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ASTROPHYSIQUEÉMISSIONS LUMINEUSES DE LA HAUTE ATMOSPHÈRE
A. Monfils
To cite this version:
A. Monfils. ASTROPHYSIQUEÉMISSIONS LUMINEUSES DE LA HAUTE ATMOSPHÈRE. Jour-
nal de Physique Colloques, 1971, 32 (C5), pp.C5a-113-C5a-120. �10.1051/jphyscol:1971513�. �jpa-
00214706�
ASTROPHYSIQUE
ÉMISSIONS LUMINEUSES DE LA HAUTE ATMOSPHÈRE
A. MONFILS Liège
Résumé. - La première partie comprend une brève description des propriétés de la haute atmosphère, suivie d'une énumération des principaux mécanismes donnant lieu aux émissions atmosphériques :
- fluorescence ;
- chemi-luminescence ;
- électro-excitation.
Tous les autres sont ramenés aux trois premiers. Leurs relations vis-à-vis de la luminosité du ciel ainsi que des phénomènes auroraux sont discutées, et les transferts d'excitation sont évoqués.
La seconde partie traite plus particulièrement de quelques problèmes actuels :
- les émissions interdites de l'oxygène atomique dans les aurores et dans le ciel nocturne.
Divers mécanismes sont analysés :
- le problème de NO, qui s'avère fort intéressant actuellement, par suite de l'observation de densités élevées de molécules de NO dans les arcs auroraux, et des bandes du système y dans les émissions aurorales,
- les métastables et leur influence sur le comportement de l'ionosphère.
Abstract. - In the first part, a brief description is given of the properties of the high atmo- sphere, followed by a description of the main processes giving rise to the atmospheric emissions :
- fluorescence ; - chemi-luminescence ; - electro-excitation.
Any other mechanisms in cause are referred to and included in the three abovementioned prin- cipal ones. Their relation to airglow and auroral phenomena are discussed, as well as the excitation transfers and de-excitation.
The second part is composed of the more detailed discussion of a few problems which are of particular interest :
- the forbidden emissions of atomic oxygen in aurorae as well as in airglow. Various mecha- nisms are analysed.
- the NO problem, which is of particular interest at the present time by the observation of high densities of NO molecules in auroral arcs and of the y bands in auroral emissions.
- the metastables, and their influence on the behaviour of the ionosphere.
1. La haute atmosphère. - Avant de passer en revue les mécanismes susceptibles de se traduire par une émission de photons, il peut être utile de rappeler quelques notions sur le milieu où ces phéno- mènes prennent naissance. On peut ainsi diviser l'atmosphère en deux régions principales : l'homo- sphère où la composition reste approximativement constante et qui s'élève jusqu'à 85 km environ et l'hétérosphère, à des altitudes supérieures. L'homo- sphère est caractéristique d'équilibres convectifs, et de faible libre parcours moyen (< 1 cm) ; dans l'hétérosphère, nous nous trouvons essentiellement en présence d'équilibres diffusifs, le libre parcours moyen passant à 1 m à 130 km d'altitude et à 32 km à 500 km d'altitude. Les pressions sont respective- ment de torr et IO-' torr. Dans l'homosphère, les températures oscillent entre 200 et 300 OK ; elles
augmentent rapidement dans l'hétérosphère pour atteindre 1 O00 à 2 0000K. Nous n'entrerons pas dans le détail des variations de température ni dans les importants effets liés aux cycles solaires. La constance de composition de l'homosphère souffre deux exceptions principales :
- la couche d'ozone vers 50 km ;
- la concentration de la vapeur d'eau vers les régions de basses altitudes.
Quant à la composition de l'hétérosphère, elle est variable : tout d'abord apparaît l'oxygène atomique, puis l'hélium, et enfin l'hydrogène.
Un dernier aspect doit être considéré : l'ionisation, qui apparaît vers 60 km et passe par un maximum vers 300 km (IO5 à IO6 ions électrons par cm3).
Cette ionosphère ne se maintient la nuit que dans
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1971513
C5a-114 A. MONFILS
supérieure ou égale à celle du photon incident. Si l'état excité est le premier, la longueur d'onde réémise
DENSITE ATMOSPHERIOUE
est nécessairement la même : ce processus peut per- mettre la propagation de lumière dans un milieu optiquement épais et lui faire contourner des obstacles.
