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La belle aurore !

Les missions scientifiques (V)

A côté des satellites GEOS et autre NOAA qui relèvent de façon continue les flux de protons, électrons et autre rayonnements X à différentes longueurs d'ondes en vue d'établir des prévisions pour tout un panel d'activité, la communauté internationale a planifié la construction de nouveaux observatoires orbitaux spécialisés dans l'étude de l'environnement magnétosphérique depuis la mi-1996.

Après l’explosion au décollage du lanceur Ariane-5 qui transportait les quatre satellites du programme Cluster, la NASA réitéra l'expérience en envoya deux autres satellites (Wind et Solar) dans la magnétosphère terrestre, de même que le Japon (Geotail) tandis que l'ESA reconstruisit quatre nouveaux Cluster qu'elle envoya dans la magnétosphère en l'an 2000. Simultanément des stations terriennes effectuèrent des relevés à partir du sol, données qui sont aujourd'hui accessibles sur Internet à travers des institutions telles que la NOAA, la NASA ou l'UCLA. Nous y reviendrons.

A gauche, placé sur l'un des points de Lagrange d'équilibre gravitationnel, SOHO surveille attentivement l'activité solaire. A droite, les satellites Cluster2 se consacrent à l'analyse des interactions Terre-Soleil. Documents ESA.

Comme nous l'avons évoqué, en 2007 la NASA lança également la mission Themis comprenant 5 satellites destinés à étudier la magnétosphère et les aurores grâce auxquels les chercheurs comprennent aujourd'hui beaucoup mieux le comportement de la magnétosphère et l'influence du vent solaire sur la forme de la queue magnétique et la structure et la brillance des aurores.

En parallèle, l'observatoire solaire SOHO garde un oeil attentif sur l'activité solaire, surveillant entre autre chose les éjections de matière coronale qui sont à l'origine des perturbations magnétiques les plus tempétueuses dans l'environnement terrestre. De leur côté, les équipages successifs de la navette spatiale réalisent également des observations in situ, étant pratiquement les seuls à pouvoir voler à travers les aurores.

Grâce à ces programmes, les scientifiques comprennent un peu mieux la météorologie de la haute atmosphère.

Les aurores vues de la navette spatiale

Les astronautes embarqués à bord de la navette spatiale ont réalisé quelques images inédites d'aurores australes. Dans le sens horloger on observe à gauche, une aurore photographiée près de la constellation d'Orion le 10 avril 1994 par la mission STS-059; une draperie observée à 210 km d'altitude par la mission STS-068 en octobre 1994; une aurore australe évoluant entre 80-130 km d'altitude photographiée par la mission STS-039 le 6 mai 1991 et enfin une aurore photographiée à 130 km d'altitude. On aperçoit très distinctement sa distribution circulaire autour du pôle géomagnétique. Documents NASA/NIX.

Enfin, grâce au Télescope Spatial Hubble les astronomes de l'Université de Michigan et du JPL ont découvert des aurores sur Jupiter et Saturne. Leur activité semble suivre le même processus que celui que nous observons sur Terre, avec une apparition simultanée et quasi symétrique dans les deux hémisphères des deux planètes géantes. L'activité aurorale de Jupiter semble toutefois liée aux "relations électriques" qu'il entretient avec son satellite Io situé à 420000 km de distance.

L'intensité électrique de ces aurores est toutefois sans commune mesure avec ce que nous connaissons sur Terre et il serait très hasardeux d'envoyer un satellite explorer ce milieu. En effet, les ceintures de radiations contiennent des particules relativistes de forte énergie transportées par le vent solaire et accélérées par le champ magnétique de Jupiter. Ces particules de haute énergie sont capables de freiner la sonde spatiale et d'interrompre ses signaux de communications voire même de détruire l'électronique embarquée des satellites artificiels par leur impact ou effet électromagnétique. Aussi, pour éviter de détruire l'électronique de la sonde spatiale Juno qui visita Jupiter en 2016, les composants vitaux de la sonde furent protégés par une feuille de titane de 12 mm d'épaisseur et par mesure de sécurité les ingénieurs du JPL ont programmé ses 37 orbites autour de la planète géante de manière à ce que les trajectoires passent par les régions polaires pour éviter les ceintures de radiations qui s'étendent dans le plan équatorial de Jupiter.

