L'Heliosphere comme laboratoire pour les plasmas astrophysiques : analyse des mesures in situ des missions spatiales

emeric bron — 2023-05-09T11:06:36Z

Résumé

L'héliosphère constitue un exceptionnel laboratoire pour la physique des plasmas. Grâce à son accessibilité à travers les mesures in situ, nous pouvons tester de façon directe les théories et développer des modèles qui sont fondamentaux aussi pour l'étude d'autres milieux astrophysiques.
A travers l'exploration des différents régions de l'héliosphère (vent solaire, magnétosphères planétaires, environnements cométaires) il est possible de mesurer les fluctuations électromagnétiques et les fonctions de distribution des particules qui composent le plasma, en obtenant d'importantes informations sur la composition du milieu, son état thermodynamique et énergétique et sur les différents modes qui se propagent dans le système.

Au cours de cette formation, on se propose de discuter quelques processus fondamentaux de physique des plasmas, à travers des rappels théoriques (cours du matin) et leur illustration à travers des travaux pratiques (après-midi) portant sur l'analyse de données in-situ fournies par diverses sondes orbitant dans les plasmas héliosphériques.

Parmi les processus abordés dans cet enseignement :

– Plasmas en expansion (vent solaire, expansion non adiabatique, etc...)
– Ondes et turbulence
– Interaction Soleil–magnétosphères planétaires
– Autres sujets éventuels : instabilités dans le plasma, chocs, reconnexion magnétique (selon un orateur invite hors LESIA).

Programme scientifique préliminaire

La formation se déroule avec des cours théoriques le matin et des TP basés sur les données spatiales l'après-midi pour illustrer les applications pratiques des sujets introduits le matin. Cela permettra aussi aux étudiants de se familiariser avec les outils et techniques d'analyse des mesures in situ et de les tester directement avec les observations des satellites.

Lundi : Introduction à la physique de l'Héliosphère, plasmas spatiaux et mesures in situ.
TP sur la familiarisation avec different types de données : champ électro-magnétique, densité, vitesse, température...

Mardi : Accélération et expansion du vent solaire
TP sur les mesures du vent solaire à plusieurs distances du Soleil, et comparaison avec les modèles classiques de l'expansion d'un plasma (mesures des missions Helios, Ulysses, Parker Solar Probe, Solar Orbiter).

Mercredi : Turbulence dans les plasmas spatiaux
TP Sur l'analyse spectrale des séries temporelles de mesures dans le plasma turbulent de vent solaire (mesures des missions Cluster, Parker Solar Probe, Solar Orbiter).

Jeudi : Frontières de la magnétosphère de Mercure : une planète sous pression. TP sur l'analyse des données de la mission MESSENGER (via AMDA/CDPP) et la comparaison avec des simulations MHD.

Vendredi : Instabilités et/ou discontinuités dans les plasmas (chocs, couches de courant, ...) : vision multi-instrumentale et multi-satellite (selon le temps disponible)
Séminaire par un spécialiste à la place de TP (sujets possibles : Instabilités, chocs, réconnexion magnétique).

Intervenants
LESIA est un laboratoire d'instrumentation spatiale spécialisé sur plusieurs aspects des plasmas héliosphèriques. Les cours et les TP vont être assurés par les spécialistes qui travaillent sur l'analyse des données in situ, sur l'instrumentation spatiale, sur la modélisation et les simulations numériques :

Olga Alexandrova, Astronome, LESIA
Lea Griton, Maitre de Conf. LESIA-SU
Arnaud Zaslavsky, Maitre de Conf. LESIA-SU
Milan Maksimovic, DR-CNRS, LESIA
Plus, un(e) intervenant(e) d'un laboratoire extérieur au LESIA pour donner un séminaire sur une des thématiques ‘Sujets eventuels' (voir ci-dessus).

Centre de Conférences Jules Janssen

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