Une aurore boréale peut être verte, rouge, bleue, rose, ou présenter plusieurs de ces couleurs à la fois. Pourquoi cette diversité ? La réponse se trouve dans les gaz de la haute atmosphère : les particules énergétiques qui les frappent leur apportent de l’énergie, qu’ils libèrent sous forme de lumière. La couleur dépend du gaz touché, mais aussi de son état d’énergie et de l’altitude à laquelle il se trouve.
Le vert, le plus courant, vient de l’oxygène, sans être sa seule couleur : ce même gaz peut aussi émettre du rouge. L’azote, lui, contribue notamment au bleu et au rose.
À l’origine du phénomène, il y a généralement l’activité du Soleil. Celui-ci émet en continu un flux de particules chargées, appelé vent solaire. Lorsqu’il atteint la Terre, ce flux peut transférer de l’énergie à la magnétosphère, le bouclier magnétique terrestre. Une partie de cette énergie peut s’y accumuler, puis être libérée.
Des particules énergétiques suivent alors les lignes du champ magnétique vers les régions polaires et rencontrent les atomes et les molécules de l’atmosphère. Ces collisions peuvent leur donner de l’énergie supplémentaire, autrement dit les « exciter » en physique. Quand les gaz de notre atmosphère relâchent cette énergie sous forme de lumière, l’aurore apparaît.
L’oxygène peut briller en vert ou en rouge
Dans ses explications sur les aurores, la NASA situe les émissions vertes de l’oxygène approximativement entre 100 et 200 kilomètres au-dessus de la surface terrestre. Elle décrit notamment le vert produit lorsque des électrons excitent l’oxygène autour de 100 kilomètres d’altitude. Ces deux repères ne se contredisent pas : l’un donne une zone générale, l’autre une altitude caractéristique.
Plus haut, au-dessus d’environ 200 kilomètres, l’oxygène peut émettre une lumière rouge. Le gaz est le même, mais il est excité à des niveaux d’énergie différents. C’est une distinction essentielle : la présence d’oxygène ne garantit pas, à elle seule, une aurore verte. L’altitude et l’énergie reçue interviennent aussi.
L’azote ajoute d’autres teintes, à des altitudes qui servent de repères approximatifs plutôt que de frontières exactes entre les couleurs. Il peut briller en bleu entre environ 100 et 200 kilomètres. En dessous d’environ 100 kilomètres, il peut donner au bord inférieur de l’aurore une coloration allant du rouge violacé au rose. La NASA précise que l’émission de lumière rose ou bleue dépend également du type et de l’énergie de la particule avec laquelle l’azote interagit.
Les teintes se mélangent aussi
Une couleur visible ne correspond pas toujours à l’émission d’un seul gaz. Les lumières produites par les différents atomes et molécules peuvent sembler se mélanger, donnant aux aurores une apparence violette, rose, jaune ou même blanche. Le rose, par exemple, peut être associé à l’azote, mais aussi résulter du mélange apparent de plusieurs émissions.
La couleur observée ne renseigne pas seulement sur les gaz : elle dépend aussi du lieu d’observation et de la partie du phénomène qui y est visible. Selon la NASA, l’une des raisons pour lesquelles le rouge est la couleur aurorale la plus couramment observée aux basses latitudes est que l’oxygène qui émet cette lumière se trouve le plus haut dans l’atmosphère.
Enfin, une photographie et une observation à l’œil nu ne montrent pas nécessairement la même chose. Les capteurs numériques sont assez sensibles pour enregistrer des aurores invisibles à l’œil nu, rappelle la NASA. Une image peut ainsi révéler un phénomène que la personne derrière l’appareil ne distingue pas directement.
Crédit de l’image : NASA/Mara Johnson-Groh. Conditions d’utilisation.