Aurores sur Jupiter et Saturne

Depuis 1996 (mais les photos datent respectivement de décembre 2000 et du 28 janvier 2004), le Télescope Spatial Hubble a mis en évidence que Jupiter et Saturne présentaient en UV une intense activité aurorale fort similaire à celle que nous observons sur Terre (à droite). Les photos sont des compositages d'une image UV du pôle et d'une image classique en lumière blanche. Documents NASA/ESA/STScI et Earth Observatory.

Sciences appliquées

Pour être complet, rappelons que des recherches étaient effectuées en Alaska dans le cadre du programme HAARP (High frequency Active Auroral Research Program) sur la propagation des ondes réfléchies par les aurores et plus généralement sur la dynamique des plasmas. Comme l'a expliqué l'ARRL, ce projet a été annulé en mai 2013 faute de budget.

Contrairement à ce colporte la rumeur, HAARP n'était pas du tout une base militaire secrète entourée de fils barbelés et surveillée par des gardiers taciturnes et armés... Comme l'indiquait la pancarte placée à l'entrée du bâtiment situé sur la route qui relie Anchorage à Fairbanks, HAARP était un laboratoire de recherche sur l'ionosphère. Il était géré conjointement par l'USAG et l'Université d'Alaska. On y étudiait la propagation d'ondes longues modulées en amplitude (ELF) ainsi que des ondes-courtes comprises entre 2.8 et 10 MHz (HF).

HAARP utilisait un réseau de 180 antennes rayonnant verticalement afin d'effectuer des sondages verticaux ou obliques dans l'ionosphère. Il s'agit de dipoles croisés multi-bandes fonctionnant entre les bandes ELF et HF. Chaque antenne était capable d'émettre avec une puissance de 20 kW. La puissance totale rayonnée atteignait 3.6 MW PEP (3.89 MW ERP) et pouvait atteindre 27 MW PEP ! Occasionnellement les radioamateurs participèrent à ce projet en communiquant des rapports d'écoute lors de tests effectués sur 3.3, 3.39 et 6.99 MHz. Des sondages étaient également effectués entre 100 et 350 km de distance pour mesurer l'épaisseur de l'ionosphère.

A lire : L'USAF lève une partie du voile sur HAARP (sur le blog, 2007)

High frequency Active Auroral Research Program

A gauche, gros plan sur le réseau de 180 dipoles croisés utilisés pour les sondages HF du projet HAARP (qui cessa ses activités en mai 2013 mais devrait les reprendre en 2017). A droite, variation du flux de plasma (électrons) au cours de la journée du 31 juillet 2000. Documents HAARP/EVUT.

Si le projet HAARP n'est plus actif (il devrait reprendre ses activités en 2017, le DARPA, l'agence de recherche et développement de l'armée américaine finance d'autres projets militaires.

Citons par exemple le projet d'ionisation de l'ionosphère dans le cadre du programme IDS, l'aveuglement infrarouge des satellites militaires, les communications avec les sous-marins de la Navy, l'étude du relief caché par les sédiments ou les modifications du climat, sans parler de l'étude propre de l'ionosphère (dynamique des couches ionosphériques, propagation des signaux et du bruit, interactions terre-soleil, etc) afin d'améliorer la représentation du modèle IRI qui représente l'ionosphère de référence.

Plusieurs programmes sont déjà bien avancés et auront certainement des retombées concrètes dans les décennies à venir. Mais il va sans dire que certaines de ces recherches sont critiquées par différents groupements d'opposants, y compris par ceux qui pensent que les ondes hertziennes réchauffent l'atmosphère... Mais ils oublient que les milliers d'orages qui se produisent sur Terre chaque jour y contribuent bien plus, et plus encore depuis que l'on a découvert qu'ils émettaient des jets de plasma dans la stratosphère. Tout ceci nous écartant toutefois de notre sujet, je vous propose de vous reporter à des sites Internet traitant de ces matières pour plus d'information.

Les AstroAlertes et autres bulletins

Plusieurs bulletins d'information relatifs à l'activité solaire et géomagnétique sont accessibles aux amateurs moyennant une souscription gratuite à des serveurs spécialisés.

Les observateurs passionnés par l'étude du Soleil et des aurores sont invités à surveiller l'activité des régions actives ainsi que des groupes de taches solaires très chaudes et étendues et de reporter leurs observations au Solar Terrestrial Dispatch américain. Cette activité vous permettra de surveiller le Soleil pratiquement en temps réel et de prévoir ses interactions avec le champ géomagnétique.

