LESIA - Observatoire de Paris

Théorie : Modèles exosphériques de vent solaire

mercredi 25 juillet 2012, par le groupe "plasma"

Les modèles exosphériques sont des modèles cinétiques sans collisions. Dans de tels modèles, le vent solaire est produit par les électrons, qui en raison de leur faible masse sont plus rapides que les ions du même milieu, et s’échappent du champ gravitationnel de Soleil plus facilement que les ions. Par conséquent, un champ électrique est créé de façon à préserver la neutralité électrique du plasma, et ce champ électrique va accélérer les ions créant ainsi le vent solaire. Pour accélérer le vent solaire jusqu’aux vitesses observées par les sondes spatiales (750 km/s pour le vent solaire rapide), les modèles exosphériques nécessitent beaucoup d’électrons supra-thermiques, autrement dit que le plasma ne soit pas à l’équilibre thermodynamique local, ce qui est le cas du vent solaire.

Après le premier modèle exosphérique de vent solaire rapide développé au LESIA, un nouveau modèle a été développé qui donne la solution transonique complète (Zouganelis et al., 2004). L’accélération du vent est plus importante par rapport aux modèles exosphériques précédents. Ceci résulte de la forme non monotone du potentiel des protons qui oblige certains protons à retourner vers le Soleil, à cause de la basse altitude de l’exobase dans le cas des trous coronaux d’où est issu le vent rapide. Le flux de protons s’échappant étant réduit, le potentiel électrique qui accélère le vent est renforcé. Il faut aussi noter que la vitesse terminale est anticorrélée avec le rapport de la température des protons sur celle des électrons à l’exobase. Cela montre que de grandes températures coronales (qui sont irréalistes) et un chauffage supplémentaire de la région externe de la couronne ne sont pas nécessaires pour expliquer les vitesses élevées du vent solaire rapide.

En collaboration avec l’Institut d’Aéronomie Spatiale de Belgique, le pôle plasma du LESIA travaille sur de nouveaux développement des modèles exosphériques prenant en compte, entre autre, l’anisotropie de température des protons observée dans la couronne, et un modèle de champ magnétique interplanétaire plus réaliste (la spirale de Parker, qui tient compte de l’effet de la rotation du Soleil).