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La belle aurore !

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Le flux de protons et d'électrons (VIII)

Des protons d'une énergie supérieure à 10 MeV atteignirent l'orbite géosynchrone le 4 avril à 20h55 TU avec un niveau d'au moins 10 pfu (protons/cm2.sec.sr). Le 5 avril à 6h53 TU leur densité atteignit 55 pfu pour se terminer le 6 avril à 1h55 à une valeur dix fois inférieure et revenir à une situation quasi normale le 7 avril dans l'après-midi. Une absorption polaire (PCA) fut enregistrée le 5 avril à 6h53 TU, atteignant un maximum de 2.2 dB à 9h50 TU et se termina à 18h07 TU.

Variations du flux de protons de 1, 10 et 30 MeV du 4 au 8 avril 2000. Document SEC-NOAA adapté par l'auteur.

Le flux d'électrons supérieur à 2 MeV fut normal à modéré au niveau de l'orbite géosynchrone durant cette période. Le flux maximum ne dépassa pas 1000 électrons/cm2.sec.sr. On observa toutefois une décroissance rapide du flux d'électrons quelques heures après le choc du vent solaire sur la magnétosphère terrestre.

Variation du flux d'électrons et de la composante Hp du champ magnétique (parallèle à l'axe de rotation de la Terre) du 3-10 avril 2000. Notez le 6 avril vers 16h l'augmentation soudaine de la force du champ magnétique (en nT) suite au passage de l'onde de choc du vent solaire. Document SEC-NOAA.

Variation des composantes du champ géomagnétique

Le champ magnétique terrestre est orienté selon quatre composantes, Hn (pointant vers le Nord), He (pointant vers l'est), Hp (pointant vers la Terre) et Ht (la magnitude totale du champ). La magnétosphère de la Terre est compressée côté Soleil sous la pression du vent solaire et étirée du côté nocturne. En raison de cette asymétrie et étant donné que le satellite GOES tourne autour de la Terre sur une orbite géosynchrone, le champ magnétique calme accuse une légère sinusoïde. C'est la raison pour laquelle le satellite doit traverser la ligne du midi local (la ligne Terre-Soleil) tard dans la journée (vers 22h TU). Les effets des tempêtes magnétiques secondaires (qui provoquent la précipitation des particules et créent les aurores) se produit alors près du minimum du champ total Ht.

Le 6 avril vers 16h TU, le satellite GEOS-10 placé sur une orbite géosynchrone enregistra de large variations. Du fait de la forte pression engendrée par le vent solaire à cette époque, la sonde (qui est placée près du midi local) quitta la magnétosphère. En d'autres mots, le champ magnétique de la Terre était tellement comprimé que la magnétopause (la limite entre l'onde de choc provoquée par le vent solaire et le champ magnétique terrestre) traversa l'orbite géosynchrone, permettant au satellite GEOS d'observer directement l'onde de choc du vent solaire !

Variation des composantes du champ magnétique terrestre au niveau de l'orbite géosynchrone du 4-7 avril 2000. Noter lors du passage de l'onde de choc du vent solaire le 6 avril vers 16h TU un changement brutal d'orientation de la composante Hn (en bleue, pointant vers le sud). Document SPIDR-NGDC-NOAA.

Par ailleurs, en temps normal la composante Hn du champ magnétique (courbe bleue) est presque toujours orientée vers le nord (puisque le champ géomagnétique dans la magnétosphère est également orienté vers le nord) tandis que dans le vent solaire, le champ magnétique peut avoir n'importe quelle direction en raison de la rotation solaire. Le 6 avril vers 16h TU la composante Hn changea totalement de direction, pointa vers le sud et s'amplifia. Le satellite venait de quitter la magnétosphère et se trouvait dans l'onde de choc du vent solaire. Cette situation peut être problématique pour certains satellites qui s'alignent par rapport au champ géomagnétique au moyen de magnéto-couples (magnetotorquers).

Au passage de la CME le 6 avril vers 16h TU, la magnétosphère accusa une forte compression qui provoqua une augmentation du champ magnétique total (courbe rouge). Il s'ensuivit des tempêtes géomagnétiques. Cette activité géomagnétique déterminée par plusieurs systèmes de courants (cf. page 3) accusa une oscillation quasi périodique liée à l'activité complexe qui se produit en permanence dans ces "circuits électriques" qui se referment dans l'ionosphère.

Les perturbations géomagnétiques

Le 4 avril 2000, le champ magnétique terrestre fut affecté par des événements antérieurs dont les effets ne dépassèrent pas l'indice K=6 à 03h TU pour retomber à la valeur K=4 qui se maintena jusqu'au soir du 6 avril. Ces perturbations furent liées aux fluctuations de la composante Bz du vent solaire citée précédemment.

L'indice K (ou sa moyenne Kp) qui mesure l'effet des particules solaires sur le champ géomagnétique atteignit l'indice 8 (sur les 9 de l'échelle) durant la nuit du 6 au 7 avril 2000, accusant une progression très rapide vers 16h TU lorsque l'onde choc du vent solaire percuta la magnétosphère terrestre, celle-ci accusant une compression bien visible sur les images animées de l'IGPP.

Variation de l'indice Kp à partir des données temps réel enregistrées par les magnétomètres au sol répartis dans l'hémisphère nord (CA, USA, UK). Noter la brusque progression le 6 avril à 16h TU. Document SEC-NOAA.

Cet accroissement soudain de la force magnétique fut suivi de la phase principale de la tempête géomagnétique qui se manifesta par les premières aurores le 6 avril dès 12h TU en Alaska, qui s'étendront au Canada puis au Nord de la Scandinavie avec des extensions jusqu'au Texas (El Paso, 32°N), en Ecosse et jusque dans le nord de la France. 

Cette activité persista jusqu'au 7 avril à 3h TU. La tension engendrée par ce phénomène atteignit 109 kV vers 17h TU. La tempête géomagnétique fut même sévère le 7 avril toujours en réaction à la CME émise par le Soleil deux jours plus tôt. Un calme relatif régna ensuite dans la magnétosphère avec quelques activités isolées dans les latitudes élevées le 8 avril 2000.

Cliquer sur l'image pour lancer l'animation (4.8MB) Document Superdarn et PFRR.

Au maximum de leur activité (la nuit du 6 au 7 avril 2000), dans les régions nordiques les aurores atteignirent la classe III. Bien que les données et les photos ne permettent pas de l'attester, il est probable que localement les grandes draperies et les bandes les plus brillantes portaient des ombres (classe IV). Pour rappel, cette nuit là, la Lune n'était éclairée qu'à 4 %; elle était âgé de 2 jours et formait un très fin croissant.

Une tel déploiement d'énergie rappelle le fameux évènement de Carrington survenu en 1859 (cf. le Soleil) où les aurores furent tellement brillantes qu'elles réveillèrent des mineurs checheurs d'or dans les montagnes Rocheuses (cf. l'article de Scientific American publié en 2008).

Voyons à présent quelques images exceptionnelles recueillies durant ce phénomène d'avril 2000 et comment photographier les aurores.

Prochain chapitre

Les aurores en images

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