par certaines nuits d'hiver sans lune et sans nuages vous pouvez admirer près du cercle polaire les lumières du Grand Nord le discrète Aurore ces dragons lumineux parfois rouges souvent vert fascine par leur beauté quand il couvre les cieux [Musique] pour le peuple Sami c'est un grand renard qui dans son déplacement l'est répand une poussière lumineuse et céleste [Musique] pour les fier scandinaves c'est la lune qui lui sur les armures concave des féroces Valkyries quand elles emmènent l'âme des guerriers décédés dans la cité-jardin du Grand Palais d'Odin au programme aujourd'hui couche d'ozone atmosphère bouclier magnétique atome
et vent solaire beaucoup de questions se posent autour des aurores boréales pourquoi de telles couleurs pourquoi apparaissent-elles autour des pôles mais pas directement sur l'épaule eux-mêmes et si elles sont provoquées par des particules venues du soleil comment est-ce que ces particules arrivent à traverser le bouclier magnétique de la Terre pour pouvoir répondre à tout ça je vous propose de commencer par un petit voyage dans l'atmosphère terrestre notre atmosphère est constitué de plusieurs couches du sol jusqu'à 12 km d'altitude on trouve la troposphère c'est la fine ligne orange au-dessus du sol sachant que la terre fait
un peu plus de 12000 km de diamètre c'est une couche très fine mais qui contient 80% de la masse totale de l'atmosphère dans la troposphère plus vous montez et plus la température diminue jusqu'à atteindre les - 70 degrés ensuite en bleu et blanc on entre dans la stratosphère entre 12 et 50 km d'altitude le saut de Félix Baumgartner c'était à 39 km donc il était dans la stratosphère ici la température remonte progressivement jusqu'à 0° et c'est là qu'on trouve la fameuse couche d'ozone si vous assemblez deux atomes d'oxygène vous formez du dioxygène c'est le gaz
qu'on respire et qui est consommé par nos cellules si vous assemblez trois atomes d'oxygène vous formez de l'ozone ce qui se passe dans la stratosphère c'est que les rayons ultraviolets envoyés par le soleil viennent casser les molécules de dioxygène on obtient alors deux atomes d'oxygène séparés et vous allez voir c'est important pour la suite on va en reparler un de ces atomes va se lier avec une molécule de dioxygène pour former du trioxygène c'est-à-dire de l'ozone un peu plus tard un autre rayon ultraviolet va venir casser la molécule d'ozone pour reformer du dioxygène on appelle
ça le cycle de l'ozone et la conséquence c'est que les rayons ultraviolets sont absorbés ici vous voyez le spectre émis par le soleil en orange et le spectre reçu à la surface de la Terre en noir on trace l'intensité lumineuse en fonction de la longueur d'onde vous voyez que le soleil rayonne surtout dans le visible et un peu dans les ultraviolets et dans les infrarouges ce qui nous intéresse ici c'est que dans le spectre reçu à la surface de la Terre il y a des trous ici on l'envoie plusieurs dans les infrarouges par exemple de
la lumière infrarouge est émise par le soleil assez longueur d'onde mais à la surface de la Terre on ne reçoit pas ses longueurs d'ondes parce qu'elles ont été absorbées par l'atmosphère les absorption dans les infrarouges c'est surtout dû aux molécules d'eau et pour les ultraviolets on l'a vu ça vient surtout de la couche d'ozone et heureusement qu'il y a cette couche d'ozone parce que les ultraviolets c'est très nocif pour les êtres vivants peut-être que sans la couche d'ozone il n'y aurait pas de vie du tout sur terre donc merci la couche d'ozone ensuite vient la
mésosphère en orange entre 50 et 80 km ici la température se remet à descendre c'est l'endroit où la plupart des météorites sont désintégrées quand elles tombent sur terre et enfin la thermosphère entre 80 et 600 km nous sommes arrivés à destination on voit une teinte verte vers 100 km d'altitude et une teinte rouge vers 200 km c'est ici que ce produisent les aurores boréales [Musique] les aurores polaires sont observés autour de 70 degrés de latitude autour des pôles magnétiques ça fait une sorte d'anneau autour des pôles on les appelle les aurores boréales au nord et
les aurores australes au sud elles sont très colorées mais assez peu lumineuses on voit souvent les étoiles au travers depuis la surface on ne les voit que de nuit mais le phénomène se produit bien sur l'anneau complet tout autour du pôle magnétique à la fin du 19e siècle Christiane birkland un physicien norvégien va faire l'hypothèse que des électrons sont envoyés depuis le soleil jusqu'à la terre puis guider par le champ magnétique terrestre jusqu'à arriver au pôle et créer les aurores ce flux de particules chargés envoyés par le soleil on appelle ça le vent solaire le
soleil nous envoie de la lumière bien sûr des photons qui mettent 8 minutes à nous atteindre mais en plus de ça il nous envoie aussi des particules chargées des électrons des protons qui vont plus lentement et qui mettent en moyenne deux jours pour arriver sur Terre on a vu que la couche d'ozone nous protégeait de la lumière ultraviolette ici ce qui nous protège du vent solaire c'est le champ magnétique créé par le noyau de la Terre on a déjà parlé de ça sur cette chaîne le champ magnétique fait des boucles autour de la Terre on
