Title: Cours GB1
1Cours GB1
- Dynamique de la magnétosphère,
- sous-orages, reconnexion
2I. Existence de la magnétosphère, gel, reconnexion
3Interaction vent solaire/ magnétosphère La
magnétosphère fermée l'image stationnaire
simplifiée
4Mais dynamique de la magnétosphère? Pénétration
du vent solaire
Pourquoi, où, quand, comment ?
5Interaction vent solaire/ magnétosphère
6Interaction vent solaire/ magnétosphère
7Interaction vent solaire/ magnétosphère
8Interaction vent solaire/ magnétosphère
9Interaction vent solaire/ magnétosphère
10Interaction vent solaire/ magnétosphère
11Interaction vent solaire/ magnétosphère
12Interaction vent solaire/ magnétosphère
13Reconnexion notion intuitive
14Reconnexion notion intuitive
15Reconnexion notion intuitive
16Reconnexion notion intuitive
17Reconnexion notion intuitive
18Reconnexion notion intuitive
19Reconnexion notion intuitive
20Reconnexion notion intuitive
21Reconnexion notion intuitive
22Reconnexion notion intuitive
23Géométries simples de reconnexion
Point ne X symétrique Petschek. dissymétrique
(magnétopause) Lévy
Petschek
Levy
Retournement sur 1 discontinuité rotationnelle au
lieu de 2 chocs lents
24II. Magnétosphère fermée, magnétosphère ouverte,
FTEs
25Magnétosphère ouverte
Coupe dans un plan méridien
Vue de face depuis le Soleil
Cowley, 1995, A beginners guide to the
magnetosphere
26Reconnexion non stationnaire flux transfer
events
événements de reconnexion localisés et
sporadiques
27III. Conséquences de la pénétration sur la face
avant.Sous orages, aurores
28Photographie Vincent Génot
29Photographie Jan Curtis
30http//users.rcn.com/cwhitney.ma.ultranet/solarsys
tem.htm
31Navette spatiale (NASA)
32Atmosphère ionisée (ionosphère)
Atmosphère neutre
Graphique K.Akasofu
33Les couleurs des aurores (II)
Université dAlaska Fairbanks / GI
34Aurores discrètes/ aurores diffuses
Lou Frank / Université de Iowa
35Akasofu, Polar and magnetospheric substorms,1968
36Sous-orage auroral (daprès Akasofu, 1964)
Côté Soleil
Côté nuit
Caméra UV du satellite POLAR
37Sous-orages magnétosphériques
- Reconfiguration rapide de la
- queue magnétique accompagnée par une accéleration
et un chauffage des particules parallèlement et
perpendiculairement au champ magnétique
- Conversion de lénergie
- magnétique en énergie cinétique
- accélération des particules
- et thermique
- chauffage
Région aurorale
38Sous-orages magnétosphériques(modèle standard ou
anciennement standard)
39Sous-orages "catastrophes"
Evolution grande échelle et lente ( MHD idéale)
jusqu'à un "breaking point" où une physique
différente prend place et casse la système sur un
temps très court. Apres cet événement
(reconnexion?),nouvelle évolution grande échelle
et lente ramenant à l'état initial ?
quasi-cycle ? image
40Interprétations théoriques des sous-orages 2
classes de modèles
41Deux classes de modèles
Interruption brutale du courant
CLUSTER
Reconnexion dans la queue déclenchée par une
instabilité de type déchirement
42AU COMMENCEMENT
Illustration Fabrice Mottez (CETP))
43PHASE DE CROISSANCE
Illustration Fabrice Mottez (CETP))
44Illustration Fabrice Mottez (CETP))
45Illustration Fabrice Mottez (CETP))
46Illustration Fabrice Mottez (CETP))
47PHASE DEXPANSION
Illustration Fabrice Mottez (CETP))
48PHASE DEXPANSION
Illustration Fabrice Mottez (CETP))
49IV. ObservationsDiagnostics expérimentaux "in
situ"
50Mission multi-satellite Cluster/ESA (2000) ?
Orbite polaire (4 -20 RT) ? Distances de
séparation des satellites entre 100 20000 km
51Observations Cluster (2000 km)
20 nT
Bx
-20 nT
- 2100 UT traversée couche calme par C1,C2, et
C4 - 2106 UT par C3
- épaisseur Z13 1400 km
10 nT
By
-5 nT
2130UT la couche de courant devient instable
(fluctuations 3D) C3 est temporairement proche
de léquateur
15 nT
Bz
2151UT la couche de courant sest épaissie
C1,C2,C3 et C4 ont la même signature ? Bx
0 Lénergie magnétique a diminué ? B 0
-5 nT
20 nT
B
0 nT
2100
2106
2130
2151
Le Contel et al, 2005
52Vpara,e,i
Mesures particules
Vitesses des ions et des e- Accélération des
électrons et des ions suivant x
Vperp,e,i
Vxe,i
Vye,i
Vze,i
2146
2154
53Influence de lépaisseur de la couche de
courant/rayon de Larmor
Courant porté par les ions
Courant porté par les électrons
Baumjohann et al 2007
54Instabilités susceptibles de créer la disruption
de courant
Baumjohann et al 2007
55Mission
Observations simultanées au sol et in situ
Lancement février 2007
56Mission
The different orbit configurations define the
five stages of the mission Stage
1 Injection or Coast Phase2/15/07 -
9/15/07 Right after launch all spacecraft are
lined up in the same orbit with a 15.4 Re
apogee. Stage 2 Orbit Placement
Phase9/15/07 - 12/15/07 The orbit placement
phase is also called Dawn phase because the
apogee of the orbits are on the dawn side of the
magnetosphere. Probe 1 apogee is at 30 Re, Probe
2 at 20 Re, Probes 3 and 4 at 12 Re, and Probe 5
at 10 Re. Stage 3 Tail Science
Phase12/15/07 4/15/08 In the tail science
phase the apogee of the orbits are in the
magnetotail. Probe 1 apogee is at 30 Re, Probe 2
at 20 Re, Probes 3 and 4 at 12 Re, and Probe 5 at
10 Re. Major (4 day, P1, P2 and inner probe)
Conjunctions Minor (2 day, P2 and inner probe)
Conjunctions Daily (inner probes with GBOs)
Conjunctions -gt0030-1230UT
57Forme de la magnétopause
Discontinuité plane ? (test de deHoffmann-Teller)
Gondolée? Avec des renflements? Variations de la
normale
58Pénétration localisée/ impulsive (direction de la
normale)
magnétogaine
magnétosphère
Russell and Elphic, 1978
59Flux Transfer Event Observé par Cluster le 26
janvier 2001.
Outer magnetospheric boundaries Cluster
results, 2005
60Nature de la magnétoqpause
Discontinuité rotationnelle ? test de Walén
61Discontinuités en MHD
tangentielle
rotationnelle
62Test de Walen (disc. rotationnelle)
V-VHT
VAlfven
Corrélation négative ? site de reconnexion au
nord de Cluster
63Fin du cours GB1
64Divers
65Données Cluster projetées dans le repère
LMN Eriksson et al, 2004
L
M
N
Plan tangent à la discontinuité
Direction normale
66Reconnexion dans les lobes quand le champ
interplanétaire est Nord
67Scenario de Smith et Lockwood (1996) Cas dun
champ interplanétaire sud
Événement de reconnexion