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LUMIERES dans l’ESPACE (2)

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Les aurores polaires nous ont montré qu’il existe dans notre système solaire des couplages étroits entre le soleil et les planètes. Les champs magnétiques, électriques et électromagnétiques dans lesquels nous baignons se manifestent parfois par la violence des orages ou la poésie des aurores. Mais en quittant le sol de sa planète, l’homme a découvert des messages lumineux lui révélant de nouveaux phénomènes. Les premiers à signaler des lueurs insolites au-dessus des nuages furent des pilotes volants à haute altitude. On y attacha peu d’importance et ces visions passèrent pour des aberrations optiques. Et pourtant, quelques années plus tard, à leur tour des astronautes rapportèrent ces apparitions et il a bien fallu s’y intéresser. C’est ce que nous allons faire !

 

ELFES, FARFADETS ou SYLPHES ROUGES

Ces phénomènes sont si fugitifs qu’ils sont appelés PLT (Phénomènes Lumineux Transitoires) et que ce sont des contes et des légendes que l’on tire le nom de chacun d’eux. On en distingue trois grandes familles avec dans chacune plusieurs variétés selon leur forme ou leur durée. Il y a les plus courants : farfadets ou sylphes rouges (sprites en anglais), les plus étendus : elfes (elves en anglais) et les plus rares (jets bleus).

 

FARFADETS (Sylphes rouges)

Ils apparaissent dans la haute atmosphère entre 80 et 150km au-dessus d’orage très violents. Ils durent quelques dizaines de millisecondes et prennent des formes étranges pour les observateurs. Souvent celle d’une méduse de 50km de large avec des filaments pendants, mais parfois celle d’une colonne. Les éclairs créent de puissants champs électriques et la haute atmosphère réagit comme une tube « néon » et s’éclaire le temps d’une décharge. C’est l’azote N² qui donne des couleurs passant du rouge au bleu selon l’altitude. Ces manifestations se comptent par dizaines de milliers chaque année.

ELFES

Toujours créés par des orages, ces phénomènes seraient plutôt le fait d’une impulsion électromagnétique qui se propage dans toutes les directions et accélèrent des électrons. A 100km d’altitude, ce sont encore les molécules d’azote qui sont excitées et forment un disque faiblement coloré de 400 à 500 km de diamètre. Les observations des elfes sont assez rares et elles ne durent que quelques millisecondes.

JETS BLEUS

Il s’agit là d’une manifestation différente. Ils forment une colonne étroite légèrement conique qui monte du nuage vers l’ionosphère jusqu’à 50km et d’un bleu soutenu. Plus lumineux que les farfadets, ils sont aussi plus rares (quelques centaines par an. ) et ne sont pas dus à des orages violents. Ce serait simplement des éclairs entre les nuages de glace (positifs) et l’ionosphère (négatif)

 

CAMPAGNES ET MOYENS D’OBSERVATION

Après les premières observations fortuites, les scientifiques se sont intéressé aux phénomènes et ont organisé des campagnes d’observation. La Navette et la Station Internationale ont été exploitées à cet effet. Ce sont ensuite les satellites qui ont été équipés, souvent météo ou d’observation de la Terre, où qui ont été conçus pour l’étude des Phénomènes Lumineux Transitoires.

NAVETTE et STATION INTERNATIONALE

Plusieurs mesures ont été faites à partir de la Navette. La dernière campagne s’est faite sur Columbia en 2003 avant la tragique destruction de cette navette.
Sur, l’ISS, il faut noter la série de mesures faites avec l’instrument LSO (Lightings & Sprites Observations) du CEA français. Lors de son vol en 2001, Claudie Haigneré a été chargée de ces observations.

Microsatellite ORBVIEW-1 (Microlab 1)

Ce premier satellite de la famille Orbview américaine est sur une orbite circulaire inclinée à 70°. Il a été lancé en 1995 et son principal équipement scientifique était l’OTD (Optical Transient Detector). Cet équipement pour l’étude des éclairs d’orage a été fabriqué par la NASA et utilisé pour des mesures terrestres avant son embarquement sur Orbview-1. Prévu pour fonctionner deux ans, il a été utilisé bien au-delà.

DMSP Satellites Météo de la Defense U.S.

Dès 1960, la Defense (USA) a développé un programme de satellites météorologiques sur orbite polaire. Les données d’abord classifiées, ont été rendues publiques dans les années 70. Plusieurs capteurs ont fourni d’intéressants résultats sur les phénomènes lumineux transitoires.

FORMOSAT-2 ou ROCSAT 2

C’est un satellite de télédétection commercial utilisé par Taïwan et construit par Astrium. Il a été lancé en 2004 et il emporte l’instrument ISUAL (Imager of Sprites and Upper Atmospheric Lightning) qui observent les farfadets et autres phénomènes lumineux. Il est prévu pour fonctionner au moins jusqu’en 2014. A noter que plusieurs pays d’Asie s’intéressent aux PLT, en particulier le Japon.

Microsatellite TARANIS

Projet international pour l’étude du couplage Magnétosphère-Ionosphère-Atmosphère. Une dizaine de pays contribuent au projet qui étudiera notamment les PLT présentés ci-dessus et certains flashes de rayonnement gamma. Ce satellite de la gamme MYRIADE du CNES sera lancé en 2016 par un lanceur Soyouz ou Véga. Le Cnes-Toulouse et l’IRAP contribuent à ce projet.

 

ENSEIGNEMENTS DE CES RECHERCHES

Ces travaux permettent de mieux comprendre que bien au-delà de notre atmosphère l’environnement de la Terre appartient à un ensemble où les champs électriques et magnétiques, les particules ionisées et les atomes sont étroitement liés. Ces liaisons modifient l’équilibre électrique mais aussi la chimie de notre environnement, elles ne sont pas sans incidence sur l’ionosphère, la couche d’ozone et le climat. Mieux les connaitre permet de prévoir les évolutions et d’anticiper les anomalies. Il est apparu aussi que les Phénomènes Lumineux Transitoires n’étaient pas une exclusivité terrestre et les mêmes mécanismes ont pu être détectés sur d’autres planètes.
Souhaitons à la mission TARANIS qu’elle fasse une belle moisson de résultats. Rendez-vous en 2016 !

 

Textes : Jack Muller

crédits image: http://hubblesite.org/gallery http://www.esa.int/