On parle en anglais de « resonance scattering B. Un exemple typique est celui de Lyman ci, ou encore des bandes y de NO observées par Barth en 1964 [l]
N O + h v + N O *
N O * + N O + h v . (1)
FIG. 1. - Composition de la partie supérieure de l'hétérosphère.
sa partie supérieure. Ailleurs, elle disparaît à la suite de recombinaisons électrons-ions dont certaines don- nent lieu à des émissions lumineuses. Nous les repren- drons dans la suite. Sur la haute atmosphère, agissent essentiellement des photons, des électrons et des protons.
Nous négligerons l'effet des météorites ainsi que celui des rayons cosmiques lourds.
2. Les processus généraux d'émission lumineuse.
-II est nécessaire, tout d'abord, de sérier les mécanismes d'excitation. Car émission Iumineuse suppose exci- tation d'un atome, d'un ion ou d'une molécule.
Notons que l'inverse n'est pas vrai. Nous y revien- drons.
Les principaux mécanismes menant à une exci- tation sont les suivants :
- la fluorescence ou photo-excitation, à propos de laquelle nous généraliserons quelque peu en parlant de photo-dissociation et de photo-ionisation ;
- la chemi-luminescence ou transformation d'éner- gie chimique en photons ;
-
l'électro-excitation, que nous pouvons grouper avec l'excitation par une autre particule chargée (par un proton p. ex.).
Nous reprendrons successivement ces trois méca- nismes fondamentaux, en notant dès maintenant que les deux premiers donnent essentiellement lieu aux émissions du ciel nocturne, diurne ou crépusculaire (airglow). Ils correspondent grosso modo aux basses énergies.
Le troisième est typique des phénomènes auroraux.
Il peut être corrélé aux hautes énergies (E > 20 eV).
Nous verrons que cette séparation est loin d'être nette, et que l'on pourrait, dans certains cas, parler d' « airglow auroral ».
A) La fluorescence est un phénomène bien connu, qui consiste en l'absorption d'un photon par un atome, une molécule ou un ion, de manière à le porter dans un état excité. La désexcitation conduit alors à l'émission de photons de longueur d'onde
FIG. 2. -Transition de fluorescence excitée par la radiation de longueur d'onde
Â. =hc/AE.
Sous l'influence de la lumière solaire, l'oxyde nitrique fluorise pour donner une émission dans l'ultraviolet : les bandes y dont la principale est la bande 1-0.
2000 2500 3000 3500
&Y!
Longueursd'onde (Al
FIG. 3. - Spectre de fluorescence diurne enregistré par C. A.
Barth et montrant quelques bandes du système y de NO.
Les émissions du ciel crépusculaire d'atomes métal- liques tels que Na, K, Li, relèvent de la fluorescence.
On peut rattacher à ce mécanisme l'excitation disso- ciative :
qui donne lieu à une émission assez intense, quoi-
qu'interdite, à 1.27 p (ce sont les bandes infrarouges-
atmosphériques) ainsi qu'à l'émission du doublet
ÉMISSIONS LUMINEUSES DE LA HAUTE ATMOSPHÈRE C5a-115 rouge interdit de l'oxygène. L'exemple suivant est Plusieurs états voisins peuvent être excités, qui
plus simple : correspondent aux systèmes 1, II et III de Herzberg.
Le cas le plus important est celui de la réaction O, + hv (A < 1 750 A) -, O (3P) + O (ID). (3)
H + 0 3 + 0 2 + O H * (6)
e Y. J Terme e V J h r m r
012pL on zp3
où I'excitation est ici vibrationnelle (c'est la réaction
5 s
$14
Z P Ode Bates-Nicolet-Herzberg, laquelle est extrêmement
efficace. En fait, les bandes de vibration-rotation de OH (bandes de Meinel) constituent l'essentiel des émissions du ciel nocturne. Elles sont situées dans le proche infrarouge.
-
.
Y X
Il faut également rattacher à la chemi-lumines-
fi
-
p I "- cence les excitations provenant d'une recombinaison électron-ion :
0.00 11 n,o
NOf + e
+N (2D0) + O (3P) (7) FIG. 4. - Niveaux d'énergie de l'atome d'oxygène neutre et
ionisé une fois dans leur con6guration fondamentale (2 p4et 2
p3).et
0: + e + o ( * ) + O " , (8) Ici, nous n'observons que l'émission du doublet
rouge de l'oxygène.
