mise à jour : 13 décembre 2021
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Airglow : Généralités

Auteur: Jean-Yves Chaufray

Illustration

La diffusion résonante n'est pas le seul mécanisme à l'origine de l'airglow planétaire, dans les pages suivantes nous allons voir d'autres exemples de mécanismes de façon plus succinte. Les différents processus possibles sont représentés de façon schématique sur cette figure.

Mécanismes d'émissions
Mecanismes.png
Principaux mécanismes à l'origine de l'airglow planétaire
Crédit : adapté de Leblanc et al. JGR, 111, E09S11

La diffusion résonante a été décrite dans la section précédente. Lors d'une diffusion fluorescente, l'atome excité par le rayonnement solaire ne revient pas directement dans son état fondamental mais passe par un état électronique intermédiaire. Le photon diffusé à donc une longeur d'onde supérieure à la longueur d'onde du photon incident. Ce type d'émission à été observée sur Jupiter pour la molécule H2.

L'excitation par impact d'électrons produit des émissions pour des transitions dites "interdites" c'est à dire des transitions qui ne peuvent pas être produites par des photons solaires. La raie de l'oxygène à 135.6 nm est un exemple de raie interdite observée dans les atmosphères de Vénus, Mars et la Terre. Les électrons peuvent être des électrons produit par ionisation de l'atmosphère neutre par le rayonnement UV solaire ("photoélectrons"), dans ce cas l'émission est appelée "dayglow" ou des électrons énergétiques précipitant dans l'atmosphère, dans ce cas l'émission est appelée émission aurorale.

L'excitation dissociative résulte de la dissociation d'une molécule par interaction avec un photon solaire ou un électron dont au moins un des produits de la dissociation se trouve dans un état excité. Sur Terre, la dissociation de O2 peut produit un atome d'oxygène dans un état excité noté 1S qui en se relaxant vers le niveau fondamental (3P) produit un rayonnement à 297 nm. Cette émission est aussi observée sur Mars, mais elle est essentiellement due à la dissociation de CO2 et non pas O2 qui est le principal constituant atmosphérique. L'état 1S peut se désexciter vers un niveau intermédiaire: le niveau 1D avant le niveau fondamental. Les transitions 1S 1D et 1D 3P émettent un rayonnement dans le visible correspondant aux raies rouge (630 nm) et verte (557.7 nm) de l'oxygène caractéristique des émissions aurorales terrestres. Récemment, la sonde Rosetta a observé des raies d'émissions produites par la dissociation de la vapeur d'eau cométaire suite aux impacts avec des électrons énergétiques autour de la comète 67P Churyumov-Gerasimenko.

La recombinaison dissociative résulte de l'interaction d'un ion moléculaire avec un électron. La capture de l'électron conduit à la formation d'un intermédiaire réactionnel instable qui se dissocie. Un ou plusieurs produits de la dissociation peuvent se trouver dans un état excité et produire un rayonnement. La recombinaison des ions O2+ peut conduire à la formation d'atomes d'oxygène dans les états 1D, 1D ou 3P conduisant à des émissions à 297, 557 et 630 nm.

L'ionisation excitative par interaction d'une espèce neutre avec un photon ou un électron est la source principale de l'émission de CO2+ à 289 nm observée sur Mars et Vénus par ionisation de CO2.

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