Proposition de stage M1 - Laboratoire de Physique des Plasmas

Proposition de stage M1
Année 2011-2012
Titre: Etude de la reconnexion magnétique dans la magnétosphère de Saturne avec
données du satellite Cassini
Spécialité: Physique des Plasmas Spatiaux, Astrophysique
Typologie: traitement et interprétation des données spatiaux
Responsables:
Alessandro Retinò et Patrick Canu
Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP) – UMR 7648
CNRS/Ecole Polytechnique/UPMC/Univ. Paris-Sud 11
Email : [email protected]
Téléphone : 0145114255
Lieu de travail:
Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP)
Observatoire de St Maur
4, Avenue de Neptune,
94107 St Maur-des-Fossés
Résumé
La majorité de la matière visible dans l’espace est un plasma: les galaxies, le milieu
interstellaire, les atmosphères stellaires, le milieu interplanétaires et l'environnement autour
des planètes. Les plasmas sont aussi présents dans les laboratoires, par exemple, dans les
tokamaks (machines à fusion thermonucléaire). Des phénomènes clés comme les
rayonnements cosmiques, les éruptions solaires, les sous-orages magnétiques terrestres et
la destruction du confinement magnétique dans les tokamaks sont directement liés aux
processus physiques fondamentaux tels que la dissipation de l'énergie et l'accélération des
particules dans les plasmas.
La reconnexion magnétique est un mécanisme universel qui se produit aux interfaces
séparant deux champs magnétiques ayant des topologies différentes (couches de courant)
et par le quel l’énergie magnétique est convertie en énergie cinétique (accélération) et
thermique (chauffage) des particules. La reconnexion se produit dans les laboratoires et
dans beaucoup de milieux astrophysiques (couronne et vent solaire, magnétosphères
planétaires, milieu interstellaire, clusters des galaxies, etc.).
Une grande partie des plasmas spatiaux sont sans collisions, ca va dire que les collisions
entres ions et électrons sont presque négligeables. Dans cette situation, la reconnexion se
produit grâce à les ondes de plasmas qui sont important pour l’accélération et le chauffage
de particules. Observations des ondes ont été faites dans régions de reconnexion surtout à
la magnétosphère terrestre. Observations dans des autres magnétosphères planétaires, ou
les conditions sont différentes qu’a la Terre, manquent.
Cassini est une mission spatiale conjoint de l’Agence Spatiale américaine (NASA) et
européenne (ESA) dédié à l’étude du système planétaire de Saturne
(http://saturn.jpl.nasa.gov/). Cassini est équipé avec des instruments pour la mesure des
particules, des champs magnétiques et électriques et des ondes électromagnétiques. L’LPP
est un des laboratoires responsables de l’instrument pour la mesure des ondes abord
Cassini (RPWS).
L'objectif de ce stage est d’étudier quelques cas de reconnexion à la magnétosphère de
Saturne, en concentrant sur les ondes. Dans la première partie du stage (environ 1/3) le
candidat étudiera les bases de la reconnexion et se familiarisera avec les outils d’analyse de
données Cassini. Dans la deuxième partie (2/3) le stagiaire utilisera cet outil pour étudier en
détail les propriétés des ondes pour quelques cas, par exemple pour identifier les différentes
modes et leur localisation dans la région de reconnexion.