1. On a capturé les aurores polaires !

2. Qu’est ce qu’une aurore polaire? C’est une grande quantité d'électrons et de protons qui arrivent dans l'atmosphère terrestre et excitent les atomes d'oxygène et d'azote, lesquels deviennent subitement lumineux et produisent des voiles de lumière colorée que sont les aurores polaires.

3. Voici des aurores polaires vues sous différents points de vue

4. Ces phénomènes ne sont pas que visible sur Terre, il peuvent être observé sur d'autres planètes de notre système solaire comme Saturne

5. Quelles sont les causes de l’apparition d’une aurore polaire?

6. Le soleil naturellement émet de part sa chaleur des particules chargées qui ont une vitesse moyenne de 400km/s. Ce phénomène est appelé vent solaire. Il est possible de voir en temps réel la vitesse et la concentration de particules chargées de ce vent sur: http:// spaceweather.com /

7. Les éruptions solaires renforcent l'émission de ces particules chargées

8. Celui-ci arrive jusqu’à la Terre et rencontre le champ magnétique terrestre Terre Soleil Vent solaire Champ magnétique terrestre

9. La ligne rouge représente les particule entrant dans le champ magnétique terrestre au niveau des pôles Nous sommes ici face au côté nuit du soleil

10. Dans la haute atmosphère les particules du vent solaire rencontrent celles de la haute atmosphère. La venue des particules solaires excite les particules de l’atmosphère terrestre entraînant une émission de lumière ainsi que d'autres rayonnement électromagnétiques

11. Cette excitation va se manifester par un changement de couleurs des particules de l’atmosphère

12. Nous avons donc essayé de reproduire ce phénomène au lycée en reproduisant l’expérience de Birkeland.

13. Pour cela nous nous sommes munis d’une cloche à vide, d’une pompe à vide, d’un générateur, d’un fil servant d’anode et d’une sphère servant de cathode

14. générateur Boussole pour indiquer le champ magnétique Tuyau relié à la pompe à vide Tige métallique servant de cathode ( - )‏ Sphère symbolisant la Terre et servant d’anode ( + )‏ Cloche à vide

15. Une fois ce montage installé, nous pouvons lancer le vide et éteindre les lumières!

16. Une lumière violette apparaît sur la sphère et sur la tige métallique Et voilà le résultat obtenu:

17. Hélas, le résultat obtenu n’est pas celui qui était souhaité. Même Birkeland fut confronté à ce résultat :

18. La raison? La création d’un canal ionisant où se concentrent tous les électrons. C’est le même phénomène que lorsque qu’un éclair touche le sol Effet similaire à celui d'un éclair

19. Pour réussir à obtenir des anneaux, nous avons remplacé la cathode. A la place d’une tige avec un bout pointu au bout, nous avons mis le fil seul pour éviter les décharges puis pour encore diminuer ce risque nous avons mis un disque de cuivre pour augmenter la surface de la cathode

20. Nouvelle cathode, nouveaux résultats : Nouvelle cathode Formation d’anneaux

21. Des anneaux se forment au niveau des aimants situés dans la sphère. Les aimants correspondent aux pôles magnétiques de la Terre. Nous remarquerons que notre pôle nord correspond en réalité au pôle sud magnétique de la Terre.

22. Nous avons mis en évidence le placement de ces aimants en mettant de la limaille de fer pour les localiser : On voit bien ici la position des aimants On notera que pour de meilleur résultat les aimants sont placés de manière à ce que le champ magnétique soit perpendiculaire au flux d'électrons.

23. Les aurores polaires se formant autour des pôles magnétiques de la Terre, il est important de les localiser sur notre sphère. Antarctique et pôle sud terrestre

24. Ceci explique pourquoi il se forme plus d’aurores aux pôles que sur le reste du globe. Échelle indiquant le nombre d’aurores dans l’hémisphère nord

25. Mais pourquoi les aurores ont-elles des couleurs si particulières? La couleur dépend de la nature des molécules qui sont excitées. Par exemple, si la couleur est violette c’est que des molécules d’azote ont été excitées.

27. Aimants Terre Rare Un aimant Terre Rare est aussi appelé aimant en neodymium et en samarium, ils sont issus de la dernière génération des matériaux magnétiques. Contrairement aux autres aimants ils ont des propriétés supérieurs en termes de rémanence (déf:Persistance de l'alimentation d'un barreau d'acier qui été soumis à l'action d'un champ magnétique).

28. Peinture conductrice et boule de noël Nous avons découvert qu'il existait une peinture conductrice qui nous permettrait de faire des sphères à moindre coût puisqu'il nous suffit d'acheter des boules de noël en plastique vierge et appliquer notre peinture. Il ne reste plus qu'à mettre un aimant à l'intérieur et c'est parti mais il ne faut pas oublier de faire un petit trou à la base de la sphère pour laisser échapper l'air.

29. Une sphère en train de sécher après application de la peinture Sphère fini, ici nous mesurons la puissance du champ magnétique de cette sphère.

30. Avec cette nouvelle sphère nous avons eu notre première aurore polaire

31. En inversant l'anode et la cathode nous avons reproduit les jets stellaires similaire à ceux du soleil.

32. Nous avons obtenue des trous coronaux similaires à ceux que l'on peut trouver sur le soleil

33. Et pour finir nous avons réussi a obtenir le dernier résultat voulu: La ceinture de Van Allen

34. Une fois le résultat voulu obtenu, nous avons pu approfondir un peu plus le sujet en observant le diamètre des anneaux en fonction de la tension.

35. U = 700V U = 800V

36. U = 1000V U = 1100V

37. U = 1200V U = 1300V

38. U = 1400V U = 1500V

41. Nous remercions: M.JEANJACQUOT professeur de Sciences Physiques pour son aide et son soutient, le lycée Charlie Chaplin ainsi que M.LILENSTEN du laboratoire de planétologie de Grenoble.