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Codes hybrides

Un autre type de code, dit « hybride », a été développé (codes 2-D et 3-D). Il s’agit de codes semi-particulaires dans lesquels les protons sont traités comme des particules, et les électrons comme un fluide sans masse. Leur principale différence avec les codes PIC vient de ce que les équations de Maxwell ne sont résolues de manière auto-cohérente que pour la population ionique. Les champs électriques sont obtenus à partir de la loi d’Ohm et on utilise une loi de fermeture pour le fluide électronique. Son principal avantage est qu’il permet de suivre le plasma sur les échelles spatio-temporelles des ions (les électrons sont considérés comme sans masse) et donc de simuler des phénomènes sur de grandes échelles telles que :

(i) l’étude de la magnétopause. Cette frontière, séparant l’espace
interplanétaire de notre magnétosphère, peut être considérée à l’ordre
zéro comme totalement étanche mais fait apparaître des transferts de
masses, de quantités de mouvement et d’énergie. Ce type de code est
particulièrement adapté à cette étude et a été utilisé pour décrire les
instabilités de type Kelvin-Helmholtz qui se développent à cette
frontière et jouent un rôle important dans leur stabilité et leur
perméabilité. D’autres études ont aussi été faites sur certains
mécanismes de transfert potentiels tel que le transfert impulsif
(plasmoïde) dont l’excès d’énergie autorise sous certaines conditions sa
pénétration dans la magnétosphère.

Simulation hybride d’une instabilite kelvin-helmholtz a la frontiere
entre la magnetosphere et le vent solaire. le code couleur represente le taux de melange de particules initialement d’un cote ou l’autre de la frontiere : en violet et jaune le plasma est peu melange, en vert il l’est en raison de processus de diffusion.

(ii) l’étude de l’interaction du vent solaire et de certaines exosphères. Une adaptation d’un code hybride (3-D) afin d’y inclure les processus de recombinaison chimique et de photo-ionisation a permis aussi une étude préliminaire sur l’interaction du vent solaire (plasma supersonique) avec certaines exosphères de différents corps de notre système solaire, en particulier Mars et Titan (le satellite de Saturne). Ces corps ne sont pas le siège d’un champ magnétique protecteur et c’est alors leur haute atmosphère qui fait obstacle à l’écoulement du vent solaire modifiant fortement l’échappement des atomes les plus légers (H, He, C, N, O).


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