Sciences et croyances

À l’intérieur des aurores polaires



Mardi 30 Mars 2010

À l’intérieur des aurores polaires

Aurore boréale. Crédit : USAF/Joshua Strang


Thunderbolts, Michael Armstrong, 29 mars 2010


      Il y a eu une longue résistance historique à l'explication des aurores polaires par des courants électriques de Birkeland. Il ne devrait y avoir aucun doute à présent.


      Pour ceux qui n’en ont jamais fait l’expérience, les aurores sont des manifestations lumineuses fluctuantes, observées sur le fond du ciel ou en-dessous dans l'extrême Nord et dans les latitudes Sud. Ces lumières scintillantes peuvent prendre la forme de taches diffuses ou de banderoles dansantes, d’arcs bondissants, de rayons changeants et, assez souvent, d’éphémères draperies suspendues semblant se balancer dans un vent imperceptible. Ces lumières, l’un des plus magnifiques, bien que quelque peu étrange, phénomènes naturels, peuvent apparaître, et le font, en diverses teintes de rouge, jaune, vert, bleu et violet. La rapidité de l'évolution de leur comportement étincelant toujours changeant en fait un sujet difficile à prendre en photo. Néanmoins, leur nature vivante ne peut que captiver l’imagination humaine.


      Il devint évident par la suite que les aurores boréales, ou Lumières du Nord, ont tendance à perturber les indications du compas, une situation qui devait devenir comme une menace pour la navigation. En 1740, Anders Celsius, l'inventeur de l'échelle Celsius qui a pris son nom, interpréta déjà l'aurore comme un phénomène électromagnétique. Il remarqua lui aussi à plusieurs reprises que la grande aiguille de la boussole placée sur son bureau modifiait son orientation chaque fois qu’une aurore apparaissait dans le ciel au-dessus d'Uppsala, en Suède. Son beau-frère, Peter Olaf Hiorter, fit de même, il passa l'année entière entre 1741 et 1742 à observer la déviation de l’aiguille des boussoles à chaque apparition des lumières.


      En 1861, Benjamin Marsh a également « cherché à montrer qu'une banderole aurorale est un courant électrique qui, provenant de la partie supérieure de l’atmosphère et suivant la courbe magnétique montante à travers sa base, » plafonne « au-delà des limites supposées de l'atmosphère. »


      Et de nouveau en 1883, Selim Lemstron, un professeur finlandais, signala les relations qu’il supposait exister entre les aurores boréales et l'activité électrique. Il accomplit cela en produisant artificiellement une « aurore à basse altitude » qui s'étendait à 120 mètres au-dessus du sol, grâce à un immense appareil électrique qu’il avait installé au sommet d'une colline près de Kultala en Finlande. Ce fut considéré à l'époque comme « la seule expérience connue ayant reproduit correctement à grande échelle les propriétés de l'aurore. »


      Pourtant, que ce soit électriques ou autre, personne n'avait encore réussi à découvrir ce qui provoquait réellement ces lumières scintillantes.


      Le nouveau challenger fut le Norvégien Olaf Kristian Birkeland (1867-1917), que nous avons eu l'occasion d'évoquer plus tôt en passant. Depuis sa base à Christiania, rebaptisée plus tard Oslo, Birkeland consacra une grande partie de sa vie à une enquête intensive sur la déconcertante aurore boréale. Pendant cette période de sa vie, afin de pouvoir étudier le phénomène directement, il monta des expéditions vers des régions éloignées couvertes de glace, trimbalant des instruments et l'équipement de survie en haut de pentes escarpées, établissant des camps sous les climats les plus sinistres.


      Ayant reçu un enseignement en électromagnétisme au début de sa carrière, il n'est pas surprenant qu’il chercha, lui aussi, une solution électromagnétique à l’origine des aurores. Il fut en outre motivé en cela par les travaux de William Crookes, en Angleterre, qui avait établi que les rayons cathodiques dans les tubes à décharge peuvent être déviés par un aimant. Birkeland se demanda donc si des électrons — qui sont à vrai dire un équivalent des rayons cathodiques — pouvaient être éjectés par le Soleil vers la Terre. Si ces électrons pouvaient être capturés par le champ magnétique de la Terre, expliqua-t-il, ils auraient des chances de se diriger vers les pôles. En traversant l'atmosphère supérieure, ces électrons ne pourraient-ils pas de même la faire rayonner, exactement comme ce que l’on voit dans les tubes à décharge en laboratoire ?


