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Planeterrella, un simulateur d’aurores polaires

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Marie Pinhas-Diena, responsable de la communication scientifique l T. 01 44 27 22 89 l M. marie.pinhas@upmc.fr

Planeterrella, un simulateur d’aurores polaires

La Planeterrella est une expérience qui permet de reproduire des aurores en laboratoire.

 

Elle s’inspire de l’expérience mise au point par le physicien norvégien Kristian Birkeland entre 1896 et 1917. Cette expérience, appelée la Terrella, lui a permis de comprendre en grande partie le mécanisme de formation des aurores polaires. Il s’agissait de tirer des électrons sur une sphère magnétisée dans une enceinte à vide. Dans sa conception, le canon à électrons figurait le soleil, et la sphère magnétisée figurait naturellement la Terre. La configuration de son expérience lui a permis de voir également, sans les identifier, les anneaux de courant découverts ensuite par James van Allen (ce qui lui a valu le prix Crawford). Nous savons désormais que le système Soleil-Terre est plus complexe que ce que Birkeland imaginait. Cependant, cette expérience reste fascinante.

 

 

Aurore polaire. © United States Air Force photo de Senior Airman Joshua Strang

 

Un siècle plus tard, cette expérience a été totalement repensée par Jean Lilensten, directeur de recherche CNRS au Laboratoire de planétologie de Grenoble, et ses collaborateurs. Elle a depuis été reproduite grâce à d’autres collègues dans d’autres villes. Ce nouveau montage s’inspire de la Terrella de Birkeland et reste un démonstrateur d’aurores polaires. Mais sa très grande souplesse permet à présent de simuler quantité d’interactions entre étoiles et planètes : Uranus et Neptune avec leurs axes inclinés, l’interaction entre Ganymède et Jupiter, des jets et anneaux stellaires et même l’interaction entre une exoplanète magnétisée et une étoile proche. C’est pourquoi cette expérience s’appelle désormais la Planeterrella.

 

L’expérience est splendide. On voit au-dessus de la sphère des cercles d’aurores boréales mauves se former autour des pôles magnétiques. Des irisations plus rougeâtres permettent de littéralement voir les configurations du champ magnétique. On peut également mettre en évidence un anneau de particules autour de la sphère par le rayonnement qu’il produit, que Birkeland avait interprété comme celui des anneaux de Saturne. La Planeterrella de l’UPMC a été réalisée par Jean-François Planès pour la plateforme pédagogique d’expériences de la Faculté de physique.

Pour en savoir plus :

Laboratoire de physique des plasmas (LPP, École polytechnique/CNRS/Observatoire de Paris/Université Paris-Sud/UPMC)Nouvelle fenêtre

 

Plateforme pédagogique d’expériences, Faculté de physique de l’UPMCNouvelle fenêtre

 

La PlaneterrellaNouvelle fenêtre

Une expérience de physique des plasmas qui permet de reconstituer une grande partie des phénomènes conduisant à la formation d’aurores boréales. Il s’agit de tirer des électrons sur une sphère magnétisée dans une enceinte à vide. Cette expérience, inspirée de la Terrella réalisée par Kristian Birkeland au tournant du XIXe-XXe siècle, permet la visualisation de très nombreuses situations géophysiques et astrophysiques.



14/01/15