Le chauffage du vent solaire se situe à l’échelle électronique

Dimanche, 14 juin 2009

Dessin d'artiste représentant le vent solaire atteignant la magnétosphère terrestre. © ESA. Des chercheurs du laboratoire de Physique des Plasmas, en analysant des données provenant des satellites Cluster (ESA), explicitent le processus du chauffage du vent solaire. L’énergie engendrée par la turbulence est transférée des grandes échelles, 100 km, aux petites échelles électroniques, 10 km. Ceci permettrait d’expliquer les processus d’accélération des électrons, processus que l’on rencontre dans la couronne solaire, mais aussi dans différents environnements astronomiques.

Le vent solaire est un flot de particules ionisées émis par le Soleil à grande vitesse allant de 400 à 800 km/s. La région où ce vent est généré, appelée la couronne solaire, est extrêmement chaude (1 million de degrés) par rapport aux régions voisines. Ce phénomène reste encore un mystère et aucun modèle théorique ne permet encore de l’expliquer complètement. L’accélération du vent solaire, de 400 km/s à 800 km/s est l’autre phénomène non expliqué depuis des décennies.Ce chauffage du vent solaire à de telles températures ou son accélération à de telles vitesses, pourrait être dû aux turbulences électrique et magnétique qui sont observées dans le milieu.

En utilisant les données des satellite Cluster (ESA), une équipe associant des chercheurs du Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP : CNRS, Ecole Polytechnique, Universités de Paris 6 et de Paris 11), de la NASA et de l’Institut Suédois de Recherches Spatiales vient de réaliser une percée dans la compréhension du phénomène de la turbulence dans le vent solaire. Grâce aux données à très haute résolution des magnétomètres alternatifs conçus et fabriqués au LPP, embarqués sur Cluster, ils ont pu ‘‘suivre’’ pour la première fois le transfert de l’énergie des grandes échelles (105 km) jusqu’au petites échelles (10 km) dans le plasma du vent solaire. Ceci a d’abord permis de remettre en cause une idée reçue selon laquelle une très grande partie de l’énergie de la turbulence se dissipe à l’échelle des protons ( 100 km). Ils ont en effet montré que l’énergie continue sa cascade vers les échelles plus petites et que les protons n’acquièrent en réalité qu’une fraction de cette énergie, et donc ne sont chauffés que partiellement. Les chercheurs ont pu aussi, et pour la première fois, localiser clairement l‘échelle de dissipation qui est à l’échelle électronique.

Ce phénomène nouveau, qui permet de transférer de grandes quantités d’énergie des grandes échelles vers les petites échelles électroniques où elle est dissipée, peut expliquer plusieurs observations d’accélération d’électrons en astrophysique. Aussi, ce travail peut avoir des conséquences sur les modèles classiques de chauffage de la couronne solaire (dit « chauffage cyclotron ») ainsi que sur la modélisation du phénomène de la reconnexion magnétique.

Pour en savoir plus: 
Source(s): 

"Evidence of a Cascade and Dissipation of Solar-Wind Turbulence at the Electron Gyroscale".  F. Sahraoui, M. L. Goldstein, P. Robert, Yu. V. Khotyaintsev. Physical Review Letters (102, 231102 (2009)).

Contact(s):
  • Fouad SAHRAOUI, LPP
    fouad [dot] sahraoui [at] lpp [dot] polytechnique [dot] fr, 0145075050

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