition des aurores boréales en Suisse. Elles ont un impact considérable sur le champ magnétique terrestre et peuvent même le déformer. En conséquence, les lignes de force du champ magnétique ne se terminent pas exactement aux pôles, mais un peu plus au sud, ce qui élargit la zone dans laquelle les particules solaires peuvent interagir avec l'atmosphère. Le 10 mai 2024, les aurores boréales ont même pu être observées dans la région méditerranéenne.