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Pourquoi les aurores boréales sont asymétriques entre les pôles Nord et Sud

Les aurores polaires ne sont pas forcément symétriques entre le pôle Nord et le pôle Sud. Dans deux études, présentées par l'Union américaine de géophysique le 24 janvier 2019, et publiées en novembre dernier, des scientifiques tentent d'expliquer la raison de ce phénomène.

Au sein des revues Journal of Geophysical Research et Annales Geophysicae, ils expliquent cette singularité par une composante du champ électrique autour de la Terre. Ceci éclairerait pourquoi les aurores boréales (dans l'hémisphère nord) et les aurores australes (dans l'hémisphère sud) n'ont pas un « effet miroir » comme on pouvait le supposer.

La source de l'asymétrie est-elle un problème nouveau pour la communauté scientifique ? « Cette question est débattue depuis un moment », nous répond l'astronome Jean Lilensten, de l'Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble. L'intérêt de l'étude publiée par l'Union américaine de géophysique est d'apporter une hypothèse novatrice.

Comment se forment les aurores ?

Pour la comprendre, il faut d'abord rappeler comment surviennent les aurores boréales. Elles trouvent leur origine dans les électrons et protons apportés par le vent solaire. « Une fraction de ces particules tournent autour de la Terre -- 10 % environ de celles qui arrivent en face d'elle -- dans ce qu'on appelle un anneau de courant, poursuit le spécialiste. Vous pouvez imaginer une sorte de bouée autour de notre planète. »

Ces particules se répartissent autour de la Terre, et sont attirées par ses pôles magnétiques, Nord et Sud et aboutissent dans des « ovales auroraux. ». Les électrons, chargés électriquement, entrent en collision avec notre bouclier protecteur et finissent par heurter notre atmosphère « en vibrant et en tournant », nous explique Jean Lilensten.

C'est l'énergie libérée par cette collision qui entraîne la projection de lumière que les spectateurs et spectatrices d'aurores peuvent admirer. « A priori, on pouvait imaginer qu'il y a une symétrie entre les pôles : on pouvait supposer qu'autant d'électrons partaient de chaque côté », note l'astronome.

Alors, pourquoi ne sont-elles pas symétriques ?

En 2009, deux chercheurs ont pourtant contredit cette hypothèse, en relevant que les aurores n'avaient pas la même intensité dans les hémisphères Nord et Sud de la planète. Elles pouvaient aussi avoir des formes différentes. L'Union américaine de géophysique complète ces travaux en notant que la vitesse des particules dépend de deux éléments.

Elle est d'abord liée au champ électrique, qui vient du soleil, traverse la magnétosphère et baigne la Terre. Elle est ensuite liée au champ magnétique qui entoure notre planète. « Jusqu'à présent, on ne tenait pas compte de la composante est/ouest du champ électrique dans la forme des ovales auroraux, nous indique Jean Lilensten. La nouvelle hypothèse de cette étude, c'est qu'elle est à prendre en compte. »

Cette caractéristique permettrait d'expliquer que les particules ne se répartissent pas de manière symétrique entre les pôles. Les auteurs de ces études y voient la raison pour laquelle on peut observer des aurores qui ne se reflètent pas comme dans un miroir aux pôles de la terre.