Propagation des ondes MHD dans les couches de courant.<br />Structure des modes et transferts énergétiques.<br />Comparaison avec les données CLUSTER. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2003

MHD wave propagation in current sheets. Structure of the modes and energetic transfers. Comparison with CLUSTER data.

Propagation des ondes MHD dans les couches de courant.
Structure des modes et transferts énergétiques.
Comparaison avec les données CLUSTER.

Gabriel Fruit
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 835065

Résumé

Since the success of the CLUSTER mission the tridimensional structure of the
low frequency perturbations propagating in the key regions of the Earth magnetosphere can be
studied. In order to help the interpretation of these data, this thesis propose a theoretical and
self-consistent model aiming the study of the linear response of an inhomogeneous plasmasheet to an
initial excitation, in the frame of the ideal MHD. Especially the calculus is lead to the final
reconstruction of the spatial-temporal signals with a discussion of the amplitudes and of the
energetic transfers. This last step is essential for a precise comparison with CLUSTER
data.

The study of the eigenmodes of the magnetotail shows the existence of two kind of oscillations:
global modes oscillating at discrete frequencies and confined within the sheet, and continuous
modes linked to the process of resonant absorption and whose amplitude decreases with time. Using
different geometries of initial pulses, we study the coupling between the excitation and the modes.
The coupling is optimal for a pulse whose spatial scale is close to the width of the sheet, but
even in that case the fluctuations remain very modest. On the contrary with the same initial pulse,
the absorption in the continuum is efficient and leads to a non negligible energetic transfer from
the waves to the plasma.

Finally, an example of magnetic oscillations observed by CLUSTER is analysed and compared
to the theoretical model. It is indeed possible using the theoretical results to specify the nature
of the perturbations so as their origin, in the assumption that these fluctuations obey to a MHD
description.
Depuis le succès de la mission CLUSTER, nous pouvons étudier la structure tridimensionnelle des perturbations basse fréquence se propageant dans les régions clefs de la magnétosphère terrestre (magnétopause, queue magnétique). Afin d'aider l'interprétation de ces
données cette thèse propose un cadre théorique auto-cohérent visant à étudier la réponse linéaire
d'une couche de plasma non homogène à une perturbation initiale, dans l'approximation de la MHD
idéale. En particulier, le calcul est mené jusqu'à la reconstruction finale des signaux
spatio-temporels avec une discussion des amplitudes obtenues et des transferts énergétiques qui en
découlent. Cette dernière étape est essentielle dans la perspective d'une comparaison avec les
données CLUSTER.

L'étude des modes propres de la queue magnétosphérique terrestre montre l'existence de deux
catégories d'oscillations : des modes globaux oscillant à des fréquences discrètes et confinés au
centre de la couche, et des modes continus liés au phénomène d'absorption résonante et dont
l'amplitude décroît au cours du temps. En utilisant diverses géométries de pulses initiaux, nous
étudions le couplage entre l'excitateur et ces modes propres. Il est mis en évidence que le
couplage avec les modes globaux est optimal pour un pulse dont la taille est voisine de l'épaisseur
de la couche. Même dans ce cas, les fluctuations restent cependant modestes. En revanche, avec le
même pulse initial, l'absorption du signal dans le continuum est efficace et conduit à un transfert
d'énergie non négligeable des ondes vers le plasma.

Enfin, un exemple d'oscillations magnétiques mesurées par CLUSTER est analysé et confronté
avec les résultats du modèle théorique. En effet l'étude théorique permet de préciser la nature des
perturbations ainsi que leur origine, dans l'hypothèse où ces fluctuations obéissent à une
description MHD.
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Dates et versions

tel-00094680 , version 1 (14-09-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00094680 , version 1

Citer

Gabriel Fruit. Propagation des ondes MHD dans les couches de courant.
Structure des modes et transferts énergétiques.
Comparaison avec les données CLUSTER.. Astrophysique [astro-ph]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2003. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00094680⟩
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