appelle ça des lignes de champ et les particules chargées les électrons et les protons ont tendance à tourbillonner autour de ces lignes les particules vont glisser le long des lignes de champ un peu comme des perles qui glissent le long d'un collier dans le modèle de birkland il y a des courants électriques qui circulent tout autour de la terre aujourd'hui on appelle ça des courants de birkland et on les détecte avec les satellites mais à l'époque à la fin du 19e siècle ça a été très mal reçu ça passait un peu pour de la pseudo-science
du coup birkland il avait beaucoup de mal à financer ses recherches mais il s'est pas démonté il s'est retrouvé les manches il s'est dit je vais utiliser mes compétences scientifiques pour développer des technologies gagner de l'argent avec ça et financer moi-même mes propres recherches il a notamment développé un canon magnétique et un procédé chimique pour fabriquer des engrais ça a très bien marché il a gagné plein d'argent il a rapporté plein d'argent à la Norvège et il a pu continuer ses recherches tranquillement pour prouver sa théorie comme quoi c'est bien le vent solaire qui provoque
les aurores boréales birkland fabrique un objet qu'on appelle une terrella c'est une petite sphère magnétisée qui modélise la Terre et son champ magnétique avec un canon à électrons il envoie du courant électrique sur la sphère et miracle il voit apparaître une lueur au niveau des pôles magnétiques de la terre elle donc l'expérience est un succès mais il y a un petit truc qui l'embête c'est que sur la vraie terre les aurores boréales n'apparaissent que sur un anneau autour de 70 degrés de latitude si on épile au niveau du pôle magnétique donc à 90 degrés de
latitude il y a quasiment jamais d'Aurore boréales on le sait maintenant ça vient du fait que la terre peut effectivement être vu comme un aimant avec un pôle Nord et un pôle Sud sauf que le champ magnétique il est créé au niveau du noyau de la Terre pas à la surface donc si un pôle Nord et un pôle Sud ils sont pas du tout à la surface en fait qui sont en profondeur et donc les lignes de champ vont plutôt ressembler à ça vous voyez qu'elle convergent vers le centre de la terre et du coup
à la surface elle n'arrive pas exactement sur le pôle magnétique on l'a dit les électrons suivent ces lignes de champ un peu comme les perles sur un collier un électron donné par exemple il va suivre la ligne en rouge et arriver à la surface typiquement à 70 degrés de latitude et provoquer à cet endroit les aurores boréales donc typiquement en Europe il faut aller en Norvège si vous voulez admirer le spectacle alors il reste encore deux problèmes à résoudre premier problème à la base les électrons envoyés par le soleil ils sont attachés aux lignes de
champ magnétique du Soleil pas aux lignes de la terre et donc il faut trouver un phénomène qui fait passer ces électrons des lignes du soleil vers les lignes de la terre c'est un peu comme si vous aviez deux colliers il y a une perle qui est attachée au collier de gauche et d'une manière un peu magique la perle va passer sur le collier de droite c'est un petit peu bizarre et bien sûr deuxième chose à expliquer qu'est-ce qui provoque les magnifiques couleurs rouge et vertes des aurores boréales pourquoi quand l'électron arrive ça déclenche un phénomène
lumineux pourquoi ces couleurs pourquoi telle couleur a-t-elle altitude etc le champ magnétique créé par le noyau crée un énorme bouclier autour de la Terre qui s'étend sur des centaines de milliers de kilomètres on appelle ça la magnétosphère et cette magnétosphère est complètement déformée par le vent solaire côté jour elle est écrasée par le flux constant de particules et à l'inverse côté nuit elle est très étirée un peu comme le sillage d'un rocher sur une rivière parfois le vent solaire devient très puissant à cause d'une éruption solaire les lignes de champ magnétique à la surface du
Soleil vont se déformer et causer ce qu'on appelle une reconnexion magnétique voilà ce qui se passe vous avez deux lignes de champ qui se rapprochent dont quatre segments a ABC et d en haut les segments A et B sont reliés entre eux et en bas ce sont les segments C et D qui sont reliés quand les lignes entrent en contact il y a donc une reconnexion magnétique le segment à se détache du segment B pour se connecter au segment C et de l'autre côté il y a une connexion entre B et D alors vous allez
me dire quel rapport avec les aurores boréales et ben il se trouve que ce phénomène est très violent sa libère beaucoup d'énergie et ça éjecte la boucle de champ magnétique dans l'espace cette boucle va emporter avec elle énormément d'électrons et de protons et parfois manque de chance c'est éjecter pile en direction de la terre on l'a dit normalement le champ magnétique terrestre nous protège de tout ça a priori les particules vont passer autour du bouclier magnétique sauf que il peut y avoir également des reconnexions au niveau du champ terrestre on voit ici une reconnexion côté