B) La chemi-luminescence est un mécanisme typique de la lueur du ciel nocturne. Elle revient à émettre sous forme lumineuse l'énergie accumulée pendant le jour sous forme chimique, c'est-à-dire sous forme d'atomes ou de molécules instables par elles-mêmes ou par rapport au milieu. On peut citer comme exemple la recombinaison des atomes d'oxygène :
le niveau préférentiellement excité étant le niveau 'D qui donne naissance au doublet rouge situé à 6 3001 6 363 A. Nous verrons que l'essentiel de l'émission nocturne de ce doublet est attribué à la réaction (8).
C) L'excitation par électron est caractéristique des régions amorales, où ces particules sont préféren- tiellement injectées à partir de la magnétosphère.
Les réactions telles que
suivie de l'émission de la raie verte ~ , + e - - + ~ : + e + e (1 1)
ou encore la réaction d'atomes d'oxygène en présence d'une molécule (à plus basse altitude)
et qui conduit à l'émission des bandes de Herzberg.
FIG.
5. - Niveaux de la molécule d'oxygène.
peuvent être classées en excitations directes, disso- ciatives ou ionisantes selon qu'elles se produisent sans plus ou qu'elles sont accompagnées du phéno- mène correspondant. La troisième est bien connue : elle est responsable de l'émission du le' système négatif de l'azote, dont la bande 0-0 située à 3 914 A est l'un; des émissions les plus intenses des phénomènes auroraux. L'autre est la raie verte située à 5 577 A,
dont nous parlerons plus tard, et dont l'excitation provient notamment de la réaction (9).
On peut dissocier les excitations par électrons en deux groupes selon que l'électron excitateur est un électron primaire ou un électron secondaire de faible énergie. Une réaction telle que (11) est en effet géné- ratrice d'électrons secondaires ou tertiaires, et aboutit finalement à la production électrons beaucoup moins énergétiques mais qui peuvent néanmoins causer, par exemple, I'excitation du niveau 'S de O, et l'émission de la raie verte à 5 577 A.
Le cas des excitations par proton est quelque peu
différent. Les protons peuvent jouer le rôle des élec-
trons et exciter les mêmes atomes ou molécules,
tout en provoquant l'apparition d'électrons secon-
daires dont l'effet renforce la similitude de l'effet
global avec celui des électrons primaires. Mais les
C5a-116 A. MONFILS protons jouent un rôle important par l'émission des
raies de l'hydrogène atomique. En effet, les protons peuvent, sur leur parcours, capter un électron :
H+ + X + H * + X + (12) H* - + H + h v ,
2000 600 1200 800 LOO O -LOO -800 Vitesse rad. (kmls) (a)
Vitesse rad. (km/s) (b)
FIG. 6. - Profils de la raie aurorale H, enregistrée respective- ment vers le zénith et l'horizon magnétiques.
donnant lieu à un atome d'hydrogène excité qui émet une raie appartenant à l'un des systèmes bien connus de cet atome. Balmer a et /3 (Ha et Hg) ont surtout été étudiés. Ces raies présentent un intérêt particu- lier par un effet Doppler, qui trahit le mouvement hélicoïdal du proton autour des lignes de force du champ magnétique terrestre et permet de mesurer la vitesse, donc l'énergie des protons. Il est important à ce stade du développement, d'insister sur le fait que, si l'excitation par particule est typique des aurores et les autres le sont de l'airglow, de nombreux phéno- mènes viennent compliquer le classement. Citons, par exemple :
- les aurores éclairées par le soleil, ou les molé- cules ionisées N; produites par les électrons primaires fluorisent dans la lumière solaire ;
- les émissions liées aux recombinaisons d'ions ou d'atomes ionisés ou dissociés par les particules ;
- l'excitation d'atomes d'oxygène par des photo- électrons produits par l'effet des rayons ultraviolets solaires sur l'atmosphère.
D) Il reste en toute généralité à considérer un dernier mécanisme d'excitation : c'est le transfert d'énergie. Il offre la particularité d'avoir deux aspects complémentaires : l'excitation et la désexcitation. Si, en effet, on peut écrire :
on dispose d'un mécanisme susceptible non seulement de conduire à une émission lumineuse par l'entité B, mais encore d'empêcher que A n'émette un photon.
C'est ce qui explique que si émission signifie excitation, l'inverse n'est pas vrai. Bien entendu, B peut être un électron, la collision étant de seconde espèce.
Ce sont les états métastables qui sont à considérer pour ce mécanisme. Trois éléments interviennent essentiellement pour déterminer l'efficacité du trans- fert :
- la fréquence des chocs,
- la durée de vie du niveau A excité,
-
une section efficace de transfert ou de désexci- tation.
