Interplanetary sheaths driven by magnetic clouds and their impact on Earth's magnetosheath - Département de physique Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Interplanetary sheaths driven by magnetic clouds and their impact on Earth's magnetosheath

Gaines interplanétaires en amont des nuages magnétiques et leur impact sur la magnétogaine terrestre

C. Moissard

Résumé

The Sun often ejects large quantities of magnetic field embedded plasma called magnetic clouds. These can collide with the geomagnetic environment and sometimes perturb it to the point of causing dysfunctions in human technologies. When magnetic clouds travel fast enough, they can generate a shock, itself followed by a turbulent compressed stream named a sheath. Sheaths have recently been recognised as efficient drivers of geomagnetic activity. However, sheaths themselves and their interaction with the geomagnetic environment remain poorly known. First, by making a statistical study on satellite data of 42 relatively well-isolated sheaths, our work is the first to provide values of power and compressibility (which is an indication of the type of fluctuations) in sheaths. We also show the main parameters on which these two quantities depend. Second, we perform the first-ever 3D hybrid PIC simulation to include both an interplanetary shock/sheath self-consistently formed and a model of the geomagnetic environment. From this simulation, we show: the “rebound” of the bow shock's motion after its interaction with the interplanetary shock (a known phenomenon) can be explained by a counter streaming flow of subalfvénic particles bouncing back on the magnetopause; the interplanetary shock can be accelerated on the flanks of the magnetopause in the plane perpendicular to the interplanetary magnetic field; an important velocity component perpendicular to the interplanetary magnetic field rises in the sheath, leading to a strong asymmetry in the magnetosheath’s compression. We will conclude by discussing how our observational results could be used to guide efforts in future numerical simulations.
Des nuages magnétiques en provenance du soleil peuvent atteindre et perturber l’environnement géomagnétique et endommager certaines technologies. S’ils sont suffisamment rapides, ces nuages peuvent entraîner la formation d’un choc interplanétaire suivi d’une gaine turbulente de plasma compressé. Il a été montré récemment que ces gaines peuvent être très géoeffectives. Pourtant, les gaines, ainsi que leur interaction avec l’environment géomagnétique restent mal connus. Nous fournissons pour la première fois, grâce à une étude statistique menée sur 42 gaines bien définies et isolées, des valeurs de la puissance des fluctuations magnétiques et de leur compressibilité (une indication sur le type des fluctuations). Les paramètres ayant une influence sur ces valeurs sont également mis en évidence. Ensuite, nous présentons la première simulation PIC hybride 3D qui inclut à la fois un modèle de l’environnement géomagnétique et une gaine interplanétaire formée de manière auto-cohérente. Cette simulation permet la mise en évidence de plusieurs résultats nouveaux: le rebond du choc d’étrave suite à son interaction avec le choc interplanétaire (un phénomène connu) peut être expliqué par l’apparition d’un flux subalfvénique de particules ayant rebondies sur la magnétopause; le choc interplanétaire, d’abord freiné dans la magnétogaine, peut être accéléré sur les flancs de la magnétopause; enfin le plasma dans la gaine se propage avec une composante de vitesse perpendiculaire au champ magnétique interplanétaire, non présente en aval du choc, ce qui mène à une compression asymétrique de la magnétogaine. Nous discuterons enfin des pistes que notre étude observationnelle nous donne pour développer plus avant nos simulations numériques.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-03249706 , version 1 (04-06-2021)
tel-03249706 , version 2 (18-11-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03249706 , version 1

Citer

C. Moissard. Interplanetary sheaths driven by magnetic clouds and their impact on Earth's magnetosheath. Physics [physics]. Sorbonne Université, 2021. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03249706v1⟩
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