Body text
Les aurores sont la manifestation la plus spectaculaire des interactions complexes entre le vent solaire et la magnétosphère et l’ionosphère de la Terre.
Elles sont généralement étudiées au moyen d’observations radar ou optiques. La plupart des instruments optiques utilisent des caméras et des filtres RGB ou très étroits qui procurent une vue précise du phénomène mais seulement à quelques longueurs d’onde spécifiques (ou pour des raies en émission spécifiques). Il existe très peu de spectrographes auroraux dans le monde, capable de couvrir simultanément plusieurs émissions aurorales dans une large gamme de longueur d’ondes.
On peut citer les instruments:
- MISS2 (The Meridian Imaging Svalbard Spectrograph) et ASG (Auroral SpectroGraph) à Svalbard (situé à l’intérieur de la « calotte polaire »),
- les 2 spectrographes TREx (TRansition Region Explorer) au Canada (un situé dans l’ovale auroral et l’autre situé plus proche de l’équateur),
- et enfin un spectrographe supplémentaire à la station chinoise ZhongChen en Antarctique.
Il y avait dès lors un besoin fort d’installer un tel spectrographe dans l’ovale auroral en Scandinavie. De plus, un tel instrument peut aussi lever une partie du voile sur les mystérieuses émissions aurorales d’un continu, souvent associées avec des aurores très intenses et dynamiques.
Set up
Pour toutes ces raisons, nous avons installé en octobre 2023 l’instrument ASIS (Auroral Spectrograph In Skibotn) à l’observatoire de Skibotn, une collaboration entre BIRA-IASB (Belgique) et IPAG (France) qui ont financé l’instrument, et UiT (Norvège) qui l’héberge.
ASIS utilise une petite lunette astronomique pointant le long de la ligne de champ magnétique locale pour capturer la lumière aurorale dans un champ de vue circulaire de 4 degrés (voir Figure 1). La lumière est ensuite dirigée dans une fibre optique et focalisée sur la fente ajustable d’un spectrographe équipé d’une tourelle contenant 3 réseaux. Le réseau sélectionné sépare la lumière incidente et produit un spectre auroral sur une caméra CCD refroidie au moyen d’un Peltier.
Observations
Depuis octobre 2023, ASIS a acquis des données de manière continue, sans aucun échec, et ce en dépit des conditions arctiques très difficiles. L’instrument est complètement automatisé, démarrant et terminant les observations respectivement après le coucher et avant le lever du soleil. Il est aussi contrôlable à distance, ce qui permet de modifier par exemple le choix du réseau, le temps d’exposition ou encore la largeur de la fente. Jusqu’à présent, les données ont été obtenues avec un réseau de 300 traits/mm et une largeur de fente de 100 mm, fournissant un domaine spectral couvrant environ de 400 à 700 nm avec une résolution spectrale de ~ 0.3 nm. ASIS a été calibré sur site en février et en octobre 2024 en utilisant des lampes calibrées dans le B.RCLab. Les données sont transférées automatiquement chaque jour et archivées à BIRA-IASB. Après calibration, elles deviennent disponibles sur le site Auroral Spectrograph In Skibotn.
Un exemple de spectre obtenu avec ASIS durant un sous-orage géomagnétique est montré à la Figure 2. Il démontre la richesse du spectre en plus des habituelles raies aurorales intenses à 427.8 nm (bleu), 557.7 nm (vert) et 630.0 / 636.4 nm (rouge). Un zoom en intensité (échelle verticale) a été réalisé pour rendre clairement visible les autres raies et bandes en émission.
AIS est actuellement le seul spectrographe situé dans l’ovale aurorale en Scandinavie. De plus, l’observatoire de Skibotn est situé à seulement 2 km du site principal du futur radar EISCAT_3D. ASIS va dès lors fournir des données extrêmement importantes et complémentaires des futures données du radar mais aussi d’autres instruments optiques situés sur le site, ouvrant ainsi la possibilité à de nombreuses collaborations.
