Des structures aurorales peuvent être causées par des électrons réfléchis

L'aurore boréale est un phénomène naturel connu pour ses lumières colorées et fugaces, formées lorsque des particules chargées du Soleil sont dirigées par le champ magnétique de la Terre vers la haute atmosphère. Ces particules entrent en collision avec des atomes et des molécules, générant des motifs lumineux distincts. Bien que le mécanisme générant l'aurore soit bien compris, certaines caractéristiques à petite échelle défient encore les scientifiques.

Pour étudier ces structures aurorales, les chercheurs N. Brindley et D. Whiter ont utilisé des données optiques de haute résolution et un modèle mathématique simple. Ils ont découvert que certaines structures aurorales fines peuvent être le résultat d'électrons qui se réfléchissent sur des ondes de plasma de basse fréquence, connues sous le nom d'ondes d'Alfvén, au-dessus de l'ionosphère ^1,2,3.

L'étude des aurores offre à la fois des défis et des opportunités pour comprendre les plasmas et les champs électromagnétiques. Le mouvement des aurores permet d'estimer les champs électriques. Des satellites en orbite terrestre ont déjà cartographié des potentiels électriques en forme de U au-dessus des arcs auroraux, mais ces observations sont limitées, car les satellites passent rapidement au-dessus des régions d'intérêt. Pour comprendre les fluctuations à petite échelle, les chercheurs ont utilisé des émissions d'oxygène et d'azote dans le spectre optique et proche de l'infrarouge, mesurées par l'instrument Auroral Structure and Kinetics (ASK) à Svalbard, en Norvège. L'instrument a fourni des données spatiales et temporelles sur l'évolution des champs électriques sur une période de 25 secondes, temps suffisant pour capturer des comportements généralement perdus dans les études basées sur des satellites ^2,3.

Les chercheurs ont utilisé deux approches pour cartographier les champs électriques, l'une d'elles supposant la présence d'un potentiel en forme de U. Les résultats ont été, dans une large mesure, cohérents, et les divergences entre les deux approches peuvent être expliquées par des électrons accélérés lorsqu'ils se réfléchissent sur des ondes d'Alfvén au-dessus de l'ionosphère ^1,2,3.

La méthode d'observation optique à haute résolution spatiale et temporelle offre une nouvelle perspective pour comprendre l'aurore à petite échelle, ainsi que d'autres phénomènes de météo spatiale ³.