Physics / Astronomy / Earth
Aurore polaire (magnétosphère)
Une particule chargée sur une vraie ligne de champ dipolaire : soit elle est réfléchie avant d'atteindre l'atmosphère, soit elle précipite - son seul angle d'attaque en décide.
Ce qui se passe
Le champ magnétique d'une planète est (en bonne approximation) un simple dipôle - la même forme que celui d'un aimant droit, en immense. Une particule chargée piégée sur une ligne de champ s'enroule en spirale le long de celle-ci et, à mesure que le champ se renforce vers les pôles, la même loi de conservation qui accélère la pirouette d'une patineuse ramenant les bras oblige aussi la giration de la particule autour de la ligne à s'accélérer - et comme sa vitesse totale ne change jamais, son mouvement LE LONG de la ligne doit ralentir d'autant. Lancée surtout en travers du champ (angle d'attaque élevé), elle s'arrête et repart en arrière bien avant d'atteindre l'atmosphère : un miroir magnétique. Lancée surtout le long du champ (angle d'attaque faible), il n'y a pas assez de mouvement transverse à convertir et elle suit la ligne de champ droit jusque dans l'atmosphère - la précipitation, et c'est littéralement ce qui dessine l'aurore en anneau autour de chaque pôle.
Équations du module
Équations μ = v_perp² / B (premier invariant adiabatique) Réflexion magnétique là où B = B₀ / sin² α₀ dipôle : B ∝ √(1 + 3 sin² λ) / r³ ; cône de perte → aurore cône de perte à l'équateur de la coque L: sin²α_lc = 1/L³ / √(4 − 3/L): 16.3° à L = 2, 8.4° à L = 3, 5.3° à L = 4 ; lancé sur 2°…88°, le partage à l'intérieur est (α_lc − 2)/86: 7.5 % à L = 3 l'ovale auroral: positions d'impact des particules regroupées dans une grille de 64 × 32 sur la sphère, disparaissant avec τ = 12 s; vert 557.7 nm à basse altitude, rouge 630.0 nm à haute altitude, de la même carte