jour [Musique] et là on voit une reconnexion côté nuit et grâce à ses connexions entre les lignes de champ qui à la base viennent du soleil et les lignes de champ de la terre les électrons vont réussir à passer sur les lignes de champ terrestre ils ont réussi à passer la barrière ils vont alors pouvoir tomber sur la haute atmosphère et provoquer les aurores polaires une des preuves de ça c'est que aujourd'hui on sait détecter les reconnactions magnétiques et souvent environ une minute trente après la reconnexion on observe sur terre des aurores boréales très intenses
on voit ici les reconnactions côté nuit avec des boucles de champ magnétiques qui sont éjectées vers l'arrière à chaque fois un peu comme quand on relâche un élastique ça va ramener plein d'électrons vers la terre et quand une tempête solaire arrive sur Terre on voit que le bouclier magnétique est encore plus déformé les reconnactions sont encore plus violentes le flux d'électrons qui arrive sur Terre est très intense et ça crée des aurores boréales qui descendent beaucoup plus bas que que les 70 degrés de latitude et c'est ce qui fait que pendant cette tempête solaire on
peut observer des aurores boréales à des latitudes plus basses par exemple depuis la France [Musique] on distingue généralement trois zones pour les aurores boréales avec à chaque zone une couleur associée à très haute altitude vers 200 km l'aurore va être rouge plus bas à 110 km du sol on a les fameuses aurores boréales vertes les plus lumineuses ici on voit bien qu'on a le vert en bas et le rouge en haut et encore plus bas vers 90 km d'altitude on a un mélange de mauve bleu violet ce qui se passe c'est que suivant leur vitesse
les électrons vont traverser plus ou moins d'atmosphère si vont vite ils vont traverser beaucoup plus d'atmosphère ils vont être arrêtés beaucoup plus proche du sol et ce qui les arrête ce sont les atomes et les molécules de l'air ici on a la composition de l'atmosphère en fonction de l'altitude en bas au niveau du sol on retrouve la répartition 80% de diazote N2 et 20% de dioxygène O2 ça c'est l'air que vous respirez mais regardez ce qui se passe à partir de 100 km les du soleil cassent les molécules de dioxygène pour former des atomes d'oxygène
isolés au plus c'est ce qu'on a vu quand on a parlé de la couche d'ozone et là vers 100 km on est justement pile dans la zone des aurores boréales donc à la base on a une éruption solaire une bouffée de vents solaires qui arrivent sur Terre des reconnexion entre les lignes de champ qui permettent aux électrons de traverser le bouclier magnétique ces électrons ensuite ils viennent percuter les atomes d'oxygène ça va donner de l'énergie à ses atomes et vous connaissez l'histoire l'atome va se désexité il va perdre son énergie en émettant de la lumière
vers 200 km l'oxygène va rayonner dans le rouge mais plus bas cette radiation rouge elle met du temps à se déclencher et le souci c'est que à plus bas altitude la densité de l'air est plus importante il y a plus de molécules et donc il va y avoir plus de collision et l'atome d'oxygène il va pas avoir le temps de rayonner dans le il va perdre son énergie non pas en rayonnant de la lumière mais à cause des collisions donc à haute altitude il y a très peu de densité il y a très peu de
collisions et donc l'atome il a le temps de rayonner dans le rouge mais à plus basse altitude il a plus le temps et du coup à cette altitude vers 100 km c'est une autre radiation qui va dominer une radiation verte cette fois qui est plus rapide plus rapide que les collisions voilà pourquoi les aurores sont rouges en haut et vertes en bas dans les deux cas ce sont des atomes d'oxygène qui émettent de la lumière parce qu'ils ont été frappés par des électrons du vent solaire mais comme la densité de l'air est plus importante à
basse altitude il y a plus d'atomes par mètre cube c'est la radiation verte qui va dominer enfin vous vous souvenez encore en dessous il y a une troisième zone avec des couleurs plutôt violettes en dessous de 100 km on l'a vu sur le diagramme il y a plus d'atomes d'oxygène isolés ici les électrons ne vont pas percuter des atomes d'oxygène mais des Mo cules d'azote N2 et l'azote il va pas rayonner une couleur verte ou rouge mais plutôt une couleur violette donc les aurores boréales sont bien créées par le vent solaire et les différentes couleurs
viennent des différences de densité et des différents atomes qui sont présents dans l'atmosphère [Musique] j'espère que ça vous a plu comme d'habitude je fais un live sur twitch juste après la vidéo si vous avez des questions n'hésitez pas à venir me les poser en direct ça commence à 20h30 je vous mets le lien de la chaîne twitch en description si vous voulez soutenir mon travail vous pouvez mettre un petit pouce et un petit commentaire c'était la dernière vidéo de la série sur l'électromagnétisme ensuite on fera une petite vidéo hors-série sur la colonisation de Mars et
après on démarre la série sur la relativité restreinte donc abonnez-vous si vous voulez suivre ça et si vous êtes étudiant j'ai fait des chaînes secondaires spécialement pour vous allez jeter un oeil si ça vous intéresse allez portez-vous bien et à bientôt [Musique]