Cary Oler qui gère ce site attend également vos observations d'aurores et vous encourage à adresser vos rapports par e-mail au Spacew, le fameux "Solar Terrestrial Dispatch".

Ce centre vous permet également de recevoir gratuitement par e-mail les alertes annonçant de potentielles tempêtes géomagnétiques. L' inscription au Spacew s'effectue par le biais de Sky & Telescope.

Voici par exemple un extrait d'alerte de tempête géomagnétique de classe G2 (modérée) reçu par e-mail :

Le serveur de listes du Space Environment Center (SEC), section solaire, vous propose également plusieurs listes de souscriptions, les unes relatives aux alertes, les autres aux prévisions géomagnétiques, etc. Pour vous inscrire aux alertes relatives à l'activité solaire par exemple, il suffit d'envoyer un e-mail à l'adresse majordomo@dawn.sec.noaa.gov et de préciser dans le corps du texte : subscribe alerts-list.

Un message plus général est également accessible via le site NASA Science News qui vous propose plusieurs fois par semaine des articles sur l'astronomie et ses sciences connexes. Spaceweather vous informe également par souscription, par téléphone ou en vous connectant sur son site des derniers événements solaires touchant l'environnement terrestre.

Enfin, Astronomy.com vous propose également un abonnement gratuit à 10 bulletins qui vous permettront de connaître le statut de nombreux phénomènes en relation avec l'activité solaire et géomagnétique. Cliquer sur la bannière pour vous inscrire :

Si pour les besoins d'une étude vous désirez plus d'information sur l'activité solaire et géomagnétique, je vous conseille vivement de réagir dans les jours qui suivent une manifestation d'envergure afin d'obtenir des mesures en ligne. En effet, si vous attendez trop longtemps (plus de 5 jours) vous devrez consulter les archives ou effectuer des requêtes e-mail sur les serveurs Majordomo avec le risque de perdre beaucoup de temps ou de retrouver difficilement l'objet de vos recherches. Dans tous les cas reportez-vous aux sites suivants :

Sur l'état de la haute atmosphère

Actualités

SpaceWeather.com

SpaceWeatherLive

Statut en temp-réel

HF Radio propagation

Live aurora display

Aurora Webcam

Données du SWPC

WWV

Propagation & indices

The Sun Today

Données scientifiques

Progression de la gray line

Aurora Alerts

Spacew (Soleil, space wx...)

Prediction 160 meters

Prévisions, Bulletins, Alertes

Dashboard

& Magnetopause DynMod

Poker Flat Research Range

Aurora forecast

NGDC-NOAA Space Physics

U.Berne - Carte ionosphérique

Ionogrammes : IPS (VK), Belgique

Etats-Unis : NGDC, SEC

IPS Radio & Space Services

Fadings and Blackouts

UCLA SSC-IGPP

Vent solaire des 7 derniers jours

Int'l Solar Terrestrial Physics

G4FKH

W1AW

RAC

F-Layer Propagation Predictions

ARRL Propagation Bulletins

HF Propagation forecasts for SWLs

Vous trouverez également à la dernière page d'autres liens vers des sites iconographiques consacrés aux aurores polaires.

Si malgré cela vous ne trouvez pas en ligne les données qui vous conviennent, le logiciel de propagation HF DX ToolBox vous permet de recevoir en temps-réel les derniers bulletins de prévisions de l'activité solaire ainsi que les bulletins d'alertes solaires et géomagnétiques moyennant une connexion Internet. 

Consultez également la rubrique software où vous trouverez un aperçu du logiciel STD SWIM du Solar Terrestrial Dispatch (Spacew). Ce logiciel vous permet de recevoir sur votre ordinateur les images satellites et les graphiques élaborés par les centres de recherches afin de surveiller l'activité solaire et géomagnétique. Ce logiciel vous permet également de recevoir d'autres données (géophysique, météo, etc.).

Avec cette mine d'information vous ne pouvez plus rater la prochaine aurore, si ce n'est pour des raisons météos, et encore dans ce cas EarthBrowser ou STD SWIM vous aura prévenu !

Sur base de ce que nous savons à présent sur la phénoménologie des aurores, étudions un cas pratique et voyons quelles furent les événements à l'origine des belles aurores que nous avons observé le 6 avril 2000 et dont vous trouverez une galerie d'images dans les dernières pages.

Prochain chapitre

Rapport sur la tempête géomagnétique du 6 avril 2000

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