Contrairement au coté jour de la magnétosphère, où celle-ci est comprimée et limitée par le vent solaire, le coté nuit s'étire au loin en une longue "queue de la magnétosphère". Cette partie de la magnétosphère est tout à fait dynamique, de grands changements peuvent y intervenir, les ions et les électrons y sont souvent activés.



   La queue de la magnétosphère est aussi la principale source des aurores polaires. Les observateurs d'avant l'âge spatial avaient déjà remarqué que pendant l'hiver arctique, lorsque la plupart du temps le ciel est noir, les aurores les plus lumineuses sont observées autour de minuit. On avait bien compris alors que les électrons auroraux provenaient du soleil, et le fait que l'aurore semblait se concentrer du coté très éloigné du soleil en a embarrassé plus d'un. Ces observations trouvèrent leur sens lorsque les satellites découvrirent et tracèrent la longue queue de la magnétosphère.

Les Lobes de la Queue

    La plus grande partie du volume de la queue est occupée par deux grands faisceaux de lignes de champ magnétique presque parallèles (voir le dessin). Le faisceau au nord de l'équateur se dirige vers la terre et mène à une région approximativement circulaire contenant le pôle nord magnétique, alors que le faisceau du sud s' éloigne de la terre et est lié à la région polaire méridionale.

Ces deux faisceaux, connus sous le nom de "lobes de la queue", se prolongent bien loin de la terre : ISEE-3 et Geotail les ont trouvés encore bien formé à 200-220 RE (rayons de la terre) de la terre. À ces distances les lobes sont déjà envahis par le plasma du vent solaire, alors que proches de la terre ils sont presque vides. On peut comparer les densités typiques de plasma :

Le "Feuillet de Plasma"

Aurore Diffuse

    L'aurore diffuse, découverte en 1972par le vaisseau spatial canadien ISIS 2, s'étend et se contracte avec l'expansion ou la rétraction des lobes de la queue, selon les variations du vent solaire et de son champ magnétique. On l'a beaucoup observé par (entre d'autres) la mission américaine Dynamics Explorer (1981-7), plus récemment par les satellites suédois Viking (1986) et Freja (1992), et actuellement par l'observatoire d'ISTP sur "Polar".

Convection du Plasma

    James Dungey suggéra une réponse par la théorie de la reconnexion. Rappelez-vous (section sur magnétopause) que dans un plasma idéal, les ions et les électrons répartis sur une ligne de champ se mobilisent et restent constamment solidaires ("comme des perles sur un fil"). Dungey a mis en évidence une exception à cette règle : si du plasma traverse "un point neutre" ou "une ligne neutre", là où la force magnétique est nulle, les plasmas de part et d'autre de ce point peuvent se scinder et se "reconnecter" aux différentes lignes de champ.

   Dungey supputa l'existence d'un tel point neutre juste devant la magnétopause (noté N sur le schéma) et proposa que les lignes interplanétaires du champ (avec le plasma les chevauchant) se joignent à ce point aux lignes terrestres, formant des lignes composées comme celle à la droite de "3" dans le schéma.

    Cette ligne contient une incurvation fermée : la majeure partie du plasma au-delà de cette courbe est interplanétaire, alors qu'en deçà, proche de la terre, elle est avant tout terrestre. Cependant, les deux plasmas sont mobilisés ensemble, continuent à se partager la même ligne, et s'entremêlent lentement.

    Un moment plus tard, cette ligne se déplacerait en position "4", puis en position "5", et après encore, peut-être une demi-heure plus tard, le procédé de reconnexion se renverserait quelque part en aval de la terre, à un point ou une ligne neutre près de "6". Les éléments interplanétaires se rejoignent alors puis s'éloignent, tandis que les moitiés terrestres sont aussi réunies.

Si on néglige les débordements des points - frontière comme à la fermeture du coude de la ligne "3" (et en survolant des points importants actuellement non complètement compris de la physique des plasmas), on comprend que ce processus transporterait le plasma proche du midi, à l'origine du coté terre de la courbe de la ligne "3", vers l'extrémité de la queue. Dungey proposa que le plasma soit renvoyé vers la terre, par le feuillet de plasma.

    Ceci créerait une circulation régulière de plasma dans la magnétosphère et apporterait également de nouveaux ions et électrons dans le feuillet de plasma, au voisinage de "6". Ce processus est souvent nommé "convection", la dénomination utilisée dans l'étude des courants d'origine thermique, par exemple l'écoulement de l'eau dans une casserole (dessin).

En ce point on devrait de nouveau observer les propriétés de la ligne de partage.

    Si toutes les particules se mobilisent ensemble sur une ligne de champ, comme le plasma de la queue retournant vers la terre, les particules sur les mêmes lignes de champ mais juste au-dessus de l'atmosphère doivent aussi les suivre. Des courants de plasma observés dans cette région, conformément à la prévision de Dungey, ont de fait été observés par les antennes des sondes et par des instruments de "mesure des courants" embarqués à bord de satellites proches de la Terre, dans des orbites croisant les régions polaires à basse altitude. On a également mesuré le champ électrique qui leur est associé. La plupart des scientifiques approuvent maintenant la notion du plasma de circulation, pour ces raisons.

    Cependant, l'écoulement vers la terre a été plus difficile à confirmer , dans la queue elle-même et semble plutôt irrégulier, en provenance d'accès et d'éclats, particulièrement pendant les sous-orages magnétiques. Il est difficile de repérer exactement le point neutre "6" proches en n'utilisant que des satellites isolés, et d'autres processus de plasma peuvent également jouer un rôle en supprimant les liens provisoires entre les lignes du champ terrestre (avec leur plasma) et l'espace interplanétaire. Les observations de "Geotail" suggèrent que cette séparation est à environ 70-100 RE du côté de nuit