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Grandeurs déduites des observations d'Ulysse

Retour sur la magnitude du champ

Avant de tirer le bilan détaillé des mesures dues à notre «spectroscopie du bruit en mode de Bernstein», et qui pour l'essentiel sont celles publiées dans les deux articles du chapitre précédent, revenons brièvement sur la possibilité d'utiliser l'antenne comme un magnétomètre. Cette faculté tient au fait qu'en première analyse [Meyer-Vernet, Hoang and Moncuquet, 1993, cf. ici i.3 ou dans,] le signal doit atteindre des minima relatifs à chaque harmonique de la gyrofréquence, à cause de l'amortissement de tous les modes de Bernstein (contrôlés par les chauds) justement à ces fréquences. Néanmoins, et on peut le constater sur les spectres des figures 2 de [Moncuquet et al., 1997] (figures 2a et 2b ), les minima ne sont pas forcément atteints exactement aux gyroharmoniques. Cela peut s'expliquer notamment par l'existence des bandes interdites à la propagation des modes de Bernstein dans certaines bandes (ce qui décalera le minimum systématiquement en amont de la gyroharmonique), et par l'existence de modes décalés Doppler (par la vitesse de corotation) autour des gyroharmoniques, qui pourront augmenter la puissance spectrale à la gyroharmonique (décalant le minimum de bruit sans qu'on puisse à priori préciser dans quel sens). Cependant, si on dispose de plusieurs gyroharmoniques, comme c'est le cas sur nos données à partie de 18-19 T.U., on peut espérer réduire ces écarts à la gyroharmonique exacte (s'ils sont non systématiques). On montre sur la figure suivante iii.1 les fréquences des minima (points) relatifs (c'est-à-dire intercalés entre deux maxima relatifs) mesurés sur Ulysse. On a ensuite déduit de ces points la valeur de la fréquence gyromagnétique tex2html_wrap_inline3536 pour chaque spectre (par une moyenne harmonique de 1 à 8 points) et on a tracé cette valeur en fonction du temps (trait plein du bas), ainsi que ses multiples entiers (autres traits pleins). Le résultat est très proche (1%) de la magnitude fournie par le magnétomètre d'Ulysse (trait hachuré), et même d'autant plus proche que le nombres de minima disponibles est grand, ce qui montre que les écarts ne se font pas systématiquement en amont ou en aval de l'harmonique considérée. Par contre, lorsqu'on ne dispose que d'un ou deux minima (notamment entre 16 et 19 T.U), ce moyennage des écarts à la gyroharmonique exacte ne joue plus et il apparaît une erreur systématique (qui est ici une sous-estimation de la magnitude).

   figure405
Figure iii.1: Fréquences mesurées aux minima des spectres (points) avec en trait continu la gyrofréquence et ses harmoniques déduites de ces minima. La gyrofréquence donnée par le magnétomètre à bord (moyennée sur 64s) en indiquée à titre de comparaison (courbe hachurée).

Un Bilan

La figure ci-dessous résume toutes les mesures physiques qu'on a réussi à extraire des spectres radio collectés par Ulysse dans le tore de plasma d'Io et sa banlieue et uniquement dépendantes du milieu environnant la sonde. Cette figure rappelle (partie du haut) les spectrogrammes acquis par Ulysse entre 15 heures et 23 heures, sur le récepteur basses-fréquences entre 2 et 48 kHz, et sur le récepteur hautes-fréquences entre 50 et 400 kHz (sur une échelle logarithmique). La densité entre 15h et 17h15 a été déduite de la fréquence plasma ou hybride-haute (qui sont proches) soulignée sur le spectre dynamique HF et est représentée par des losanges noirs sur la figure du bas avec ses barres d'incertitude [Hoang et al., 1993]. La température des électrons a pu être ensuite déterminée pour cette même période par la méthode décrite dans la section ii.1 [Moncuquet, Meyer-Vernet and Hoang, 1995, ,] et est représentée par des + rouges. Entre 17h15 et 18h, les déterminations de la densité et de la température ne sont pas indépendantes et sont sujet à caution (d'où les barres d'incertitude importantes, voir ).

Entre 18h et 23h, seule la densité a pu être déterminée, à partir des résonances tex2html_wrap_inline3222 des modes de Bernstein décalées Doppler [Moncuquet et al., 1997, Chap II.2:,]. Ces tex2html_wrap_inline3222 sont indiquées par des tirets blancs sur le spectre dynamique basses-fréquences.

Enfin, la magnitude du champ magnétique, notée |B| sur la figure, est déterminée par la méthode des minima de bruit expliquée précédemment.

   figure417
Figure iii.2: Bilan des mesures d'Ulysse. Figure haute: rappel du spectre dynamique mesuré par URAP sur Ulysse dans le tore de plasma d'Io et au delà (voir pour plus de détails la figure I.4). On a superposé la fréquence plasma tex2html_wrap_inline3220 lorsqu'elle est détectable, et les premières fréquences de résonance des modes de Bernstein tex2html_wrap_inline3222 . Figure basse : Les principaux paramètres physiques déduits de la spectroscopie du bruit quasi-thermique : densité et température électronique, magnitude du champ en fonction du temps, de la distance jovicentrique et de la latitude magnétique (en haut). (à paraître dans Meyer-Vernet et al., [1997])


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Michel Moncuquet
Tue Jan 13 19:37:26 MET 1998