LPP - Laboratoire de Physique des Plasmas - UMR 7648

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Activité Solaire

Toutes les versions de cet article : [English] [français]

Le Soleil est un astre actif, produisant quotidiennement des émissions électromagnétiques de plus ou moins grande intensité, et éjectant de manière impulsive de la matière vers l’espace interplanétaire. Les plus grands évènements constituant l’activité solaire, les éruptions solaires, peuvent induire de nombreux effets néfaste sur le fonctionnement des systèmes technologiques humains.

Sommaire

Chercheurs LPP :

G. Aulanier, S. Masson, E. Pariat

Sélection de publications :

G. Aulanier, The physical mechanisms that initiate and drive solar eruptions , Nature of Prominences and their role in Space Weather. Edited by Brigitte Schmieder, Jean-Marie Malherbe and S.T Wu. Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium, Volume 300, pp. 184-196.

S. Masson, S. K. Antiochos, & C. R. DeVore, Escape of Flare-accelerated Particles in Solar Eruptive Events, The Astrophysical Journal, Volume 884, Issue 2, article id. 143, 15 pp., 2019.

E. Pariat, J. E. Leake, G. Valori, M. G. Linton, F. P. Zuccarello, K. Dalmasse, Relative magnetic helicity as a diagnostic of solar eruptivity, Astronomy & Astrophysics, Volume 601, id.A125, 16 pp., 2017.

Qu’est-ce que l’activité solaire ? :

En construction

Modélisation numérique de l’activité solaire :

Grâce à l’explosion des capacités de calcul numérique ces dernières années, la simulation de phénomènes physiques observés s’est très fortement développée. En astrophysique en particulier, domaine où l’expérimentation est fortement limitée, la modélisation par ordinateur des phénomènes s’est particulièrement améliorée au point de pouvoir désormais reproduire ces phénomènes avec un réalisme très important. L’utilisation synergique de données d’observations spatiales et de modèles numériques permet désormais de faire avancer rapidement la connaissance en astrophysique.

Cette situation est particulièrement vrai en physique solaire et en physique de l’héliosphère, où il existe une abondance de données d’observations, grâce entre autres à de multiples missions spatiales comme SoHO, SDO, TRACE, RHESSI, ULYSSE, STEREO, Parker Solar Probe, Solar Orbiter et prochainement PUNCH, Solar-C.

Notre équipe se spécialise depuis de nombreuses années dans la modélisation numérique magnétohydrodynamique 3D d’évènements éruptifs solaires. Notre spécificité est de tenter de rapprocher nos modèles, plus ou moins idéalisés, avec les données d’observations. Notre équipe est particulièrement investie dans des études utilisant conjointement des données d’observations des simulations numériques. Les données sont utilisées en lien avec nos modèles numériques de différentes manières :

par inspiration : les observations sont utilisées comme un source d’information qui permet d’initier un modèle numérique, sans directement inclure ces données. Ceci permet de créer des modèles qui, bien qu’étant idéalisé, possèdent un haut niveau de réalisme (e.g. Aulanier et al., ApJ, 2010)
par inclusion : les données sont utilisées directement dans les modèles numériques, que ce soit comme conditions aux limites ou comme conditions initiales (e.g. Masson et al., ApJ, 2009, Lynch et al., JGR, 2016)
par comparaison : les sorties des modèles sont directement comparées aux différentes données d’observations. Les modèles peuvent être améliorés de manières itératives afin que les sorties des modèles numériques soient de plus en plus proches des véritables observables (e.g. Masson et al., ApJ, 2014)
pour la prédiction : un jeu de données est utilisé comme condition initiale d’un modèle numérique qui prédit les propriétés d’autres observations (e.g. Savcheva et al., ApJ, 2016).

Ces recherches reposent tout d’abord sur l’utilisation de deux codes de simulations numériques dont nous avons la complète maitrise et qui nous ont permis de simuler de multiples cas d’évènements actifs solaires par le passé :

OHM-MPI : code développé au LESIA et au LUTh et dorénavant maintenu au LPP (Aulanier et al. A&A 2005, Zuccarello et al. ApJ. 2015). Code magnétohydrodynamique 3D avec grille fixe non-uniforme. Code versatile - massivement parallèle - qui tourne sur le mésocentre MESOPL et sur la machine OCCIGEN/CINES. Code parallélisé dans le cadre de l’action fédératrice de l’Observatoire de Paris « simulation numérique ».
ARMS : code développé aux USA (US Navy & NASA, DeVore, JCoP, 1991). Code magnétohydrodynamique 3D à maillage adaptatif dynamique. Grille sphérique et cartésienne. Code massivement parallèle fonctionnant sur le mésocentre MESOPL et sur le supercalculateur OCCIGEN du CINES.

Ces codes constituent deux outils complémentaires qui permettent de simuler différents phénomènes qui sont observés par les différentes instruments et missions d’observation du Soleil.

Exemples de questions abordées au LPP :

– Comment l’atmosphère solaire est-elle structurée magnétiquement ? Quels structures sont à même de produire des éruptions ?

– Quels sont les processus amenant au déclenchement des éruptions solaires ? Quel est le rôle de la reconnexion magnétique ?

– Comment se déroulent les éruptions solaires ? Comment sont produits les phénomènes associées observées : émissions lumineuses, chauffage, éjectas, ...?

– Quel est l’impact des éruptions sur l’environnement terrestre ? Comment peux-t’on prédire les éruptions solaires ?