Toute planète qui possède un champ magnétique et une atmosphère peut exhiber des aurores à proximité de ses pôles magnétiques. Sur Terre, c’est le vent solaire qui est à l’origine des aurores, ses particules énergétiques étant acheminées et accélérées depuis la magnétosphère vers le sommet de l’atmosphère.
Ces particules interagissent avec les neutres, telles que l’azote moléculaire N2 et l’oxygène atomique O. La désactivation de ces particules crée les aurores boréales, du rayonnement émis à des longueurs d’onde spécifiques qui dépendent de la nature des atomes/molécules excités. Les émissions de lumière rouge et verte, à 630.0 nm et 557.7 nm respectivement, proviennent de O à des altitudes au-delà de 100 km. Les particules plus énergétiques peuvent atteindre des altitudes en dessous de 100 km et interagir avec N2, donnant lieu à des émissions à 427.8 nm.
PLIP en quelques mots
Récemment, nous avons développé de nouveaux instruments dédiés à la mesure d’une propriété spécifique des aurores boréales : leur polarisation, qui réfère à la direction préférentielle selon laquelle la lumière vibre. La polarisation se produit quand une asymétrie ou une anisotropie est présente, soit dans la source de la lumière ou le long du trajet vers l’observateur.
Dans le cas des émissions aurorales, la polarisation pourrait être due aux électrons qui précipitent de la magnétosphère et qui sont alignés avec le champ magnétique, ou aux courants de Pedersen et Hall qui ferment le circuit électrique auroral dans l’ionosphère. Bien que l’origine soit toujours débattue, cette nouvelle observable pourrait conduire à mieux comprendre les mécanismes produisant les aurores, améliorer notre compréhension de la haute atmosphère, et être utile pour des applications de météo spatiale.
Pour améliorer notre compréhension du phénomène, nous avons développé PLIP (Polar Lights Imaging Polarimeter), un imageur constitué de quatre caméras commerciales identiques, équipées de filtres polariseurs fixes et de filtres interférentiels étroits centrés sur les trois principales raies aurorales. Les caméras possèdent un grand champ de vision de 44° x 30°, qui nous permet de mesurer la polarisation d’une grande portion des arcs auroraux ou des aurores diffuses.
Durant l’hiver 2022-2023, trois campagnes d’observations ont été organisées à l’observatoire de Skibotn en Norvège où PLIP a pu acquérir de nombreuses données utiles, en parallèle avec d’autres instruments d’observation. Ces données sont actuellement en cours d’analyse, un exemple étant montré sur la figure 2. En particulier, nous cherchons si l’orientation de la polarisation à grande échelle (visible avec PLIP dans son champ de vision large) est liée à l’orientation des courants alignés ou ionosphériques.
