Quelle est la cause des aurores ? Par V. Pierrard Les aurores sont

Quelle est la cause des aurores ?
Par V. Pierrard
Les aurores sont dues à des électrons et des protons énergétiques (de 10 eV à
500 keV) provenant de la magnétosphère, qui se déplacent le long des lignes du
champ magnétique terrestre et bombardent l'atmosphère. Ces électrons et
protons entrent en collision avec les particules neutres de l'atmosphère et les
ionisent à une altitude de 100 km environ. Certains constituants de l'atmosphère
sont excités et émettent de la lumière en revenant à leur état initial. Ceci
provoque des phénomènes lumineux visibles dans le ciel aux hautes latitudes.
Pour comprendre pourquoi l'excitation des constituants atmosphériques se traduit
par l'émission de lumière, on peut utiliser le modèle atomique de Bohr (1915). Les
principales propriétés de l'atome peuvent être expliquées en utilisant ce modèle
atomique simplifié, même si un modèle plus correct est donné par la mécanique
quantique.
Dans le modèle atomique de Bohr, les neutrons et protons occupent une place
centrale appelée noyau. Les électrons tournent autour du noyau, attirés par la
force coulombienne entre le noyau positivement chargé et les électrons
négativement chargés. Mais seules certaines "orbites" sont permises: l'énergie
des particules est restreinte à certaines valeurs discrètes. Les électrons peuvent
passer d'une orbite à une autre en absorbant (excitation) ou en émettant
(désexcitation) exactement la différence d'énergie entre les deux orbites permises
par la mécanique quantique. En étant bombardés par des particules de haute
énergie, les constituants atmosphériques peuvent donc absorber de l'énergie et
être excités. En se désexcitant, ils émettent de la lumière dont la longueur d'onde
est telle que le photon émis transporte exactement la différence d'énergie entre les
deux orbites des électrons.