Äîêóìåíò âçÿò èç êýøà ïîèñêîâîé ìàøèíû. Àäðåñ îðèãèíàëüíîãî äîêóìåíòà : http://www.iki.rssi.ru/mirrors/stern/Education/Fwaurora2.html
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Acceleration Aurorale

#28.     LÒaccélération des électrons dans les aurores
LÒ"anneau de feu" vu par les appareils photo dÒun satellite autour de la calotte polaire (photo ci-dessous) est probablement crée par les électrons quittant la couche de plasma de la queue, dont les lignes de champ magnétiques forment en quelque sorte un piège imparfait.
Auroral oval from space
    Cependant, les observateurs au sol ne voient pas cette aurore diffuse qui est pâle et dont les contours manquent de netteté. Les arcs brillants des ë aurores discrètes ¨ que les observateurs au sol peuvent voir (des rubans dans le ciel souvent chatoyant, plissés et constamment changeant) ont une origine différente. Les satellites volant à travers les faisceaux dÒélectrons qui créent de tels arcs montrent des preuves que ces électrons ont en réalité été accélérés. CÒest comme si un pistolet géant à électron existait quelque part au-dessus dans lÒespace. Analogue à celui trouvé dans des photos de tubes TV, il serait en train de tirer des électrons vers les lignes de champs en dessous.

Quelques scientifiques ingénieux (par exemple lÒexpérience Franco Russe ë araks ¨ et ë Project Echo ¨ de lÒuniversité du minnesota) ont en fait monté des pistolets à électrons sur des fusées de haute haltitude et les ont utilisés pour créer des zones dÒ "aurores artificielles " dans la haute atmosphère. Des aurores artificielles ont aussi été crées par des électrons libérés par les explosions nucléaires réalisées en haute altitude entre 1958 et 1962. Visibles dÒHawaii, de Samoa et au large des iles des Açores, ces aurores artificielles étaient placées trop près de lÒéquateur pour correspondre à des aurores naturelles. De tels tests sont maintenant bannis par des accords internationaux.

Piège à ions O+

Les preuves indiscutables de l'existence des aurores naturelles datent de 1976 et proviennent du satellite S3-32 de lÒUS Air Force . Une tension qui accélère les électrons négatif vers le bas accélère aussi des ions positifs vers le haut. Quand les instruments à bord de S3-3 détèctèrent des ions positifs dÒoxygène lancés vers le haut dans la zone aurorale, les scientifiques ont réalisé que le pistolet à électrons (ou du moins une partie) devait s'être situé en dessous de lÒengin. Les ions O+ sont les ions principaux dans lÒionosphère (avec un maximum aux alentours de 200 km ou 120 miles), mais depuis 1971 ils ont aussi été observés dans les courant annulaires, à des energies bien plus grandes que celles des ions oxygène dans lÒionosphère. S3-3 a seulement découvert le lien entre ces deux populations dÒions.

Le satellite S3-3 nÒétait pas dans une orbite particulièrement haute et les ions O+ étaient typiquement observés à des altitudes de lÒordre du rayon terrestre (environ 6000 km ou 4000 miles). Si le ë pistolet à électrons ¨ était en dessous de cette altitude, il serait étonnamment proche de la terre et non dans la queue magnétique lointaine où nombre de scientifiques le recherchait.

Chutes de tension le long des lignes de champ magnétiques

Une explication possible implique une association serrée entre les arcs des aurores et les courants électriques qui coulent le long des lignes de champ entre lÒionosphère et lÒespace (courants de Birkeland ). De tels courrants sont généralement véhiculés par des électrons, qui étant négatifs, voyagent dans une direction opposée à celle du courant électrique. Quand le courant sÒécoule vers le bas, les électrons se déplacent vers le haut, extraits de lÒionosphère où ils sont assez abondants. Les lignes de champ magnétiques sÒécartent les unes des autres dans cette direction : le champ devient plus faible avec la distance, et il est assez facile pour les électrons de sortir.

Ce n'est pas le cas lorsque le courant sÒécoule vers le haut (p uisque tous les courants sÒécoulent en circuit fermé, s'il existe quelque part un courant qui sÒécoule vers le bas, il doit y avoir ailleurs un écoulement ascendant) . Dans ce cas, les électrons descendent de lÒespace vers la terre. CÒest la direction dans laquelle les lignes de champs convergent et le champ magnétique devient plus intense, et comme il a été dit dans l'explication du ë piège de particule ¨, les électrons tendent à útre réfléchis par de telles régions. Cela produit une résitance supplémentaire à lÒécoulement du courant.

Contrairement aux courants annulaires, portés par le plasma navigant à travers lÒespace, les courants électriques qui sÒécoulent à lÒintérieur et à lÒextérieur de lÒionosphère nécessitent une tension qui les contrôle et un apport dÒénergie continu. Après tout, une partie de leur circuit sÒétend dans lÒionosphèe, laquelle (comme un fil de cuivre et lÒeau de mer) résiste à lÒécoulement de lÒélectricité et ne permet pas au courant de sÒécouler sauf si les deux conditions ci-dessus sont assurées.

La région de convergence des lignes de champ est à l'origine d'une "force miroir" qui gène aussi les courants ascendants. La nature arrive à vaincre cet effet en allouant une partie de la tension électrique (typiquement 5-15000 volts) pour aider le courant à travers le goulot dÒétranglement de ce circuit. CÒest la tension qui accélère les électrons des aurores (et dans ce processus aussi quelques ions oxygène), et il a été montré dans le début des années 1960 par Hannes Alfvén, prix Nobel suédois et par son associé Hans Persson, que de tels tensions seraient concentrées dans les lignes de champ magnétique proche de la terre.

Cependant, lÒhistoire n'est pas terminée. DÒautres processus dÒaccélération sont aussi à lÒÜuvre : les ions oxygènes semblent útre accélérés non pas le long des lignes de champ mais perpendiculairement à elles. Ces processus accroissent lÒénergie avec laquelle les ions encerclent les lignes qui les guident. Une variété dÒondes de plasma associées aux aurores peuvent aussi útre impliquées dans ces processus.

Mise à jour- décembre 1998

Récemment, le satellite de la NASA ë FAST  ¨ (Fast Auroral Snapshot explorer) a dévoilé quelques détails du processus. FAST a été lancé en Ao–t 1996 et (comme son nom lÒindique) a été concu pour détecter les variations rapides lorsquÒil vole à travers les arcs auroraux. Les courants ascendants et descendants qui accélèrent les électrons àont été trouvés ×les courants ascendants ë tirent ¨ les électrons de plusieurs KeV vers le bas dans lÒatmosphère (le processus décrit ci dessus), mais les courants descendants accélèrent aussi les électrons, vers le haut, avec plusieurs centaines dÒeV. En plus des faisceaux dÒions accélérés, les deux directions ont fait remarqué des coniques, apparement accélérées par un processus ondulatoire.

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Dernière mise à jour : 5 juin 1996