Analyse des structures magnétiques solaires observées par SOHO : modélisation magnétohydrodynamique à 3 dimensions

Analysis of solar magnetic structures observed by the SOHO satellite : 3D magnetohydrodynamic modelling

• Auteur / Autrice : Stéphane Régnier
• Direction : Jacques Solomon, Tahar Amari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Satellite SOHO

Ondes magnétohydrodynamiques

Couronne solaire

Filaments, protubérances

Soleil

Résumé

Dans l'atmosphère solaire apparaissent des structures magnétiques telles que les boucles de régions actives, les filaments-protubérances, ou les sigmoi͏̈des. Les propriétés de ces structures sont liées aux paramètres thermodynamiques (température, densité, pression) ainsi qu'à la nature du champ magnétique associé à ces structures. Notre intérêt s'est porté sur l'étude des filaments qui correspondent à des structures magnétiques dont la masse est plus élevée et la température plus froide que le milieu coronal environnant. Pour ce faire, deux méthodes d'analyse et de diagnostic ont été développées: la reconstruction du champ magnétique coronal tridimensionnel, et l'étude d'ondes magnétohydrodynamiques (MHD) dans les filaments. À partir des mesures du champ magnétique vectoriel au niveau photosphérique, la reconstruction du champ magnétique coronal permet de déterminer la géométrie et la topologie des tubes de flux caractérisant une région active. En particulier dans le cas étudié, la reconstruction suivant l'hypothèse d'un champ sans-force non linéaire a permis de préciser la structure d'un système de boucles observé en EUV par EIT/SOHO, et d'un sigmoi͏̈de observé en rayons X par SXT /Yohkoh. La nature du filament est déduite de la recherche de l'existence de creux magnétiques pouvant maintenir cette structure massive en équilibre dans la couronne. Le spectromètre SUMER/SOHO a fourni des observations de filaments dans ou proche de régions actives qui ont permis d'étudier les variations temporelles du décalage Doppler de la raie de l'hélium ionisé à 58. 4 nm. Utilisant une analyse de Fourier, des fréquences caractéristiques ont été identifiées à des modes d'oscillations d'ondes d'Alfvén ou magnétoacoustiques donnant accès à des paramètres magnétiques et thermodynamiques du filament. De nouvelles observations obtenues par THEMIS/Tenerife (campagne MEDOC 5) apportent des informations supplémentaires sur la dynamique des filaments et sur les ondes MHD dans ces structures.

In the solar atmosphere magnetic structures such as active region loops, filaments-prominences, or sigmoids are observed. These structures are characterized by thermodynamic parameters (temperature, density, pressure) and by the geometry and the topology of the magnetic field structuring the filament. We focus our study on the filaments which are magnetic structures denser and cooler than their coronal environment. Two analysis and diagnostic methods of filaments have been developed : the reconstruction of the 3D coronal magnetic field and the study of magnetohydrodynamic (MHD) waves propagating in the filament. Using the vector magnetic field measured at the photospheric level, the reconstruction of the coronal magnetic field allows to determine the geometry and the topology of the flux tubes characterizing an active region. Computing the non-linear force-free field, the calculated flux tubes are in good agreement with the system of loops observed in EUV by EIT/SOHO and with the sigmoid observed in soft X-rays by SXT/Yohkoh. We investigate the structure of the filament by studing the possible magnetic dips in the flux tubes supporting the dense filament. The SUMER/SOHO spectrometer has obtained filament observations which allow us to study the Doppler shift time evolution using the ionised helium line at 58. 4 nm. The Fourier analysis of the time series exhibits characteristic frequencies which can be identified to the oscillation modes of Alfvén and magnetoacoustic waves: magnetic and thermodynamic parameters of the filament are derived from an identification method. During MEDOC campaign 5, we performed new observations using the THEMIS telescope capabilities to develop the study of the MHD waves and of the dynamic of an active region filament.