La fréquence des chocs est une fonction de l'alti- tude : au fur et à mesure que celle-ci diminue, les états métastables transfèrent de plus en plus rapi- dement leur énergie en des transitions non radiatives.
C'est ce qui explique qu'inversement, plus l'altitude augmente, plus sont favorisées les émissions inter- dites. La durée de vie de chaque état métastable détermine l'altitude minimale à laquelle les émissions qui en proviennent sont observables. Les sections efficaces (ou les coefficients de réaction) sont essen- tiellement variables : s'il suffit de dix chocs pour désexciter l'état 'D de l'oxygène atomique, il en faut
10' pour l'état
l A ,de 0, [2].
ÉMISSIONS LUMINEUSES DE LA HAUTE ATMOSPHÈRE C5a-117 Dans ce qui suit, quelques problèmes seront repris
plus en détail de manière à illustrer les divers aspects des mécanismes d'excitations atmosphériques.
3. Les émissions des raies interdites de l'oxygène. -
L'émission de la raie située à 5 577 A est celle qui donne aux aurores polaires leur coloration ; elle est toutefois également présente dans la luminosité du ciel nocturne. Son intensité remarquable dans les phénomènes auroraux est à la base d'un nombre important de travaux destinés notamment à tenter d'en expliquer quantitativement le mécanisme. C'est cet aspect du problème que nous passerons briève- ment en revue ici.
L'hypothèse la plus ancienne correspond à une excitation par impact électronique sur les atomes d'oxygène, dont la présence dans la haute atmosphère est bien connue.
II est rapidement apparu, toutefois, que ce méca- nisme est inadéquat pour expliquer quantitativement l'émission de la raie verte [4], [5], 161. Omholt en 1959 [3] avait déjà évoqué diverses possibilités. Elles ont été reprises successivement au cours de ces der- nières années. Une seconde hypothèse a tout d'abord été examinée [4] : celle de la recombinaison disso- ciative (éq. (8)). Toutefois, des mesures de concen- tration de l'ion 0; [7] ont montré que ce dernier est trop peu abondant, du moins aux basses altitudes, pour rendre ce mécanisme opérant.
Un troisième mécanisme a été proposé par Parkin- son, Zipf et Donahue [5]. C'est l'excitation disso- ciative (10). Malheureusement, une section efficace de 10-l6 cm est nécessaire pour rendre compte des observations, valeur qui semble trop élevée.
Parkinson et Zipf [8] ont alors cherché à corréler l'émission du 2Qystème positif de N, à l'intensité dans la raie verte. Il est apparu ainsi qu'une quatrième hypothèse était à considérer : le transfert d'excitation de molécules d7ar,ote de l'état métastable A 3 ~ U
vers les atomes d'oxygène :
N, ( A ~ z:) + O ( 3 ~ )
+N2
( X Iz:) + O ('s) . (14) Encore une fois, un accord quantitatif est loin d'être atteint.
Le cas de la transition 1D-3P de O1 est, dans les phénomènes auroraux, un problème aussi complexe que celui de la transition 'Sm3P. Ici, c'est la remarquable monochromaticité du phénomène qui est difficile à ex- pliquer. Eather [9] cite quelques mécanismes possibles :
-
l'excitation par des électrons eux-mêmes accé- lérés par des champs électriques faibles ;
- l'excitation de l'état 'D par des électrons ther- miques de quelques eV ;
-
l'excitation par des précipitations d'électrons de très faible énergie ;
- l'excitation par des protons de faible énergie.
A quoi on peut ajouter la recombinaison disso- ciative de l'ion NOf
Récemment, Mahadevan et Roach [IO] ont postulé un mécanisme plus complexe, mais difficile à vérifier : un transfert d'excitation provenant d'ions O C dans l'état ,Do.
Seules des corrélations précises entre les émissions situées à 6 300 A, à 3 727 A et 7 330 A peuvent infirmer ou confirmer cette hypothèse. Or, ces émissions sont généralement faibles. D'autre part, Gérard [ I l ] a calculé que les ions 0' dans I'état 2D0 sont trop peu abondants pour que le mécanisme proposé soit important. Ces exemples montrent que, même pour les émissions les plus intenses des phénomènes auro- raux, les mécanismes sont mal connus, au moins sur le plan quantitatif.
