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Confrontation du modèle aux observations in situ

La figure vi.4, et les figures B.3 & B.6 en annexe B.3, résument la confrontation de notre nouveau modèle aux mesures in situ de densité électronique réalisées par Voyager 1 à l'émersion et Voyager 2 et Ulysse. Sur ces trois figures, sont toujours rappelées dans le cartouche du haut à gauche, les densités électroniques mesurées par Voyager 1 à l'immersion (trait fin) et qui servent de références (point-tiret-point), ou d'entrées si l'on préfère, au code de calcul. Le trait tireté représente l'extrapolation des densités à l'équateur centrifuge et le trait gras le résultat du calcul du code sur la trajectoire de Voyager 1 (et qui doit donc redonner une valeur proche des entrées initiales, l'écart permettant d'estimer le degré de précision du code). Notons que chacun des profils prédictifs est indiqué sur chaque cartouche par un trait gras (les données étant soit représentées par des losanges pour Ulysse, soit par un trait fin continu pour les autres cas). Ces profils sont calculés pour un choix donné d'un kappa et d'une anisotropie, identiques pour tous les ions et indépendants de la distance radiale, puis superposés aux données tels quels, sauf pour Ulysse où l'on ajuste le profil calculé par un facteur multiplicatif constant (i.e. on autorise une translation sur l'échelle (log) des densités) qui permet de tenir compte d'un «remplissage» absolu du tore différent entre l'époque de Voyager 1 et celle d'Ulysse. Le champ magnétique utilisé pour les obtenir est tex2html_wrap_inline3216 sans lame de courant (sauf la figure B.6 à distribution bi-maxwellienne où on a utilisé, pour permettre la comparaison avec [Bagenal, 1994], tex2html_wrap_inline3244 + lame de courant).

le confinement vu par Ulysse

On a déjà largement défloré ce résultat dans la section précédente, où l'on a remarqué qu'on obtenait un confinement satisfaisant avec notre compromis ( tex2html_wrap_inline4236 ) (figure ci-contre, où le modèle est «rehaussé» pour les données d'Ulysse d'un facteur 1.9) tandis que ce confinement était insuffisant avec le même kappa mais une distribution isotrope (figure B.3), et qu'enfin ce confinement était réalisable avec une bi-maxwellienne mais dotée d'une anisotropie effarantegif de 10.

Voyager 1 à l'émersion

On obtient pour Voyager 1 à l'émersion, quel que soit le kappa ou l'anisotropie, un résultat dont les gradients sont corrects mais avec un écart systématique des valeurs absolues de la densité; cela peut être dû à une asymétrie azimutale du tore de plasma, les longitudes joviennes balayées entre l'immersion et l'émersion étant approximativement décalées de 180°. Ce décalage entre prédiction et mesures à l'émersion (qui sont de moins bonne qualité qu'à l'immersion [Sittler and Strobel, 1987, ,]) est d'ailleurs constaté (quoique moins important) aussi bien en utilisant le modèle de [Bagenal, 1994] que celui de [Divine and Garrett, 1983] [Hoang et al., 1993, par ex. figure 3 de ,].

   figure1105
Figure vi.4: Confrontation du modèle aux mesures de densité électronique de Voyager 1 à l'émersion, de Voyager2 et d'Ulysse, avec tex2html_wrap_inline3270 ( on a aussi représenté la mesure de Voyager 1 à l'immersion qui sert de référence pour la variation radiale).

Les densités d'Ulysse et de Voyager 2 dans la banlieue du tore

À conditions de ne pas utiliser un modèle de champ avec lame de courant, les niveaux de densités électroniques obtenus à l'extérieur du tore (et à hautes latitude -voir éphémérides en annexe A.1), disons au delà de 9 tex2html_wrap_inline3218 , sont assez bien prédits par notre modèle, aussi bien sur Ulysse que sur Voyager 2. Sur les données de Voyager 2, aucun facteur de remplissage n'est appliqué et le pic de densité prévu à la plus petite approche de Voyager 2 est parfaitement prédit. On obtient une prédiction encore meilleure sur la figure B.3 à l'aide d'une distribution kappa isotrope ( tex2html_wrap_inline4122 ), tandis qu'on obtient une très mauvaise prédiction avec la bi-maxwellienne fortement anisotrope (ce qui laisse penser qu'à ces distances, l'anisotropie n'est sûrement pas considérable , voir note 12).

Concernant les données d'Ulysse, et en appliquant le facteur de remplissage de 1.9 pour obtenir un bon ajustement prés de l'équateur, on obtient une prédiction correcte des niveaux de densité électronique mesurés dans la partie la plus externe du tore explorée par Ulysse. Comme on l'avait annoncé (note 7), entre 9 et 10 tex2html_wrap_inline3218 , la densité observée est légèrement plus importante que celle prédite, bien que le modèle prenne déjà en compte à l'équateur centrifuge une légère augmentation des densités observées par Voyager 1 (entre autres modifications, comme la composition et les températures), ces modifications des paramètres du tore étant généralement attribuées à la présence d'Europe gif. On peut donc affirmer que, bien qu'il ne fût pas équipé pour explorer la magnétosphère de Jupiter , Ulysse a confirmé cette influence d'Europe sur le tore de plasma d'Io, sinon détecté un «tore d'Europe», ce qui était malheureusement hors de sa portée.


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