Sur l'aurore boréale

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Submitted on 1 Jan 1907

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Sur l’aurore boréale

P. Villard

To cite this version:

P. Villard. Sur l’aurore boréale. Radium (Paris), 1907, 4 (1), pp.1-2. �10.1051/ra-

dium:01907004010100�. �jpa-00242216�

1

L,~ AD I Ul’VI

LA RADIOACTIVITÉ

Les Radiations, d’Zonisdtian

et les Sciences qui s’y ^rattachent

Sur l’aurore boréale

Par P. VILLARD

Laboratoire de physique de l’Ecole Normale de Paris

~ ^x tl)éorie que j’ai donnée de l’aurore 1>ni’’alP, él j que le journal le RttJiic~~2 a rét-riiiniPnt pÙJ.lit’.p,

~ _comprend deux parties distinctes et parfaite-

ment indépendantes : ^la première ^{est une} théorie élec-

tromagnétique ^{de l’aurore; elle en} explique ^{la struc-}

ture et les mouvements au moyen ^{de cette seule}

hypothèse ^{que le} phénomène ^est produit par des

rayons cathodiques. ^I,a rigueur ^avec laquelle ^{sont éta-}

1.lirs les lois de l’enroulement t d’un rayon ^{dans un}

champ magnétique ^non uniforme n’est sans doute pas absolue: -, elle se ressent (le l’e;lrfiiie complication

du problème, mais si la démonstration est imparfaite,

les conclusions ^sont certainement exactes, puisque l’expérience ^{les a toutes} vérifiées. Il résulte de cette étude que si des rayons cathodiques ^se produisent

dans le champ magnétique terrestre, ^ils s’enrouleront

en une spirale repliée ^en zig-zag de manière u for-

mer autour de la Terre ^une napl)e ^de révolution limitée au nord est au sud par deux parallèles ^n1a~)lé- tiques, d’intensité décroissante de l’ouest à l’est, ^et d’aspect ^{tout a} fait semblable a celui d’une ^aurore 1>oi,iale. Béserve faite de l’existence de phénomènes

lumineux, électriques ^ou magnétiques, ^{encore incon-}

nus, la théorie que ,je ^{viens de} rappeler ^{est la seule} qui ^rende compte ^des faits; ^{elle est} par conséquent

exacte sous la réserve que je ^vit’ns d’indiquer.

La seconde partie ^{de mon} exposé ^sc rapporte ^{au lieu} d’origine ^{et i la cause} de l’aurore, relativement a cette cause j’ai, hour fixer les idées, fait des supposi-

tions que l’on peut ^L modifier a volonté sans qu’il ^en

résulte aucun changement ^dans la théorie précédente,

l’enroulement d’un rayon cathodique ^ne dépendant ^pas

de la cause qui ^le produit, mais seulement de sa vitesse et de sa direction. J’ai supposé, a ^titre d’exemple, que

T. IV.

la cathode pourrai! ^{être iiii} cirrhus électrisé négative-

ment et décharge par l’ultra-violet solaire. ^Cette lly-

-

pothèse fragile ^esl cependant défendable _{pour les} raisons suivantes : l’ultra-violet décharge ^la glace

~leclris~e ; -, précisément l’origine de r aurorf’ est dans

rhémisphere ^{éclaire, car elle} apparaît généralement

peu après Ic coucher du Soleil t ; ^enfin les cirrhus sont les objets ^les plus ^{élevés de notre} atmosphère ^et

ils accompagnent presque toujours ^{l’anrore horul~~ 9,}

niais on pourrait ^{faire une} f()ulc d’autres sllhposi-

tions ; -, on pourrait ii-nagiiier par exemple des nuages de poussières cosmiques électrisées, ^{dont la} charge ^ne pourrait se dissiper ^tant qu’elles ^sont dans le vide in-

terplanétaire, ^et qui, ^sous l’influence du rayonnement

solaire émettraient des _rayons cathodiques ^des qu’elles

aborderaient notre atmosphère ^et que la présence ^d’on

gaz raréfié rendrait la décharge possible. ^{Bien n’em-} pêche ^non plus ^{de faire} intervenir des ondes hertzien-

nes solaires déterminant dans les couches supérieures

,

de l’atmosphère ^des décharges analogues a qu’on peut ^{obtenir dans des} ampoules ^sans électrodes. Ces

hypothèses ^ne peuvent actuellement être contrôlées,

1. La nappe cathodique ^est décrite tle l’ouest il t’est et son

Intensité décroit n mesure qu’on s’éloigne ^du point ^de départ.

