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Bien qu’elle soit étudiée depuis plusieurs années, l’atmosphère terrestre réserve encore bien des surprises aux géophysiciens. C’est particulièrement le cas de la magnétosphère et de l’ionosphère, qui sont les parties de l’atmosphère interagissant avec les rayons cosmiques et les vents solaires. De récents résultats issus de deux missions différentes ont apporté de nouveaux détails sur la dynamique de ces régions atmosphériques.

Cette zone, à une altitude d’environ 80 à 645 kilomètres, regorge d’étranges phénomènes physiques que les scientifiques commencent à peine à comprendre. Dans l’ionosphère, les particules chargées libérées par le Soleil interagissent avec les gaz au sommet de l’atmosphère terrestre de façon intrigante.

Lors d’un stage à la NASA, Jennifer Briggs a repéré des images d’une aurore arctique (ou aurore boréale), qui montrait une étrange spirale. Ce tourbillon a suggéré une grande perturbation dans la magnétosphère, qui est la zone bordant l’ionosphère. Plus étrange encore, le Soleil n’avait pas libéré d’éruptions avant la perturbation.

Briggs, qui était alors à la recherche de la cause de cette formation, a parcouru les données de plusieurs sources : caméras, radars et mission magnétosphérique de la NASA (qui étudie cette partie de l’atmosphère). Et le résultat est surprenant.

Des variations gazeuses dues aux tempêtes solaires

Briggs et ses collègues ont découvert qu’une région appelée front de choc semblait provoquer la spirale, plutôt qu’une éruption solaire. Le choc se produit lorsque les particules énergétiques du Soleil rebondissent sur le champ magnétique terrestre. La NASA possède plus de données sur l’ionosphère que jamais ; en effet, l’agence a lancé deux nouvelles missions ciblant la région au cours de l’année écoulée.

aurore spirale

L’aurore spiralée observée par les géophysiciens. Crédits : Fred Sigernes/Kjell Henriksen Observatory

Le satellite Global-scale Observations of the Limb and Disk (GOLD) de l’agence a été lancé en janvier sur une orbite géostationnaire, à environ 35’000 km au-dessus de la Terre.

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GOLD a fait plusieurs découvertes intéressantes cette année. D’une part, il a permis aux scientifiques de constater que lorsqu’une tempête solaire frappe la Terre, l’oxygène atomique devient plus commun aux basses latitudes et plus rare aux hautes latitudes. Dans le même temps, la prévalence moléculaire de l’azote fait le contraire, diminuant aux basses latitudes et augmentant aux hautes latitudes.

Des résultats conformes aux modèles théoriques

Il a également montré ce qui arrive à l’ionosphère pendant les nuits et les éclipses solaires, lorsque l’énergie du Soleil ne frappe pas une région particulière de la Terre. Ici, l’atmosphère se refroidit, l’ionosphère s’amincit et les particules chargées finissent par se regrouper en crêtes autour de l’équateur magnétique terrestre.

Une deuxième mission de la NASA ciblant l’ionosphère, baptisée Ionospheric Connection Explorer (ICON), a été lancée le 10 octobre et a commencé les observations scientifiques le 1er décembre.

Sur le même sujet : Rare observation d’ondes de gravité parcourant l’atmosphère terrestre

changements ionosphere

Changements de densité et de localisation de la ionosphère durant plusieurs nuits. Crédits : GOLD/Robert Daniell

Lors de la même conférence de presse, durant laquelle Briggs et Eastes ont discuté de leurs travaux sur l’ionosphère, le directeur d’ICON, Thomas Immet de l’Université de Californie à Berkeley, a dévoilé certaines des données antérieures de la mission, rassemblées pendant que les ingénieurs mettaient en service et étalonnaient le vaisseau spatial.

ICON transporte trois imageurs différents pour étudier la façon dont les différents gaz qui composent l’atmosphère terrestre brillent à la lumière de notre Soleil. Jusqu’à présent, ces instruments ont retourné exactement le genre d’informations attendues par les scientifiques.

details ionosphere

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