LESIA - Observatoire de Paris

Soutenance de thèse de Kevin Dalmasse le jeudi 18 septembre 2014

jeudi 28 août 2014

La soutenance aura lieu le jeudi 18 septembre 2014 à 14 h 00 dans la salle de conférence du Château, sur le site de Meudon.

Titre de la thèse

"Injection et libération d’énergie libre, d’hélicité magnétique, et de courants électriques dans l’atmosphère solaire"

Résumé

L’origine des éruptions solaires vient de l’évolution de champs magnétiques porteurs de courants électriques. Pour comprendre et caractériser leur rôle, j’ai étudié conjointement trois grandeurs physiques dont les propriétés caractérisent celles des champs magnétiques éruptifs : l’hélicité magnétique relative, les courants électriques induits, et l’énergie magnétique libre. Tout d’abord, je présente une méthode que j’ai développée pour étudier le transfert d’hélicité magnétique dans l’atmosphère solaire et localiser les régions de flux d’hélicité opposés, i.e. les régions potentiellement à l’origine des éruptions solaires les plus énergétiques. J’expose ensuite les résultats de simulations numériques magnétohydrodynamiques 3D, portant sur l’étude des courants électriques dans les champs magnétiques éruptifs. Je montre qu’un courant électrique net dans un champ magnétique éruptif – élément clé des modèles d’éruptions solaires, est naturellement généré par la présence d’un cisaillement magnétique intense au niveau de la ligne d’inversion de polarité magnétique photosphérique. Enfin, je présente mes travaux sur l’étude des propriétés de la reconnexion magnétique en 3D, dans le cadre des jets coronaux. Ce travail permet de faire le lien entre les propriétés de la reconnexion magnétique, la dissipation des courants électriques induits, la quantité d’énergie libérée, et la quantité d’hélicité éjectée. Cette approche que j’ai utilisée en combinant trois proxys différents des caractéristiques des champs magnétiques éruptifs, ouvre de nouvelles perspectives pour étudier les propriétés des champs magnétiques responsables de l’activité solaire.

Abstract

The origin of solar flares is intrinsically related to the evolution of current-carrying magnetic fields. To better understand and quantify their role, I jointly studied three physical quantities which properties quantify those of eruptive magnetic fields : relative magnetic helicity, electric currents, and free magnetic energy. The first part of my work introduces a method that I have developed to study the transfer of magnetic helicity into the solar atmosphere and locate the regions of opposite helicity flux, which are possibly responsible for the most energetic flares. In the second part of this thesis, I present a study on the generation and distribution of electric currents in current-carrying magnetic fields. Using 3D magnetohydrodynamics numerical simulations, I demonstrated that a net electric current – which is a key element of several solar flare models – can be naturally generated by the presence of a strong magnetic shear along the photospheric polarity inversion line. Finally, the third part of this manuscript describes a study of the properties of 3D magnetic reconnection in the framework of solar coronal jets. This work allows to relate the properties of magnetic reconnection with the dissipation of electric currents, the amount of released energy, and the amount of ejected helicity. The approach used here by combining three proxies of current-carrying magnetic fields, pave the way for studying the properties of the magnetic fields that are responsible for solar activity.