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Thèse Année : 1996

Transport des protons dans l'ionosphère aurorale

Résumé

The suprathermal electrons and protons coming from the Sun and precipitating into the high latitude atmosphere are an energy source of the Earth' s ionosphere. These particles interact with the ambient thermal gas through collisions. The Boltzmann equation providing particle fluxes in altitude, energy and pitch angle allows one of the most complete descriptions of the transport of these particles. We demonstrate it again in the dissipative case, the most general one, and we propose an original resolution of transport equations of protons and hydrogen atoms: these equations are coupled via charge-changing reactions. This resolution based on the introduction of dissipative forces to describe the energetic degradation of precipitating particles allows to take into account the angular redistributions of collisionnal or magnetic origin, neglected until now. Nevertheless their effect has been observed from ground on the H atom emissions as the red shift of the magnetic-zenith Doppler profile attests it. The resolution adopted here is validated by comparison with another model in the classical case of no angular redistribution. The influence of magnetic mirroring effect is discussed: this effect does not seem sufficient to explain alone the observed red shift. The collisionnal angular redistribution has then to play a significant role. At last a comparison of our model with Proton 1 rocket data is proposed.
Les électrons et les protons suprathermiques, issus du soleil et précipitant dans l'atmosphère des hautes latitudes, constituent une source d'énergie de l'ionosphère terrestre. Ces particules interagissent avec le gaz thermique ambiant par collisions. L'équation de Boltzmann, fournissant les flux de particules en altitude, énergie et angle d'attaque, permet une description des plus complètes du transport de ces particules. Nous la redémontrons dans le cas dissipatif, le plus général, et nous proposons une résolution originale des équations de transport des protons et des atomes d 'hydrogène, équations couplées via les réactions de changement de charge. Cette résolution, fondée sur l'introduction de forces dissipatives pour décrire la dégradation énergétique des particules précipitant, permet la prise en compte des redistributions angulaires, d'origine collisionnelle ou magnétique, jusqu'alors négligées. Pourtant, leur effet a été observé, depuis le sol, sur les émissions des atomes d 'hydrogène, comme en témoigne la composante, décalée vers le rouge, du profil Doppler selon le zénith magnétique. La résolution adoptée ici est validée par comparaison avec un autre modèle, dans le cas classique sans redistribution angulaire. L'influence de l'effet de miroir magnétique est discutée: cet effet ne semble pas pouvoir expliquer, à lui seul, le décalage vers le rouge observé. La redistribution angulaire collisionnelle doit jouer un rôle significatif. Enfin, une comparaison de notre modèle avec les données de la fusée Proton 1 est proposée.
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Dates et versions

tel-00724355 , version 1 (20-08-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00724355 , version 1

Citer

Marina Galand. Transport des protons dans l'ionosphère aurorale. Astrophysique stellaire et solaire [astro-ph.SR]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 1996. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00724355⟩
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