ESEP

Les magnétosphères planétaires

Severine Raimond — 2013-02-01T16:22:40Z

L'étude des magnétosphères planétaires est un domaine expérimental riche pour les plasmas naturels, avec des phénomènes présents dans les plasmas astrophysiques qui ne sont pas directement accessibles par des observations in situ (disques magnétisés, interactions étoile/exoplanètes, etc…).

Une étude comparative d'exoplanètes réalisée avec différents instruments a permis aux équipes de se construire une expérience considérable dans cette spécialité. Un exemple d'une telle collaboration concerne les observations de Saturne par Cassini et les futures observations de Mercure avec Bepi Colombo.


Tempête géospatiale: Cette éjection de masse coronale en provenance du Soleil, responsable de la météorologie de l'espace, va interagir avec la magnétosphère terrestre en produisant des tempêtes géospatiales.
Crédits : NASA

L'émission en infrarouge lointain (FIR) provenant du Soleil

Severine Raimond — 2013-02-01T16:21:15Z

Le Soleil est l'accélérateur de particules le plus efficace du système solaire et offre des opportunités incomparables pour étudier les questions générales concernant l'accélération des particules dans les plasmas astrophysiques.
La possibilité pour une étoile d'accélérer des particules est un élément déterminant dans son impact sur les environnements planétaires, pouvant réduire les chances de développer la vie et posant dans tous les cas des contraintes.
L'amélioration du diagnostic des particules énergétiques est également cruciale pour mieux comprendre la production de particules énergétiques et leurs effets potentiels dans le contexte de la météorologie de l'espace.

Tandis qu'une expertise conséquente a été acquise dans les observations des rayons X durs, des rayons gamma et des micro-ondes pour enquêter sur les éruptions et les particules accélérées, il y a une différence d'intensité de deux ordres de magnitude dans les longueurs d'onde entre le rayonnement proche infrarouge et le rayonnement à 1 mm qui n'a jamais été observé.
On s'attend à ce que cette bande correspondant au rayonnement infrarouge lointain ou FIR (de l'ordre du THz) apporte des informations fondamentales sur les éruptions.

Alors que l'on pensait que le spectre des éruptions solaires dans le domaine submillimétrique était l'extension continuellement décroissante du spectre gyrosynchrotron – dû aux électrons relativistes – dans les longueurs d'onde centimétriques et millimétriques, certaines des premières observations apportent une surprise majeure : au lieu de décroître continuellement à mesure que les longueurs d'onde deviennent petites, le spectre commence par augmenter lorsque les longueurs d'onde raccourcissent dans les plus grandes éruptions.
L'origine de cette nouvelle composante (Rayonnement produit dans les éruptions à partir d'une seconde population d'électrons ? Rayonnement synchrotron provenant de positrons relativistes ? Autres mécanismes d'émissions ?) est toujours inconnue en grande partie.
Etudier le spectre de cette composante dans la bande spectrale de l'infrarouge lointain – qui est encore inobservé – fournira des indices supplémentaires pour découvrir sa nature. ESEP va permettre de renforcer la collaboration récemment entreprise sur ce sujet.

La reconstruction de l'irradiation ultraviolette (UV)

Severine Raimond — 2013-02-01T16:17:21Z

Le Soleil émet un rayonnement dans toutes les longueurs d'onde, mais la puissance rayonnée, sa variabilité et son origine physique dépendent fortement de la longueur d'onde considérée.

Les rayons X mous (entre 0,1 et 10 nm), les rayons ultraviolets extrêmes ou EUV (entre 10 et 121 nm) et la bande UV en général (entre 10 et 400 nm) sont d'un intérêt particulier à la fois pour la physique solaire et pour les études sur l'environnement spatial.
En effet, cette partie très variable du spectre solaire est émise majoritairement par la couronne solaire dynamique et est assez énergétique pour ioniser et dissocier les ions dans les hautes atmosphères planétaires.

L'irradiation UV montre aussi plusieurs effets liés à la météorologie de l'espace tels que des variations sur la trajectoire des satellites et des altérations des communications transionosphériques.
Le défi principal avec l'irradiation UV est son observation puisque les mesures proviennent de l'espace, où les instruments se détériorent rapidement. Par conséquent, plusieurs stratégies ont été mises en place afin de reconstruire les informations manquantes.

Différents partenaires d'ESEP ont développé diverses démarches dans ce but, fournissant une opportunité unique de collaborer sur ce problème difficile dont l'issue n'est pas seulement pertinente pour la science spatiale mais aussi pour l'étude de la relation entre le Soleil et le climat.

L'étude de l'irradiation solaire

Severine Raimond — 2013-02-01T16:11:48Z

Les laboratoires impliqués au sein d'ESEP possèdent une grande expérience dans les mesures de l'irradiation solaire à différentes longueurs d'onde et de leurs variations avec l'activité du cycle solaire. Le but est de mettre en commun ces mesures pour couvrir autant que possible la totalité du spectre solaire, offrant ainsi de multiples données pour les études terrestres et planétaires.


Spectre solaire: Crédits : LESIA/Observatoire de Paris

Relations Soleil-Terre et météorologie de l'espace

Florence HENRY — 2011-11-17T22:28:04Z

L'objectif essentiel de cette thématique est de comprendre l'influence du Soleil sur l'environnement terrestre.

D'un côté, ce domaine repose sur la recherche fondamentale en physique solaire dans le but de mieux comprendre les processus gouvernant au sein du Soleil.


Eruption solaire: Les éruptions solaires et autres phénomènes dus à la météorologie de l'espace peuvent avoir des effets négatifs sur les satellites en orbite autour de la Terre, les réseaux électriques au sol et les télécommunications.
Crédits : NASA

D'autre part, la météorologie de l'espace (ou parfois appelée météorologie spatiale) est un domaine émergent de la recherche appliquée offrant de multiples applications potentielles au niveau de l'évaluation et de la prédiction des effets de la variabilité solaire.
Cette discipline s'intéresse principalement à l'impact de l'activité solaire sur les satellites et sur notre environnement terrestre au moyen d'observations dans l'espace et au sol, en se basant sur l'analyse des données d'observation et la modélisation des effets sur les systèmes spatiaux et certaines infrastructures au sol.

En outre, la recherche sur les relations Soleil-Terre a pour mission de comprendre (et éventuellement prévoir) les différents liens existant entre le Soleil et l'environnement terrestre en s'appuyant grandement sur l'instrumentation (développement d'une nouvelle génération d'instruments pour mieux comprendre les aspects spécifiques de la physique héliosphérique) et la modélisation des interactions entre les différents plasmas du système solaire.

De nombreuses interrogations subsistent et une recherche approfondie des points suivants fera considérablement évoluer notre connaissance dans cette spécialité :

De plus, la météorologie de l'espace est fortement multidisciplinaire car elle se concentre davantage sur les connexions entre thématiques abordées plutôt que sur les caractéristiques propres à chaque domaine, motivant la constitution de ce Labex.

Par ailleurs, la perspective est d'étendre ce domaine aux environnements planétaires en général, dans l'idée de préciser l'impact de l'activité solaire sur l'environnement spatial. Ce projet consistant à combiner les connaissances sur l'activité solaire et les magnétosphères planétaires constitue une partie du volet planétologie du Labex ESEP.

La météorologie de l'espace est un des éléments du programme SSA (Space Situation Awareness) de l'ESA.