Si ee point ^{est dans} hémisphère ^{éclairé 1 aurore} aborde 1 hémis-

phère obscur, ^{le seul oil on} puisse ^la voir, par le ^{côté où} le Soleil vient de se coucher: t’est 1Ù qu’clle ^{est le moins anaihtie.}

Plus it l’est, ^ou plus ^{avant dans la llnit, ce} qui ^{retient ait} même, ^{on ne} peut ^voir que ^les aurores as;;; lI1tenses pour arriver an 111éridien de l’observateur sans .e,3er d être here(~p- tibles ; ^ce seront évidemment tes moins fréquentes.

2. Il semble (111‘n la ^{hauteur des} cirrhus lfi densité de 1 air est encore trop forte pour que les ravons cathodiques puissent

1)tll’l’olll’ll’ etu longs tra,jets; ^{c’est exact} pour les rayons de; tubes de Crookes, ^{mais les} ra~’oL1s ~ ^{du radium,} qui ^sont allsçi des rayons cathodiques ^su propagent ^sans ditlil’ullt’> en li!!l1C droite même dans l’air à la

pression ^ordinaire.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:01907004010100

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mais le choix qu’ont peut ^{faire entre elles ne nécessite}

aucune modification dans la théorie du phénoll1ène.

La position ^du lien d’émission dans l’espace ^est également ^{fort difficile h} I)ré(-isei-; les données rela- (ives h la distance de l’Aorore sont très incertaines;

je ^crois cependant que ^ces données suffisent pour décider si le météore est cosmique ^{ou terrestre.}

Supposons ^{en effet} que la cathode ^{soit un} point ^très éloigné ^{de la ’l’erre, le} Soleil par exemple. ^{Si le Soleil} possède ^un champ magnétique ^sensible, les rayons

qll’ll ^émet s’enrolllcront en nappe ^autour de l’axe

magnétique de l’astre et resteront prisonniers ^du champ ^{comme dans} l’expérience ^oii j’ai ^{réalisé une}

Aurore artificielle qui ^ne pouvait pas atteindre les parois

de l’ampoule. ^{Il y aura} simplement ^{Aurore solaire et}

seuls les rayons émis suivant l’axe magnétique pour- ront s’échapper.

Le même raisonnement est applicable ^{u un astre} quelconque.

Si le champ ^{solaire est} nul, ^{et si aucun astre ail} champ magnétique important ^t (Mercure ^ou Vénus)

n’est interhosé, ^le champ terrestre, malgré ^{sa faihle}

valeur a cette énorme distance, agira ^sur les rayons ^et la nappe ^en zig-zag ^se formera. Comme le point ^d’émis-

sion d’un rayon ^est nécessairement sur ce rayon, c’est- à-dire snr la trajectoire ^des corpuscules électrisés cor-

respondants, ^{le Soleil devra se trouer sur} la nappe de révolution que formeront les trajectoires cathodiques.

Cette nappe ^sera donc en majeure partie pxtrtBn1enlent loin de la terre. Elle ne s’en rapprochera que par ^ses deux extrémités, ^{vers les} pôles magnétiques. ^{Ce sera}

donc seulement près ^{de ces} pôles qne les rayons catho-

diques pourront devenir visibles en excitant la lumi-

nescence des couches supérieures ^de l’ atmosphèrr.

L’aurore serait ainsi un météore exclusivement po- laire.

