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Applications à des milieux/instruments «comparables»

Les méthodes qui ont été développées pour analyser les spectres d'Ulysse dans la magnétosphère interne de Jupiter sont elles applicables à d'autres observations ? La réponse à cette question est, bien sûr, ça dépend, et ça dépend à la fois de l'instrument qu'on utilise et du milieu qui l'environne.

Une première condition, absolument nécessaire pour mener ce type d'étude, est la bonne qualité de l'instrument: sans la grande sensibilité et la bonne calibrationgif du récepteur d' URAP/Ulysse, aucune des analyses spectrales présentées ici n'aurait pu être menée. Par exemple, les récepteurs de Voyager 1 ou même de Galileo (cf. figure i.5) ne nous auraient donné accès ni aux minima absolus (aux gyroharmoniques), ni par conséquent à la régularité et à la stabilité de l'accroissement des modes entre les gyroharmoniques, ni probablement à la modulation de spin des spectres qui a permis l'obtention des températures, ni à la chute brutale du signal, explicable grâce aux bandes interdites aux modes de Bernstein et qui a fourni une mesure des densités électroniques.

Cela dépend aussi de l'adéquation instrument/milieu. Premièrement, pour observer des émissions radio entre les gyroharmoniques, il faut bien sûr que la gamme balayée par le récepteur inclue la gyrofréquence locale et quelques-unes de ses harmoniques, de la même façon que la densité ne pourra être déterminée que si la fréquence plasma est dans la gamme du récepteur. Mais c'est insuffisant : on sait par exemple que, dans le cas du bruit thermique sans champ magnétique, la détection ou non de la fréquence plasma va dépendre de la forme de l'antenne, et dans le cas d'un dipôle électrique, de la longueur L de l'antenne par rapport à la longueur de Debye tex2html_wrap_inline3606 du plasma environnant, une situation tex2html_wrap_inline3608 favorisant l'émergence du pic à la fréquence plasma [Meyer-Vernet and Perche, 1989]. D'une manière générale, une antenne électrique filaire détecte préférentiellement les ondes électrostatiques (longitudinales) dont la longueur d'onde est comparable à la sienne. Dans le cas Ulysse/tore, le dipôle (de 2x36 m) a détecté les modes de Bernstein, dont la longueur d'onde est typiquement tex2html_wrap_inline3610 , parce que le rayon de gyration tex2html_wrap_inline3612 des électrons du tore était de l'ordre de la dizaine de mètres gif, si bien que pour ces observations, on avait typiquement tex2html_wrap_inline3614 et tex2html_wrap_inline3616 . Notons néanmoins que le fait de pouvoir exploiter, comme sur Ulysse, la rotation d'antenne dans le champ magnétique est plus contingent : cela dépendra de l'orientation de l'axe de rotation du satellite (qui généralement pointe vers la Terre) par rapport au champ magnétique ainsi que de la vitesse de rotation elle-même (si le satellite en a une gif).

Cela dépend enfin du milieu lui-même: le champ magnétique ambiant doit être suffisamment fort pour que d'une part le tex2html_wrap_inline3618 soit faiblegif(mais c'est pratiquement toujours le cas dans la partie interne des magnétosphères planétaires) et que d'autre part la fréquence gyromagnétique des électrons soit assez élevée pour pouvoir négliger le mouvement des ions (i.e. être assez «loin» de la fréquence plasma des ions). En outre, la gamme de fréquence où pourront s'observer les modes de Bernstein ne devra pas être «polluée» par d'autres émissions, plus puissantes, dues soit à de vraies instabilités de plasmagif, soit à des émissions radio planétaires gif.

On voit donc qu'il est assez difficile de répondre précisément à la question posée au début de cette section. On peut dire néanmoins que, sans pouvoir forcément exploiter toutes les particularités de l'expérience URAP sur Ulysse, et indépendamment des impondérables signalés ci-dessus, un instrument suffisamment sensible utilisant une antenne électrique filaire pourra observer les modes de Bernstein si la longueur de l'antenne est plusieurs fois plus grande que le rayon de gyration moyen des électrons du plasma tex2html_wrap_inline3628 (ce qui suppose évidemment qu'on ait une idée de la température électronique et de la magnitude du champ dans le plasma qu'on veut mesurer).



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