22 janvier 2021 – Les phénomènes lumineux transitoires (TLE pour : Transient Luminous Event), parfois appelés sprites, sont des éclairs lumineux visibles en haute atmosphère et accompagnant les orages. Comprendre la formation des phénomènes tel que les TLE et des sprites (ou sylphes) est important, car ils peuvent avoir un impact sur les ondes et affecter les communications. En février 2019, depuis l’ISS (Station spatiale internationale), avait été observé un phénomène tout aussi étrange que spectaculaire, un gigantesque éclair bleuté en forme de jet, au-dessus de l’océan Pacifique, près de l’île de Nauru. Depuis 1990, des vidéos prise par une navette spatiale avaient été les premières preuves d’observation de ce phénomène mais la formation de ces éclairs atypique avait du mal à être expliquée. Grace à des scientifiques, le phénomène a été étudié afin d’y voir plus clair. La foudre est un arc électrique colossal dans lequel des charges électriques sont transférées. Habituellement de couleur blanche, la couleur bleue provient de l’azote stratosphérique.
Ce phénomène singulier lié aux orages a été décrypté grâce à des instruments optiques de l’ISS. En effet, depuis 2018, la station spatiale internationale est équipe de l’ ASIM (Atmosphere-Space Interactions Monitor), qui est composé d’appareils de mesures prévus pour étudier des phénomènes lumineux transitoires ainsi que des flashs de rayonnement gamma (terrestres), lié aux orages : des photomètres , des caméras optiques et des détecteurs de rayons gamma et de rayons X. La position privilégiée de l’ASIM apporte de nouvelles données sur les divers types de foudre.
Signaux correspondant du jet bleu, captés par le photomètre de l’ISS le 26 février 2019
© T. Neubert et al.
C’est alors que début 2019, cet équipement de pointe a pu capter un des jets bleus pendant une tempête au-dessus de l’océan Pacifique. D’après l’expression du physicien Torsten Neubert à l’Université technique du Danemark, tout d’abord un « bang bleu » de dix microsecondes est apparu au dessus de l’orage, à 16 kilomètres d’altitude. 5 flashs bleus s’en sont extraits et un éclair ressemblant à un jet bleu est apparu pendant plusieurs centaines de millisecondes et a atteint la stratopause (entre la stratosphère et la mésosphère) depuis le point du « bang ». D’après Torsten Neubert, l’étincelle à l’origine du jet, serait un type particulier de décharge électrique dans le nuage d’orage. Le flash a aussi généré des elfes (ELVES pour Emission of Light and Very low-frequency perturbations from Electromagnetic pulse Sources ).
Illustration des différents types de phénomènes lumineux transitoires © ESA
Grâce aux observations récentes, les experts font l’hypothèse que les elfes ont pour origine une impulsion électromagnétique au niveau du bas de l’ionosphère, après une décharge de foudre. Comme le phénomène est très localisé, il est possible que les éclairs et les jets bleus soient la résultante d’une réaction de particules d’air ionisantes. Les auteurs de l’étude parue dans NATURE le 20 janvier expliquent : « nous proposons que les impulsions UV soient des elfes générés par les courants de bandes de flashs, plutôt que par les courants de foudre ».
Ces flashs ressemblent à des événements bipolaires étroits, des décharges radioélectriques très puissantes se produisant au sein des nuages au moment des orages, qui sont connues pour déclencher des éclairs. D’après les chercheurs, les éclairs bleus sont vraisemblablement l’équivalent optique de ce phénomène. Les éclairs bleus sont alors probablement plus fréquents que les scientifiques ne pouvaient le penser. Aves ces études, il est probable qu’on en apprendra plus sur les interactions complexes qui font s’exprimer visuellement les orages. Au moins, ceux-ci ont encore le droit de donner des spectacles !
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Thierry Penin (rédaction btlv.fr)