Je ^ne crois pasqu’il ^{en soit ;ainsi;} c’c~l’ta1111c’s .BnrortIS sont visibles a la f’uïs sur toute la surface terrestre ; c’est le cas de celle qu’on ^a pu observer ^en 187fi.

D’autre part, les observateurs admettent _{que ln} hauteur maxilna de l’Aurorr Ü l’équateur magnétique ^{ne dr-}

passe pas quelques centaines de kitomètics.

Ces ^mesures sont très incertaines, ^{n mis elles} indiylent cependant ^que l’aurore entière est extrênient voisine de la Terre. Or, ^si la nappe aororalP ^{entoure de très}

près ^notre globe, ^comme elle contient nécessairenlcnt le lieu d’C1111SS1011 des corpuscules cathodiques, ^{il est}

évident _que ce lieu doit être cherche dans notre voi-

sinage ^{immédiat et que} l’origine cosmique ^ne peul ^t

être admise. La distance indiqlée plus ^haut paraîtra

sans doute excessive poiir des cirrhus, ^{mais il faut}

tenir compte de la courbure considérable des lignes ^de

force dn champ terrestre, courbure qui ^est également

celle de la nappe aurorale. ^Près des pôles magnétiques,

cette nappe s’abaissera fortement ^et atteindra sans

peine ^des régions ^assez basses pour contenir des cirrhus. Ce serait dans ces régions qu’il conviendrait,

si l’on admet l’hypothèse des cirrhus cathodes, ^de

cllercher l’origine del’Aurore, ^et les rayons cathodiques

solaires qui ^ne peuvent aborder la tcrrc que près ^des pôles, interviendraient peut-être comme caose exciti- trice d’une émissions cathodique ^terrestre.

L’objection ^tirée de l’insuffisante altitude des cirrhus disparait d’ailleurs si l’on admet 1’li~I)otlièse

des _nuages de poussières cosmiques.

Cette seconde partie ^de l’explication de l’Aurore horéale comporte, ^{on le} voit, ^{bien des} suppositions ^et

des conjecturcs : ^{mais à} défaut d’une hypothèsc ^sérieu-

sement discutabte et basée sur des observations cer-

taines, ^on peut avoir dès maintenant une opinion ^sur l’origine cosmique ^{ou terrestre de l’Aurore et} celle que

je ^viens d’exposer ^me paraît ^au moins défendable.

Sur les trajectoires ^des corpuscules

électrisés dans l’espace

Applications ^à J’aurore boréale et aux perturbations magnétiques

Par CARL STÖRMER

l’Université de Christiania

~ ’urrorHi;sr de Dirkeland ^sur l’aurore horo,~lc,

j ^{hypothèse que} ~f. Stormer s’est propose d’ap-

~~~ _{puyer par le calcul,} est que le phénomène ^est

du 1 des rayons cathodiques é~72a~~~’s rl~c soleil! pt atti-

rés dans le champ magnétique terrestre. Birkeland a

cherche à vérifier expérimentalement ^sa théorie, ^{e! il}

a institué quelques expériences remarquables ^en expo-

1. Pour M, VILLARD au contraire, ^ces rayon" cathodiques ^sont

~l’origine terrestre. Les travaux ^{sur ee} sujet ^{ont été} publiés ^{en :}

1$t?6. 1901 (Birkeland),d904 (Stôrmer).

1. Ce travail a été extrait, d’un mi-moire datante de ~L C.

~türmcr~ publi(’ dan" }(,’3 A n’hi v. foa~~nathPt~rratiJ~ o~’ecrttrru~- drnshrrG, B. XXVIII, ^{n° 2.} (l~. ^{R. vol.} CXI,II, p. 1380 ^et CXLIII,

~~~~, B. XXVIM, ^~2. (C. ^{R. vo!.} CXUI, p. io80 ^et CXUIt,

p. 110, 408 et 460). (Extraits par M. Léon Bloch, ^revu" par

Il. C. ~fiirmr,r.)