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Home > Personal Pages > E-J > Dominique Fontaine > Proposition de thèses et stages > Observation et modélisation de l’interaction de chocs interplanétaires avec l’environnement terrestre

Observation et modélisation de l’interaction de chocs interplanétaires avec l’environnement terrestre

Encadrants:
Dominique Fontaine et Philippe Savoini

Résumé :
Le soleil est le siège d’éruptions et d’événements impulsifs qui peuvent donner naissance à des éjections de plasma solaire dans l’espace interplanétaire. Ces éjections se propagent à des vitesses supersoniques et sont précédées par une onde de choc. Lorsqu’elles interagissent avec l’environnement terrestre, elles peuvent causer des perturbations très importantes sur les systèmes embarqués à bord de satellites, les liaisons GPS, voire les installations au sol comme les lignes à haute tension. Cependant les mécanismes d’interaction avec l’environnement terrestre, et en particulier le rôle de l’onde de choc interplanétaire qui les précède, restent en partie mal élucidés.

L’objectif de ce travail de thèse est de progresser dans la compréhension de cette interaction. Il comportera une partie expérimentale et une partie de modélisation :
-  La partie expérimentale portera sur les observations in situ de plasmas d’origine solaire ou terrestre (densité, vitesse, température, champ magnétique). Le satellite ACE observe en permanence le milieu interplanétaire en amont de l’environnement terrestre. Au cours de son orbite, la mission spatiale CLUSTER traverse l’environnement terrestre et le choc d’étrave de la Terre qui se forme juste en amont. Le doctorant mettra en œuvre des outils disponibles dans les bases de données pour sélectionner les événements où l’onde de choc interplanétaire interagit avec le choc d’étrave de la Terre et avec l’environnement terrestre (magnétosphère). L’objectif sera d’identifier les caractéristiques et les conséquences de cette interaction, notamment la modification des paramètres du plasma, et la dynamique et l’amplitude du produit de leur interaction.

-  La partie modélisation reposera sur l’exploitation d’un code hybride, avec les ions décrits sous forme de particules individuelles et les électrons sous forme d’un fluide neutralisant. Ce code est écrit en fortran 2003 parallélisé sous MPI. Pour l’instant, il simule la formation des frontières de l’environnement terrestre, y compris son choc d’étrave. Le doctorant implémentera l’initialisation et la propagation d’une onde de choc interplanétaire en contrôlant rigoureusement les conditions de saut (conditions de Rankine-Hugoniot) attendues au choc. Il étudiera ensuite son interaction avec les frontières de l’environnement terrestre et la modification des paramètres du plasma qui en résultera.

Enfin, ce travail nécessitera le développement de diagnostics spécifiques permettant une comparaison des résultats numériques avec l’expérience dans le but de donner une interprétation physique aux des processus à l’œuvre dans l’interaction d’un choc interplanétaire avec l’environnement terrestre.


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