Evolution and Sources of Switchbacks Observed in the Solar Wind
Les observations récentes de la sonde Parker Solar Probe (PSP), lancée en 2018, apportent des données inédites sur l'origine du vent solaire. L'objectif scientifique de la mission est de révéler les mécanismes physiques au plus proche du soleil qui seraient reliés à deux questions fondamen...
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| Hovedforfatter: | |
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| Andre forfattere: | , , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Sprog: | Anglais Français |
| Udgivet: |
2024.
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| Fag: | |
| Online adgang: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2024ORLE1106_va.pdf http://www.theses.fr/2024ORLE1106/abes https://theses.hal.science/tel-05222006 |
| Kommentar: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de physique et chimie de l'environnement et de l'espace (Orléans ; 2012-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Olivier Le Contel (Président du jury) ; Olga Alexandrova, Spiros Patsourakos, Clara Froment, Lynn Wilson, Lidia van Driel-Gesztelyi (Membre(s) du jury) ; Olga Alexandrova, Spiros Patsourakos (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Évolution et sources des switchbacks observés dans le vent solaire |
| Summary: | Les observations récentes de la sonde Parker Solar Probe (PSP), lancée en 2018, apportent des données inédites sur l'origine du vent solaire. L'objectif scientifique de la mission est de révéler les mécanismes physiques au plus proche du soleil qui seraient reliés à deux questions fondamentales, le problème du chauffage et de l'accélération du vent solaire. La mission a révélé l'omniprésence de déflections soudaines du champ magnétique du vent solaire, les switchbacks . Ces structures, qui se propagent à la vitesse d'Alfvén, pourraient être à la source de transferts d'énergie qui répondraient à ces questions. À ce jour, leur origine ainsi que leur capacité à survivre dans le vent solaire restent à élucider. Je présente le travail accompli durant cette thèse dans le but de comprendre l'origine et l'évolution des switchbacks à partir de mesures in situ du champ magnétique ainsi que des observations par télédétection. Dans un premier temps, je me concentre sur la nature des frontières des switchbacks, qui sont l'intervalle pendant lequel se produit la majeure partie de la déviation du champ magnétique. En raison de la complexité de la structure 3D de ces frontières, leur analyse nécessite la définition d'une nouvelle méthodologie. Je montre que leur nature correspond à des structures fermées. Ce nouveau résultat suggère que l'érosion des switchbacks est plus faible que prévu. Cela pourrait expliquer leur présence à de grandes distances du soleil. Ce résultat est aussi compatible avec une origine des switchbacks dans la basse atmosphère du soleil, ce qui motive la seconde partie de ma thèse, qui se concentre sur l'origine des switchbacks. Il existe plusieurs hypothèses non-exclusives quant à leur origine. Cependant, il y a actuellement un consensus sur le rôle joué par de petits événements de reconnexion dans la basse couronne du soleil dans la création des conditions nécessaires à la génération des switchbacks. Cette hypothèse n'a pas encore été confirmée, en raison de la difficulté de connecter les événements transitoires dans la couronne aux structures se propageant dans le vent solaire. L'objectif de cette étude est d'établir, statistiquement et à partir d'observations, si des jets de points brillants coronaux localisés dans des trous coronaux peuvent être des précurseurs des switchbacks observés in situ par le satellite. Bien que cette étude soit la plus détaillée à ce jour, les résultats ne montrent pas de corrélation claire. Différentes raisons sont envisagées pour l'expliquer. Les modèles établis ne seraient pas suffisamment précis pour étudier les petits évènements éruptifs ce qui nécessiterait une analyse plus fine de la configuration magnétique dans la basse couronne. Les résultats pourraient aussi être influencés par notre compréhension limitée des processus évolutifs qui se sont déroulés au cours de la propagation du vent solaire. L'étude d'un éventail plus large d'événements éruptifs et non limité aux jets pourrait aussi être nécessaire pour identifier les événements précurseurs des switchbacks. Recent observations by the Parker Solar Probe (PSP) mission, launched in 2018, provide new clues on the origin of the solar wind. The scientific goal of the mission is to reveal the physical mechanisms closest to the sun that are linked to two fundamental and unresolved questions, the problem of heating and acceleration of the solar wind. The mission revealed the ubiquity of sudden deflections of the solar wind's magnetic field, known as switchbacks. These structures, which propagate at the Alfvén speed, could be the source of energy transfers that answer these questions. Their origin and their ability to survive in the solar wind have yet to be elucidated. The work carried out in this thesis aims to understand the origin and evolution of switchbacks based on both in situ magnetic field measurements and remote sensing observations. First, I focus on the nature of switchback boundaries, the intervals that include most of the magnetic field deflection. Due to the complex 3D structure of these boundaries, their analysis requires the definition of a new methodology. I show that the nature of the boundaries corresponds to closed structures, which is a new result. This has an implication on the propagation of switchbacks, as the results suggest that their erosion may be much slower than expected. This, in turn, may explain why we observe switchbacks far from the sun. The results are also compatible with an origin of switchbacks that is rooted in the lower solar atmosphere, which motivates the second part of my thesis. There are various non-exclusive hypotheses as to the origin of switchbacks, including an origin in the sun's lower atmosphere. Nevertheless, there is currently a consensus on the role that small reconnection events play in the sun's lower corona in creating conditions for generating switchbacks through magnetic reconnection. This hypothesis has yet to be verified due to the difficulty of relating transient events in the corona with structures propagating in the solar wind. The aim of this study is to establish, statistically and through observations, whether jets from coronal bright points located in coronal holes can be precursors of switchbacks. Although this study is the most detailed approach to date, the results show no clear correlation. Different reasons are considered. The implemented models would not be precise enough to study the small-scale eruptive events, that would require a finer analysis of the magnetic topology in the lower corona. Evolutionary changes during solar wind propagation could affect our findings. It could also mean that a wider range of eruptive events, not just jets, might be the precursors of switchbacks. |
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| Emne beskrivelse: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de physique et chimie de l'environnement et de l'espace (Orléans ; 2012-...) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Olivier Le Contel (Président du jury) ; Olga Alexandrova, Spiros Patsourakos, Clara Froment, Lynn Wilson, Lidia van Driel-Gesztelyi (Membre(s) du jury) ; Olga Alexandrova, Spiros Patsourakos (Rapporteur(s)) |
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