#26H.     Calotte Polaire -- Histoire

    Les aurores sont vues seulement dans les régions polaires ou près des pôles. Pourquoi ? A partir de 1895 environ, le physicien Kristian Birkeland, en Norvège, essaya de répondre expérimentalement à cette question.
    Dans les expériences qui commencèrent aux alentours de 1900, il mit dans une enceinte en verre un petit aimant sphérique qui représentait la terre et qu'il nomma,comme William Gilbert l'avait fait auparavant terrella ou "petite terre". Ailleurs dans l'enceinte, il plaça un "canon à électrons" comme ceux que l'on trouve dans les téléviseurs -- un fil chaud émettant des électrons, et des plaques chargées à un voltage positif pour les extraire et les accélérer le long de leur chemin.



    Birkeland croyait que les électrons auroraux provenaient du Soleil et le canon à électrons, pointé vers la terrela, représentait cette source. L'air dans l'enceinte était extrait par une pompe (autant qu'on pouvait le faire il y a 100 ans) et Birkeland était satisfait de voir que le faisceau d'électrons convergeait en effet vers les régions polaires de la terrella et évitait d'équateur. Une de ces expériences a été récemment restaurée pour fonctionner dans les conditions de l'époque. Elle peut être vue à l'observatoire des aurores à Tromsø en Norvège. Pour un article sur la restauration, voir ici.

    Il restait une énigme. Les explorateurs polaires avaient rapporté que les aurores étaient extrêmement rares près des pôles magnétiques eux-même. Pourquoi ? Quelques expériences de Birkeland avaient en effet produit un anneau de lumière avec un centre noir, mais en général il obtenait seulement une tache de lumière au pôles, couvrant les pôles magnétiques de la terrella. Un jeune ami de Birkeland, le mathématicien Carl Stoermer, analysa mathématiquement le mouvement des électrons et calcula même leur orbite. Une tache difficile en 1910-1907, à l'époque où les ordinateurs n'existaient pas. Il ne trouva pas de raisons valables pour lesquelles les électrons arrivant de loin éviteraient les pôles en entrant dans le champ magnétique terrestre.

    Stoermer mourut en 1957, toujours frustré par ce problème. La réponse vint seulement lorsque les satellites commencèrent à sonder la magnétosphère lointaine. Ils montrèrent de façon concluante qu'en général, les aurores ne proviennent pas du Soleil ou de l'espace lointain, mais trouvent leur origine dans la propre magnétosphère de la Terre. D'un autre côté, les électrons de la pluie polaire qui venaient apparemment du Soleil, furent en effet trouvés dans des taches entourant les pôles magnétiques, exactement comme les taches de lumière que Birkeland observa sur sa terrella.


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Dernière mise à jour : 21 November 2001