Formation de l'ED 'Héliosphère comme laboratoire pour les plasmas astrophysiques'

emeric bron — 2025-05-26T17:10:27Z

Résumé

L'héliosphère constitue un exceptionnel laboratoire pour la physique des plasmas. Grace 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 différentes 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. Les grandes thématiques dans l'étude de l'héliosphère qui vont être abordes sont (1) l'existence d'une couronne solaire chaude donnant lieu à un flux supersonique de plasma ; (2) l'évolution du vent solaire au cours de son voyage dans l'espace interplanétaire ; (3) l'interaction du plasma du vent solaire avec les différents obstacles magnétisés du système solaire (magnétosphères planétaires et cométaires).

Justification scientifique

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
– Sujets éventuels : instabilités dans le plasma, chocs, reconnexion magnétique (selon un orateur invité hors LIRA).
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.

Programme scientifique préliminaire

Lundi : Introduction à la physique de l'Heliosphere, 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 et Solar Orbiter).
Mardi : Turbulence dans les plasmas spatiaux
TP sur l'analyse spectrale des séries temporelles dans le plasma turbulent de vent solaire (mesures des missions Cluster, Parker Solar Probe).
Mercredi : Instrumentation et mesures in-situ
TP sur l'analyse des mesures radio (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).

Centre de Conférences Jules Janssen

Formation de l'ED 'Héliosphère comme laboratoire pour les plasmas astrophysiques'

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Programme scientifique préliminaire