En ce qui concerne la luminosité du ciel crépus- culaire ou nocturne, le problème des émissions inter- dites de l'oxygène atomique apparaît comme quelque peu plus simple. De nuit, deux régions émettrices sont observables : l'une vers 100 km, l'autre vers 250 km d'altitude. Dans le premier cas, seule la transition 'S-lD est observée. Dans le second, elle est accompa- gnée par l'émission du doublet rouge (transition 'Dq3P).
L'émission à basse altitude est attribuée par Wallace et Mc Elroy [12] et Hunten [13] à la réaction (4). Bien entendu, l'excitation simultanée de l'état 'D est inopérante par suite de sa rapide désexcitation par chocs. Vers 250 km, le phénomène semble plutôt dû à la recombinaison dissociative de 0; (éq. 10) 1141.
Le rapport d'intensité des émissions verte et rouge observé conduit à des coefficients de production des atomes dans les états 'S et ID de 1,l x 10P8 cm3. s-' et 3,5 x IOP8 cm3. s-l respectivement.
En fin de nuit, l'émission du doublet rouge de l'oxygène est considérablement renforcée. En 1965, Cole [15] put mettre en évidence que ce phénomène provient du transfert de photoélectrons d'un hémi- sphère à l'autre. Par suite de l'obliquité des lignes de force du champ magnétique par rapport au termi- nateur, des photoélectrons peuvent passer dans des régions encore dans l'obscurité. Leur faible énergie permet d'avancer deux mécanismes physico-chimi- ques :
- l'excitation sélective et directe (éq. 9) ; - la recombinaison dissociative (éq. 8).
Des études récentes ont montré qu'il s'agit essen-
tiellement du second cité [16, 171, la formule de
Barbier
C5a-118 A. MONFILS rendant compte quantitativement des émissions. Dans
cette expression, A et C sont des constantes, H est la hauteur d'échelle et h' F et fo F2 sont respective- ment la hauteur virtuelle de l'écho ionosphérique et la fréquence critique correspondante.
L'actuel maximum d'activité solaire a donné lieu à un certain nombre de publications récentes concer- nant les arcs rouges de latitude moyenne appelés Stable Auroral Red Arcs (SAR arcs), arcs monochro- matiques par Barbier [19] qui les a découverts, ou encore Midlatitude arcs par Roach et Roach [18].
Récemment, Roble et ses collaborateurs 1201 ont pu calculer le taux d'émission lumineuse en supposant une excitation électronique de faible énergie : ils ont pu obtenir un accord très satisfaisant avec les obser- vations. Ce modèle pourrait s'étendre aux aurores de basse latitude qui ne semblent bien être que des variantes plus intenses des SAR arcs. Dans les deux cas, il existe une corrélation très nette avec l'activité magnétique et des aurores vertes sont observées simultanément à des latitudes magnétiques plus élevées.
Un problème qui a suscité un intérêt considérable et qui est relié aux mécanismes d'émission de la raie verte dans les aurores est celui du parallélisme de cette émission avec celle de la bande 0-0 du premier système négatif de l'azote. Il est généralement admis que ce rapport est approximativement constant et égal à 2 (Duysinx et Monfils) [21]
L'hypothèse rendant compte de la constante du rapport s'appuie sur des mécanismes liés pour les deux émissions :
- excitation par les électrons primaires dans le cas de ~ z f (3 9 14) :
- excitation par des électrons secondaires d'éner- gie supérieure à 4 eV pour la raie verte.
La constance elle-même découle alors soit d'un spectre d'électrons de faible énergie peu sensible à celui des électrons primaires, couplé à une certaine invariance de la composition atmosphérique, soit d'une compensation des deux paramètres (Dalgarno et Khare [23]).
Des écarts ont cependant été observés par divers auteurs, dont Romick et Belon [24], Duysinx [25]
et Vreux [26]. Il en ressort essentiellement que le rapport R est une fonction non de l'altitude, mais de l'intensité de l'une ou l'autre émission. Diverses explications ont été émises pour expliquer les varia- tions de R, dont l'existence d'un champ susceptible d'accélérer préférentiellement les électrons à des valeurs qui, d'après les cas, renforcent la raie verte à 5 577 A ou la bande à 3 914 A selon fa valeur du champ et de la pression atmosphérique locale. De tels champs sont par ailleurs postulés pour des raisons théoriques et doivent prendre naissance à l'altitude du maximum d'intensité. Selon le cas, on trouverait ainsi l'émission verte entourée de l'émission violette et vice-versa, ce qui est suggéré par la diversité des observations (Duysinx [25], Murcray [27], Baker l281).
