Installation de deux cameras plein ciel pour le monitoring des aurores australes

La surveillance des aurores polaires à l’aide de caméras plein ciel est particulièrement importante pour la physique des relations Soleil-Terre, ainsi que pour la physique aurorale et ionosphérique et in fine la météorologie de l’espace. Cela permet de cartographier l’ovale auroral, de détecter des structures géométriques spécifiques, ainsi de mieux comprendre la phénoménologie et le couplage magnétosphère-ionosphère-thermosphère. Les aurores se produisent le long d’ovales centrés autour des pôles magnétiques des deux hémisphères. Si la forme générale des ovales sud et nord est similaire, il existe des asymétries encore mal caractérisées. Il est donc fondamental de mesurer simultanément les émissions aurorales des ovales Nord et Sud. Ces ovales sont peu couverts par des moyens de mesure, surtout celui du Sud du fait de la difficulté d’accès de ces régions. Nos collègues japonais du NIPR ont proposé de construire une collaboration internationale permettant une meilleure couverture de l’ovale sud. Cela nécessite d’installer dans un premier temps deux caméras, une à Dumont d’Urville et une autre à Concordia pour compléter le réseau. Côté européen, cette collaboration concernera des instituts français IPAG (CNRS-UGA) et IRAP (CNRS-UPS) et italiens (INAF, INGV) qui disposent d’une solide expertise de la physique des relations Soleil-Terre et dans les activités scientifiques polaires et subpolaires.
Les caméras sont fournies par l’équipe japonaise ainsi que leur monture et protections. Nous prévoyons de les installer durant les étés austraux 2024-2025 et 2025-2026 si possible lors d’une seule campagne à la fois au Dôme C et à Concordia. Une seconde campagne de maintenance après un an est également prévue. La première campagne sera réalisée par un collègue japonais et un français. La deuxième campagne sera réalisée par un japonais et un français. Si l’installation sera rapide, le but est d’installer ces caméras pour des observations long terme et des mises à jour et maintenances régulières seront probablement obligatoires.
Une pré-étude est d’ores et déjà réalisée avec les équipes techniques et logistiques de Dôme C et Dumont d’Urville pour vérifier les besoins de localisation et de durée d’hébergement, de transfert de données, d’alimentation et de maintenance sur site pendant les hivernages. Toutes les données respecteront les principes de FAIR comme requis par le SCAR, le ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche et le CNRS.
L’installation de ces deux caméras pourrait être, si les conditions logistiques le permettent, la première étape d’un programme plus vaste visant à couvrir les deux ovales avec un ensemble d’instruments optiques destiné à surveiller les aurores sud et nord en particulier des spectromètres et des spectro-imageurs. Les données pourront être reliées aux missions spatiales aurorales (Aurora-D et C et SMILE) prévues par l’ESA. Elles présentent une très bonne complémentarité puisque les données des instruments au sol peuvent être perturbées par les nuages et la lune mais sont continues à une position géographique donnée lors de nuits claires alors que les données spatiales sont plus clairsemées en raison de la période orbitale mais non perturbées par les nuages.
Dans le cas où un volume auroral est visé par au moins 3 imageurs, une reconstruction tomographique peut être possible. Des réseaux au sol aussi denses que possible sont alors extrêmement utiles surtout lorsqu’ils sont couplés à des images spatiales. De plus, les données des caméras All sky seront couplées aux données des radars SuperDARN et des magnétomètres au sol déjà installés à Kerguelen, Dumont d’Urville et Concordia (des équipes française et italienne) permettant une meilleure description de l’ionosphère polaire sud.