Des foudres créent des  » elfes  » auroraux lumineux et des flashs gamma brillants.

Les nuages ​​​​d’orage sombres et moelleux ne se contentent pas d’alimenter des tempêtes dramatiques, ils produisent également certains des éclairs de lumière les plus énergiques de la planète – et des affichages brillants du ciel connus sous le nom d ‘«elfes» à ultrasons. Maintenant, de nouvelles découvertes ont brossé un tableau plus clair de ce qui se passe dans les intermèdes silencieux d’un ciel orageux.

Depuis longtemps, les scientifiques recherchent des éclairs gamma dans les replis profonds de l’univers. En 1994, alors qu’il regardait dans l’espace à la recherche de ces signaux, un instrument de la NASA a capté des éclairs de rayons gamma émis depuis un endroit plus proche de chez nous – des nuages ​​orageux terrestres.

Ces flashs, les phénomènes naturels les plus énergétiques de notre planète, sont devenus connus sous le nom de flashs gamma terrestres (TGF). Ils sont créés lorsque le fort champ électrique d’un orage excite les particules atmosphériques, qui émettent alors un rayonnement. Mais on ne savait pas grand-chose sur les causes de ce phénomène de haute énergie.

Pour comprendre cela, un groupe de chercheurs a analysé les données d’un instrument de l’Agence spatiale européenne appelé Atmosphere-Space Interactions Monitor (ASIM) à bord de la Station spatiale internationale. L’ASIM est le premier instrument à être utilisé dans le but de détecter les TGF, plutôt que leurs sosies encore plus brillants dans l’espace lointain, a déclaré Torsten Neubert, scientifique en chef de l’ASIM et auteur principal d’une étude publiée le 10 décembre dans la revue. La science.

Leurs mesures ont montré une séquence très spécifique d’événements, ne durant que quelques millisecondes, lors d’un coup de foudre. Premièrement, ils ont détecté une augmentation de la lumière, ce qui correspond à la naissance d’un éclair. Au cours de ce processus, un nuage crée à la fois un champ électrique et un leader – un chemin d’air ionisé. Ils ont ensuite détecté un gros pic dans les rayons X et les rayons gamma, qui correspondent au TGF, puis une énorme impulsion optique, a déclaré Neubert à Live Science.

Cette impulsion optique a voyagé du nuage d’orage à l’ionosphère, une région de l’atmosphère à environ 50 à 600 miles (80 à 1 000 kilomètres) au-dessus de la surface de la Terre. L’impulsion était « si puissante qu’elle excitait la région inférieure de l’ionosphère », qui est à environ 100 kilomètres de large, a déclaré Neubert. En d’autres termes, il a excité des électrons libres dans l’ionosphère, qui ont alors commencé à entrer en collision avec de l’azote neutre et ont ensuite émis un rayonnement.

Ce rayonnement est défini par un autre phénomène météorologique, similaire aux aurores, appelé « elfes », dans lequel des rafales de lumière visible et de rayonnement ultraviolet d’une milliseconde brillent dans un anneau en expansion autour d’un coup de foudre. Ces êtres célestes lumineux ne sont cependant visibles qu’avec les équipements les plus sensibles.

Avant cette étude, on pensait que les elfes n’étaient pas liés aux orages. Leurs découvertes suggèrent que le même éclair déclenche à la fois les TGF et les elfes, bien qu’il ne soit pas clair si les TGF ont un rôle dans la production des elfes, a déclaré Neubert. Il n’est pas non plus clair si les TGF et les elfes se produisent à chaque fois que la foudre frappe, mais cela se produit probablement beaucoup plus souvent que nous ne pouvons le détecter, a-t-il ajouté.

Une autre découverte récente, publiée le 10 décembre dans le Journal of Geophysical Research Atmospheres, suggère que les TGF se produisent juste avant la foudre visible. Ces éclairs brillants se produisent juste avant qu’une impulsion électrique ne traverse le nuage chargé, devenant un éclair, selon un communiqué. Ces deux études ont été présentées cette semaine lors de la réunion annuelle de l’American Geophysical Union à San Francisco.

« Beaucoup de choses se passent dans les observations spatiales de la foudre », certaines pour surveiller la météo et d’autres pour comprendre le phénomène, a déclaré Neubert. « Dans l’ensemble, deux années vraiment merveilleuses nous attendent »