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La mission spatiale Cluster de l’ESA/NASA découvre comment le vent solaire est chauffé


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. Pour chauffer le vent solaire à de telles températures ou l’accélérer à de telles vitesses, l’un des acteurs envisagé est les turbulences électrique et magnétique qui sont observées dans le milieu.
En utilisant les données des satellite Cluster une équipe associant des chercheurs du LPP/CNRS, de la NASA et de l’Institut Suédois de Recherches Spatiales vient de réaliser une percée majeure 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 ils ne sont chauffés que partiellement. Les chercheurs ont pu aussi, et pour la première fois, localiser clairement la vraie échelle de dissipation qui est 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.

Ces résultats ont été publiés le 10 juin dans Physical Review Letters (102, 231102 (2009), Evidence of a Cascade and Dissipation of Solar-Wind Turbulence at the Electron Gyroscale par F. Sahraoui, M. L. Goldstein, P. Robert, Yu. V. Khotyaintsev

http://link.aps.org/abstract/PRL/v102/e231102


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