Nanoparticules dans le milieu interplanétaire : observations spatiales et théorie

Nanoparticles in the interplanetary medium : spatial observations and theory

• Auteur / Autrice : Soraya Belheouane
• Direction : Karine Issautier, Nicole Meyer-Vernet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Astronomie et Astrophysique
• Date : Soutenance le 22/05/2014
• Etablissement(s) : Paris 6
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Astronomie et astrophysique d'Île-de-France (Paris ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Viviane Pierrard, Vladimir Krasnoselskikh, Philippe Savoini, Christian Mazelle, Yannis Zouganelis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Héliosphère

Vents solaires

Mots clés libres

Vent solaire

Instrument radio

Poussières

Nanoparticules

Plasma

Héliosphère

Solar Wind

Nanoparticles

Résumé

Depuis la découverte de la faculté d'un instrument radio à détecter les poussières, plusieurs études ont été menées afin de mieux exploiter ce type d'instrument. Le présent travail concerne l'exploitation et l'interprétation des observations de poussières de l'instrument WAVES à bord des deux sondes STEREO à 1 UA, ainsi que la modélisation de leur dynamique dans le milieu interplanétaire. Cette thèse a débuté avec une étude des mesures de poussières de taille micro-métrique. Les résultats ont montré que les données étaient pertinentes dans le sens où malgré les incertitudes sur les données et les simplifications de la modélisation du flux, les mesures de direction fournies par cet instrument sont au moins aussi précises que celles fournies par les instruments conventionnels. Ensuite, nous avons réalisé une étude sur les observations de nanoparticules à 1 UA. Nous avons montré qu'une impulsion caractéristique d'un impact d'une nanoparticule se forme suite à la perturbation temporaire du courant de retour de photo-électrons de l'antenne électrique la plus proche du point d'impact. La comparaison des flux mesurés et déduits des observations réalisées dans deux domaines différents (temporel et fréquentiel) montre une cohérence entre les mesures. Enfin, la modélisation de la dynamique des nanoparticules appuie le fait que des nanoparticules crées près du Soleil sont accélérées par le vent solaire et peuvent atteindre 300 km/s à 1 UA. L'analyse statistique des résultats de cette étude à 1 UA a montré une cohérence avec les mesures obtenues sur STEREO, mais aussi avec l'interprétation de ces mesures et l'estimation de la charge du nuage de plasma.

Since the discovery of the ability of a radio instrument to detect dust, several studies have been conducted to determine the physical phenomena underlying measures, the fluxes, and the dust characteristics which can be determined. The present work concerns the exploitation and the interpretation of dust observations made by WAVES instrument onboard the two STEREO probes at 1 AU, as well as modeling of dust dynamics in the interplanetary medium. This thesis began with a study of the sub-micron dust data. The results of this study showed that these data were relevant in the sense that despite the uncertainties on the data and the simplified modeling of the flux, the measurements of the direction provided by this instrument are at least as accurate as those provided by conventional instruments. We, thereafter, began a study of observations of nanoparticles at 1 AU. We showed that a typical pulse generated by a nanoparticle impact is formed by the temporary disruption of the photo-electrons return current of the antenna which is closest to the point of impact. In addition, the comparison of measured and inferred flux observations in two different domains (time and frequency) shows a consistency and agreement between measurements. Finally, the modeling of the dynamics of nanoparticles supports the fact that nanoparticles created near the Sun are accelerated by the solar wind and can reach 300 km/s at 1 AU. Statistical analysis of the results of this study to 1 AU showed a consistency with the measurements obtained with STEREO data, and also with the interpretation of these measurements and the estimation of the electric charge of the plasma cloud