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Étude des propriétés et de l'origine du vent solaire lent

Evénement le 24 oct 2017 à 10h00

Intervenant : Eduardo Sanchez-Diaz

Doctorant à l'IRAP

Salle de conférence Salle de conférence

Résumé de la thèse :

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Alors que le vent solaire rapide se forme le long des lignes de champ magnétique ouvertes, ancrées au centre des trous coronaux, la source du vent solaire lent est encore débattue. Il est possible de tracer l'origine du vent lent aux alentours des 'streamers'. Cette région contient des boucles magnétiques entourées par des lignes de champ magnétique ouvertes. Dans les images, le plasma s'échappant de cette région est très variable avec l'émission périodique de grumeaux de densité, appelés 'blobs'. Le vent solaire lent pourrait être entièrement constitué de ces structures transitoires ou bien être constitué de deux composantes, une d'origine transitoire et une chauffée et accélérée similairement au vent rapide. Des mesures in-situ suggèrent l'existence de deux sources différentes pour le vent solaire lent. Les principaux buts de cette thèse sont (1) d'étudier les propriétés, la structure et l'origine de la variabilité du vent solaire lent et (2) d'évaluer la contribution au vent solaire lent des blobs. Pour cela, nous combinons des images de lumière blanche de la couronne et de l'héliosphère avec des mesures in- situ.

Nous présentons d'abord les observations en lumière blanche. Grâce à l'imagerie coronale, nous constatons que la libération des blobs dans le vent lent est associée à la formation simultanée de colonnes de plasma qui retombent vers le Soleil, appelées 'raining inflows'. Ceci suggère fortement que la reconnexion magnétique est à l'origine des blobs. En combinant l'imagerie coronale et héliosphérique, nous construisons une image 3D de l'activité du streamer. Nous montrons que la libération de blobs a lieu, tout les 20 heures, simultanément le long de régions étendues de la ligne neutre, en formant des bandes de haute densité étendue en latitude et longitude. À une distance héliocentrique de 30 R☉, ces blobs ont une taille de 12x5 R☉ dans le plan de l'image et sont espacées toutes les 15° en latitude. D'après ces échelles, le flux de masse libéré sous forme de blobs représente, pendant le maximum solaire, 15% du flux de masse total du vent solaire lent. Ce pourcentage est en accord avec l'hypothèse selon laquelle les blobs constituent l'une des deux sources principales du vent solaire lent.

Ensuite nous présentons les mesures in-situ du vent lent. Les observations de télédétection révèlent que les blobs se déplacent avec des vitesses très basses, rarement mesurées à 1 UA. Les mesures in-situ de la sonde Helios confirment l'existence de ces vitesses près du Soleil. Ces vitesses très lentes (< 300 km/s) sont associées à la nappe de courant héliosphèrique, où les blobs sont observés, et apparaissent comme une continuation du vent solaire lent ambiant en étendant les lois d'échelle bien connues jusqu'à 200 km/s. Les variations cycliques des propriétés du vent solaire très lent et de sa source, suggèrent que les collisions de Coulomb à la basse couronne pourraient jouer un rôle dans la régulation de l'abondance d'hélium. Enfin, nous évaluons notre schéma 3D de la dynamique du streamer avec des mesures in-situ. Ceux-ci révèlent que les blobs ont des champs magnétiques faibles et sont déconnectés magnétiquement du Soleil. Des tubes des champs magnétiques torsadés se trouvent entre les blobs et sont magnétiquement connectés au Soleil. Une telle succession de pics de densité et deschamps magnétiques torsadés se trouve également à des échelles plus petites à l'intérieur de chaque blob.

En vue de tous ces résultats, nous concluons que les blobs se forment au travers du processus suivant: la reconnexion magnétique a lieu périodiquement sur des régions étendues des streamers. Ce processus crée simultanément (1) des boucles retombant vers le Soleil et (2) une structure de champs magnétiques torsadés magnétiquement connectée au Soleil expulsée vers le milieu interplanétaire. La ligne de reconnexion derrière la structure de champ magnétique torsadé se remplie de plasma dense qui est observé en imagerie sous la forme de blobs.

Composition du jury de thèse :

  • Richard A. Harrison (STFC Rutherford Appleton Laboratory, Didcot, Royaume Unie) : Rapporteur
  • Karl-Ludwig Klein (LESIA, Observatoire de Paris) : Rapporteur
  • Emilia Kilpua (Université d'Helsinki, Finlande) : Examinatrice
  • Nicholeen Viall (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Etats Unis) : Examinatrice
  • Dominique Toublanc (IRAP, Toulouse) : Examinateur
  • Benoît Lavraud (IRAP, Toulouse) : Directeur de thèse
  • Alexis Rouillard (IRAP, Toulouse) : Co-directeur de thèse
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