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Mohammed Baraka a soutenu sa thèse "Étude de la reconnexion magnétique du côté jour en présence d’ions froids et de champ guide : un zoom sur la séparatrice magnetospherique"
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Le 10 février 2025, Mohammed Baraka a soutenu sa thèse "Étude de la reconnexion magnétique du côté jour en présence d’ions froids et de champ guide : un zoom sur la séparatrice magnetospherique".
Résumé :
En fonction de l’orientation du champ magnétique interplanétaire (CMI) transporté par le vent
solaire, les lignes du champ magnétique terrestre peuvent se reconnecter à celles du CMI sur le
côté jour de la magnétopause, la frontière entre le vent solaire et le champ magnétique terrestre.
Les conditions de plasma étant différentes de chaque côté de la magnétopause, la reconnexion
magnétique est dite asymétrique. Le processus de reconnexion débute dans une région de
diffusion aux échelles électroniques et produit des jets d’électrons et d’ions divergents. Les
frontières séparant le plasma qui s’écoule vers la région de reconnexion de celui qui s’en éloigne
sont appelées séparatrices. Cette thèse de doctorat étudie en détail la structure de la séparatrice
magnétosphérique loin de la région de diffusion en présence d’ions froids magnétosphériques,
d’un fort gradient et d’un champ guide modéré. A partir des mesures in situ de la mission
Magnetospheric Multiscale (MMS) de la NASA et de simulations 2D complètement cinétiques
de type "Particle-In-Cell" (PIC) obtenues à partir du code en accès libre SMILEI, les densités
de courant, les signatures électriques et magnétiques ainsi que les processus de conversion
d’énergie sont étudiés. A partir des mesures in situ à la séparatrice, il est trouvé que la densité
de courant est dominée par le courant diamagnétique des ions et que le champ électrique normal
dans la région magnétosphérique d’entrée du plasma est soutenu par la dérive des ions froids
dans le champ électrique en accord avec les simulations. La conversion d’énergie dans le repère
du plasma est assurée par le courant parallèle et le champ électrique parallèle produit par le
terme de gradient parallèle de la pression des électrons. La partition de l’énergie entre les ions et
les électrons est discutée à l’aide du calcul du terme de contrainte de pression. En utilisant des
simulations cinétique 2D, deux jeux de simulations ont été effectués : un premier avec et sans
ion froids, et un second avec et sans ions froids mais toujours en présence d’un champ guide
modéré. Le premier jeu nous a permis de valider l’utilisation de la nouvelle version GPU du
code SMILEI et de confirmer le rôle des ions froids dans le maintien de la signature de champ
éléctrique normal vers la Terre, tout le long de la séparatrice dans la région magnétosphérique
d’entrée du plasma. De plus, les ions froids produisent une réduction du courant perpendiculaire
et du champ électrique de Hall, et une augmentation du courant parallèle des deux côtés de la
séparatrice. En leur présence, le terme de pression électronique est augmenté, ce qui renforce
le découplage des électrons du champ magnétique. Le second jeu confirme ces effets des ions
froids et notamment montre qu’en présence d’un champ guide, la présence des ions froids, qui
renforce le gradient de pression des électrons et réduit le champ électrique normal, augmente le
déplacement de la région de reconnexion. Tous ces effets modifient les échanges d’énergie et de
plasmas entre le vent solaire et la magnétosphère de la Terre.
Jury :
Matteo Faganello Maître de Conférences (HDR) Rapporteur
Maria-Elena Innocenti Professeure Examinatrice
Karine Issautier Directrice de recherche Présidente
Aurélie Marchaudon Directrice de recherche Rapportrice
Thierry Passot Directeur de recherche Examinateur
Sergio Toledo-Redondo Professeur Examinateur
Olivier Le Contel Directeur de recherche Directeur de thèse
Patrick Canu Directeur de recherche émérite Co-Directeur de thèse
