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Thèse soutenue

Modélisation des ceintures de radiation d'électrons de Jupiter internes à Io

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Auteur / Autrice : Daniel Santos Costa
Direction : Sébastien Bourdarie
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Planétologie
Date : Soutenance en 2001
Etablissement(s) : Toulouse, ENSAE

Résumé

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Depuis les années quatre-vingt-dix, des modèles physiques multidimensionnels des ceintures de radiation terrestres pour les protons et électrons ont été développés à l'ONERA/DESP. Les modèles 3D (latitude, distance radiale et énergie, plus le temps) et 4D (latitude, longitude, distance radiale et énergie, plus le temps) sont applicables dans la magnétosphère interne de la Terre. Au cours de ce travail de thèse, le modèle 3D pour les électrons a vu son adaptation au cas jovien. Ce modèle, Salammbô-3D, s'appuie sur la théorie des invariants adiabatiques et résout une équation de type Fokker-Planck. La distribution spatiale des électrons énergétiques (1 à 300 MeV) au cœur des ceintures de radiation joviennes (1 à 6 rayons joviens) a pu être déterminée en tenant compte de plusieurs phénomènes physiques présents dans la magnétosphère interne de Jupiter : la diffusion radiale, les pertes locales induites par les satellites naturels, l'interaction avec le système d'anneaux et les milieux denses, et le phénomène de rayonnement synchrotron. Des comparaisons entre mesures et simulations ont été entreprises pour valider le modèle. Les mesures utilisées sont d'origines satellitaires (Pioneer 10 et 11) et radio astronomiques (Very Large Array). L'exploitation des observations radio a nécessité, tout d'abord, le dépouillement de mesures effectuées à l'aide du VLA en mai 1997 et, dans un deuxième temps, le développement d'un modèle d'imagerie synchrotron permettant de produire des images synchrotron à partir des flux calculés par le code Salammbô-3D. La reproduction de l'ensemble des mesures mise à notre disposition est très satisfaisante et permet de valider le modèle dans la région interne de la magnétosphère jovienne. Le rôle important joué par les satellites naturels, les anneaux et le phénomène de rayonnement synchrotron sur la distribution spatiale des électrons relativistes est discuté.