Leur origine est maintenant bien connue : elles proviennent de l'interaction entre des particules chargées émises par le soleil, et les atomes et molécules présents dans la haute atmosphère vers 100 km d'altitude (essentiellement l'azote, l'oxygène, et l'hydrogène). Cette interaction provoque leur ionisation et l'émission de rayonnements dans le domaine visible.

Toutefois ces interactions nécessitent un flux suffisant de particules possédant chacune une énergie suffisante ; ces conditions sont remplies lors des éruptions solaires les plus violentes, qui apparaissent souvent lors des périodes les plus actives du cycle solaire (qui présente une périodicité d'environ 11 ans).

Les particules chargées à l'origine des aurores étant guidées par les lignes de force du champ magnétique terrestre, les zones où ces interactions ont lieu sont situées au voisinage des zones polaires, et plus particulièremet autour des pôles magnétiques nord et sud qui ne coïncident d'ailleurs pas avec les pôles géographiques.

Depuis le début de la recherche de la position de ces pôles au 17 ème siècle, il est apparu qu'ils se déplacent de plusieurs dizaines de km par an, sans que l'origine de ces mouvements ne soit bien comprise ! Ainsi le pôle magnétique nord est actuellement situé au large de la côte nord de la Sibérie et le pôle magnétique sud est situé à proximité de la côte nord du continent antarctique en face de l'Australie.

Les déplacements des pôles magnétiques Nord et Sud

La position et l'extension géographique des zones où des aurores apparaissent dépendent de la position du soleil et de son activité : c'est l'arc auroral.

Exemple d'une forte extension de l'arc auroral : cas de l'éruption solaire des 10-11 octobre 2024

Ainsi, les aurores boréales (donc dans l'hémisphère nord) les plus intenses peuvent être visibles jusqu'en France métropolitaine.

Lors de mon séjour à Kerguelen en 1979-1980 (au voisinage du maximum du cycle solaire n°21), j'ai eu la possibilité d'observer de nombreuses aurores australes, car la latitude magnétique (par rapport au pôle Sud magnétique) y est relativement élevée.

Quelques exemples d'aurores australes photographiées à Kerguelen en 1979-1980

En plus de ces observations visuelles, mon collègue Thierry Sehet a exploité un observatoire qui mettait en oeuvre des photomultiplicateurs de lumière pour l'étude de l'intensité et de la nature des rayonnements émis durant les aurores :

Les photomètres de la Pointe Suzanne à Kerguelen