      C'était le cœur de la théorie de Birkeland, qui fut rejetée catégoriquement par à peu près tous ses collègues scientifiques. Un bon côté, qui sur le long terme n’a sauvé sa théorie d’à peu près rien, fut son acceptation par le physicien anglais Sydney Chapman. Mais même cela ne dura pas longtemps. Ayant été prévenu par d'autres qu’un courant électrique provenant du Soleil était une impossibilité, Chapman finit par déclarer que Birkeland avait fait des suppositions erronées. Même plus tard, quand Hannes Alfvén fit tout pour reproduire à son compte les expériences avec la Terella de Birkeland, Chapman refusa de changer d'avis.


      Ayant passé les derniers jours de sa vie à étudier la lumière zodiacale, certains disent que Birkeland est mort d'un empoisonnement dû au mercure inhalé lors de ses longues heures d'expérimentation au laboratoire. La plupart conviennent qu'il est mort à l'âge de cinquante ans, « brisé spirituellement et intellectuellement, découragé par la réaction sévère à l’égard de sa théorie. »


      Quarante-quatre ans durent passer avant que Birkeland puisse être légitimé. Tout commença en 1961 quand, sur sa route vers la Lune, la sonde soviétique Lunik 2 rencontra un flux de particules électriques venant du Soleil. Mais il y avait trop de réticence à accepter ce genre de preuve chez les scientifiques occidentaux, qui rejetaient d’emblée les données soviétiques en les accusant d’être peu fiables. Pourtant, l'année suivante, le même flux de « gaz électrifié, » circulant « à des vitesses allant de 300 à 700 kilomètres par seconde, » fut enregistré par les instruments de bord de l’engin spatial de la NASA Mariner II en route vers Vénus. Ce fut le premier signe de ce que l’on appela plus tard le « vent solaire. »


      D'autres preuves furent recueillies en 1966 par un satellite de navigation de l’US Navy qui enregistrait régulièrement des perturbations magnétiques presque à chaque passage au-dessus des régions polaires de la Terre.


      « Depuis 1967, les scientifiques qui se penchent sur les données satellites en relation avec les phénomènes comme les aurores boréales, redécouvrent les théories extraordinairement prophétiques de Birkeland et réévaluent complètement son travail. Il est aujourd’hui crédité d’être le premier scientifique ayant proposé une explication globalement correcte de l'aurore polaire, étayée par des preuves théoriques, expérimentales et établies sur l'observation. »


      Les courants verticaux qui atteignent la Terre à travers l'interaction du fameux vent solaire furent nommés « courants de Birkeland » en 1967 par Alex Dessler. Tels qu’ils sont désormais compris, les courants de Birkeland constituent des formes plasmatiques hélicoïdales qui peuvent être produites dans des expériences de laboratoire, mais aussi capables de s'étirer sur des distances immenses dans les profondeurs spatiales. Un courant de Birkeland galactique de ce genre, qui a été découvert récemment et surnommé Double Helix Nebula, a malheureusement été décrit comme un tube tordu de flux magnétique. Pourtant, comme l’a indiqué Scott Donald, il peut « être vu nettement comme une paire de filaments de courant hélicoïdaux dans un plasma. »


      Malgré tout, comme l’a noté Lucy Jago, « le rejet de ses théories a sans doute ralenti le progrès en physique géomagnétique et des aurores pendant près d'un demi-siècle. »



      Les éléments présentés ci-dessus sont tirés de l’ouvrage Star Primordial, de Dwardu Cardona, disponible chez Mikamar Publishing.



Original : thunderbolts.info/tpod/2010/arch10/100329aurorae.htm
Traduction copyleft de Pétrus Lombard




Mardi 30 Mars 2010


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