aurores boréales et fréquence du cyclotron

[cosmoff]

Bonjour à tous,

voila je cherche a comprendre les aurores boréales. Ce sont les charges venant du soleil, par exemple les électrons, qui lorsqu'il rencontre le champ magnétique de la terre vont "s'écraser" sur la terre via la force de Lorentz avec une trajectoire hélicoïdale. A partir de là, on peut utiliser l'étude d'une particule chargée dans un champ magnétique, et on obtient la fréquence de la charge autour de l'axe du champ magnétique (décrivant un cercle) qui correspond à la fréquence du cylotron f = qB/ (2pi*m)

En prenant en compte le champ B de la terre, la charge et la masse de l'électron j'obtiens une fréquence f = 2Mhz ce qui est tres faible quand on sait que l'on peut voir la couleur verte ( f = 600Thz) grace aux aurores boréales.

d'ou vient mon probleme ?

merci d'avance
-----

[gts2]

Bonjour,

Ce sont des couleurs "chimiques" : les électrons viennent exciter les molécules qui vont ensuite revenir à l'état fondamental.

Voir wikipedia, paragraphes "formation" et "couleurs"

[cosmoff]

merci pour ta réponse gts2.

oui mais les photons émis par ma charge suivant une trajectoire hélicoïdale possede une énergie trop faible, e=hv et v=2MHz donc jamais les atomes d'oxygene qui absobent cette faible énergie pourrons émettre des photons de 600Thz

[coussin]

C'est relativement complexe https://en.m.wikipedia.org/wiki/Auro...e_acceleration
Les énergies en jeu sont purement cinétiques, il n'est pas question de mouvement cyclotron apparemment...

[A voir en vidéo sur Futura]

[gts2]

mais les photons émis par ma charge suivant une trajectoire hélicoïdale possede une énergie trop faible, e=hv et v=2MHz donc jamais les atomes d'oxygène qui absorbent cette faible énergie pourrons émettre des photons de 600Thz

Non, il n'y a pas de photons émis par la charge, mais ces électrons peuvent avoir une énergie cinétique relativement importante et quand ces électrons vont heurter les molécules, cela va changer suffisamment l'état de la molécule pour qu'ils puissent émettre dans le visible.

[cosmoff]

Non, il n'y a pas de photons émis par la charge

si les particules décrivent une trajectoire hélicoïdale alors il y a accélération et donc rayonnement. La fréquence du rayonnement est égale à la fréquence du cyclotron non ?

[un_copain]

Bonjour,

Le fait que nous observons les aurores boréales aux pôles de la terre uniquement, et non pas sur toute la ceinture de Van Allen, nous indique bien que les aurores boréales ne proviennent pas ce mouvement hélicoïdale (qui n'est pas uniquement présent qu'aux pôles), mais bien une interaction avec l'atmosphère.

Non, il n'y a pas de photons émis par la charge

Par contre, oui, je ne voit pas pourquoi une charge qui tourne n’émettrait pas une onde EM (pas forcément dans le visible, hein, mais de manière générale).

[Archi3]

les couleurs des aurores boréales ne viennent pas du mouvement cyclotron mais des collisions avec des molécules ou des atomes d'oxygène ou d'azote, qui excitent des raies de fluorescence. Un peu comme un "néon".

[coussin]

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Auro...tric_radiation

[gts2]

si les particules décrivent une trajectoire hélicoïdale alors il y a accélération et donc rayonnement. La fréquence du rayonnement est égale à la fréquence du cyclotron non ?

Oui, je voulais simplement dire que les photons "verts" ne sont pas émis par les électrons.

[Gilgamesh]

Sur l'énergie des électrons, j'adapte de cette page

Les particules du vent solaire entrent dans la magnétosphère avec une énergie typique de 100 eV. Les particules de l’ionosphère ont une énergie de 0,1 eV, mais celles qui s’échappent dans la magnétosphère gagnent souvent une énergie de quelques eV. Dans la queue de la magnétosphère, on rencontre des particules d’énergies variées, de 10 eV à 50 keV. Couramment, leur énergie est de l’ordre de 100 eV. Lors des sous-orages, elles gagnent quelques centaines d’eV. Ces mécanismes d’accélération sont divers, associés à des ondes, aux changements du champ magnétique et aux champs électriques qui les accompagnent.

Le plasma qui se dirige vers la Terre suite à une telle reconfiguration subit une nouvelle accélération à quelques milliers de kilomètres d’altitude. Elle est causée par des ondes électromagnétiques et par des structures électriques engendrées lors de la reconfiguration de la queue magnétosphérique. Les particules les mieux accélérées sont des électrons en provenance de la couche de plasma, leur énergie atteint quelques keV. En arrivant sur l’ionosphère (un milieu plus dense que la magnétosphère, avec des collisions), elles bousculent quelques dizaines d’atomes et molécules avant de perdre leur énergie cinétique et leur vitesse. Ces atomes sont « excités » par la collision, et se « désexcitent » en émettant un photon. Ces photons ont des énergies correspondant à la nature des atomes rencontrés. Par exemple, la couleur verte typique des aurores est due à des collisions avec des atomes d’oxygène. D’autres couleurs sont également produites : rouge, violet, bleu.

[Sethy]

100 eV, c'est énorme.

Rappelons que l'énergie d'ionisation de l'Hydrogène est de 13,6 eV et l'élément le plus difficile à ioniser (1ère ionisation) c'est l'Hélium avec près de 25 eV.

[cosmoff]

merci beaucoup pour vos réponses.

[stefjm]

100 eV, c'est énorme.
Rappelons que l'énergie d'ionisation de l'Hydrogène est de 13,6 eV et l'élément le plus difficile à ioniser (1ère ionisation) c'est l'Hélium avec près de 25 eV.

La constante de Rydberg est très bien connue 10^-12, d'incertitude relative.
Et maintenant que h et c sont fixé par décret du BIPM, c'est plus cool pour les calculs et mesures.