LESIA - Observatoire de Paris

Soutenance de thèse de Pierre Henri le jeudi 8 juillet 2010

mardi 29 juin 2010

Titre de la thèse : "De Vlasov à STEREO : couplages non-linéaires dans le vent solaire".

La soutenance aura lieu le jeudi 8 juillet 2010 à 14h00 dans l’amphithéâtre du LAM, à l’Observatoire de Meudon.

Résumé

Comme de nombreux plasmas astrophysiques, le vent solaire est non- collisionel, de sorte qu’il est hors équilibre thermodynamique local. Dans ce contexte, les processus cinétiques et/ou non-linéaires permettent de redistribuer l’énergie aux petites échelles dans le plasma. Si la théorie non-linéaire des plasmas (interactions ondes- particules et ondes-ondes) a été intensivement étudiée depuis les années 1960, l’identification observationnelle des processus dominants manque encore.

Dans le cas particulier des couplages entre dynamiques électronique et ionique, l’objectif de cette thèse est double : d’une part comprendre les effets cinétiques et non-linéaires en jeu dans le vent solaire et d’autre part fournir des preuves observationnelles de leur existence.

Cette étude se fonde sur des observations in situ et des simulations numériques. Les mesures de formes d’onde de champ électrique sont fournies par l’instrument radio WAVES embarqué sur les deux sondes STEREO. Les simulations numériques proviennent d’un code cinétique Vlasov-Poisson unidimensionel dans l’approximation électrostatique. Une méthode de mesure et d’étalonnage in situ des fluctuations de densité haute fréquence (dans un domaine non accessible à d’autres instruments) a été développée. Grâce à celle-ci des mesures simultanées de champ électrique et de densité fournissent la première preuve observationnelle de couplages non-linéaires entre les ions (densité du plasma) et les ondes plasma électroniques (onde de Langmuir). Je discuterai en particulier la première preuve observationnelle directe d’un archétype de couplage d’ondes (l’instabilité de décroissance des ondes plasma électronique), obtenue à partir d’observations locales d’un sursaut radio (type III) et des simulations. En ce qui concerne l’origine des émissions radios solaires, ce résultat est la confirmation de la première étape du modèle classique d’émission de l’harmonique, fondée sur des interactions ondes-ondes. Enfin, je montrerai grâce aux simulations que l’évolution de la “turbulence faible” (régime quasi-linéaire) de Langmuir, sur des temps longs, tend vers un régime de “turbulence forte” (fortement non-linéaire) via la formation de structures cohérentes.

Cette thèse illustre le rôle fondamental joué par les processus cinétiques et non-linéaires dans les plasmas spatiaux.