C
-
5212 (Montée)4. Le problème de l'oxyde nitrique NO. - La molécule NO est connue depuis quelques années pour être présente en quantités appréciables dans la haute atmosphère, et en particulier, dans les arcs auroraux (Zipf et coll. [29]). En fait, il est relativement facile de rendre compte quantitativement de la concentra- tion observée. La réaction la plus probable se base sur la grande quantité de NO+ présente dans l'iono- sphère : NO+ est en effet l'aboutissement de nom- breuses réactions dont celle reprise ci-après, qui s'avère particulièrement efficace :
FIG. 7. - Enregistrement par fusée de I'intensité de la bande 0-0 du
le'système négatif de N* et rapport
T5 577
RE-- 1 3
9 1 4en fonction de l'altitude (J.-M. Vreux).
Certaines valeurs récentes s'approchent de 1 (Eather, [22]) sans qu'il soit possible de savoir sAil s'agit de corrections aux données antérieures, de problèmes d'étalonnage ou de différences entre les phénomènes.
La recombinaison dissociative de NO' donne naissance à d'autres atomes d'azote dans l'état 4S ou 'D. Les atomes dans l'état 2D réagissent avec les molécules d'oxygène :
Quant aux atomes situés dans !'état fondamental,
ils sont susceptibles d'entrer dans une réaction telle
que (18), mais pour autant soit que leur énergie ciné-
tique soit suffisante, c'est-à-dire qu'ils proviennent
ÉMISSIONS LUMINEUSES D E LA HAUTE ATMOSPHÈRE C5a-119 de réactions telles que l'excitation dissociative par
électron rapide, soit que la molécule 0, soit dans un état métastable :
c'est ce qui explique [29] que NO soit particulière- ment abondant dans les aurores (3,8 x 10'' m ~ l . c m - ~ ) .
Les émissions de NO ont été recherchées ou pos- tulées dans les aurores par divers auteurs [30]. Le système le plus intense est le système y, dont la bande ultime (1-0) est située à 2 155 A. Ainsi que le montre la récente revue de Vallance-Jones [31], cette région est restée très peu étudiée. Nous avons pu récemment, au cours de trois tirs de fusée, détecter puis confirmer
?
-
7 "1 1
+
t t t t tFIG. S. - Enregistrement spectroscopique de la région spec- trale située entre 2 000 et 3 000 A dans une aurore. Les bandes
du système y de NO sont clairement visibles.
la présence de plusieurs bandes du système y de NO et en mesurer le profil en altitude. Les intensités observées correspondent aux concentrations mesu- rées par spectrographie de masse.
Les états métastables. - Le rôle des atomes, molécules ou ions excités dans un état métastable
est progressivement reconnu comme important dans la haute atmosphère, surtout dans l'ionosphère aurorale où leurs concentrations instantanées peuvent être importantes. Dalgarno [23] a récemment publié une revue sur le problème relatif à l'ionosphère nor- male. Gérard a d'autre part traité le cas des aurores [Il]. Il n'est donc pas nécessaire de traiter ici le problème de façon extensive, mais quelques aspects méritent d'être mentionnés.
L'importance d'un « métastable » dépend non seulement des désexcitations qu'il peut encourir, et durant lesquelles il transfère son énergie, entrant ainsi dans un mécanisme d'excitation, mais encore des réactions où il est susceptible d'entrer, ou enfin des excitations nouvelles qu'il peut encourir lui-même.
Le cas d'un transfert d'énergie est illustré par I'équa- tion (14), laquelle fait intervenir l'état A de N,.
On peut également citer le transfert d'énergie des atomes d'azote (20)
qui peut contribuer à l'émission du doublet 6300164 à très haute altitude.
Les réactions chimiques rendues possibles par les métastables sont nombreuses. Qu'il nous suffise de rappeler les équations (18) et (19) conduisant à la formation de NO dans les aurores.
Quant aux possibilités d'excitations différentes de celles permises à partir de l'état fondamental, elles sont actuellement peu étudiées, à quelques exceptions près. 11 peut s'agir soit d'excitation par photon (cas de l'état 3P de l'hélium, qui par fluorescence donne lieu à l'émission de la raie située à 10 830 A [33], soit d'excitations électroniques. Les règles de sélection sont ici moins rigoureuses, mais des effets non négli- geables pourraient être observés sous des flux intenses d'électrons.
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