Le vent solaire: un laboratoire de la turbulence
La turbulence dans le vent solaire se produit à des échelles très différentes, allant de la taille d'une planète à celle, minuscule, des particules subatomiques. Comprendre ce système très dynamique est compliqué de par les effets de la vitesse de cisaillement entre les flux de vent solaire rapides et lents, l'expansion sphérique du vent solaire et sa nature compressible. En combinant des observations in situ et des approches théoriques, le projet TURBOPLASMAS (Turbulent phenomena in space plasmas: Boosting observations, data analysis and numerical simulations) a étudié la turbulence à un niveau de détail inédit. Le projet a comporté un programme d'échange de personnels de recherche entre les six institutions participantes, ce qui a permis de développer les collaborations et les synergies. Même si le vent solaire devrait se refroidir quand il s'éloigne du Soleil et traverse l'espace interplanétaire, les observations par satellite ont montré que ce n'était pas le cas (en fait, il se réchauffe tout au long du parcours). Comme les observations montrent également qu'il existe des quantités importantes de turbulence dans le vent solaire, les scientifiques ont soupçonné que la chaleur est générée par une cascade de turbulence vers des échelles plus petites. Avant TURBOPLASMAS, il était impossible d'identifier les processus de dissipation à l'échelle ionique qui terminent la cascade. Des observations à haute résolution par satellite et des simulations numériques ont été comparées afin de faciliter l'interprétation des signatures des structures cohérentes telles que les couches courantes, ainsi que des structures magnétiques comme les sites de chaleur dans le vent solaire. Les membres du projet ont développé des modèles théoriques pour étudier les effets des collisions parmi les particules composant le vent solaire et comprendre les mécanismes physiques qui induisent le réchauffement de populations de particules. Il a été constaté que la reconnexion magnétique, le processus par lequel des champs magnétiques se connectent et se déconnectent tout en dégageant de vastes quantités d'énergie, se produisait localement, comme élément normal de la turbulence. Les autres résultats clés du projet incluent la première description des propriétés à petite échelle des fluctuations de densité de vent solaire, l'inclusion de particules alpha dans les simulations numériques cinétiques de la turbulence dans les plasmas, et la définition d'échelles spatiales et temporelles pertinentes dans la turbulence du vent solaire. Le projet a également permis de comparer les aspects expérimentaux et théoriques de la turbulence dans l'espace et dans des plasmas de laboratoire. La turbulence plasma présente un obstacle majeur pour obtenir un réacteur à fusion efficace dans lequel des noyaux atomiques légers fusionnent et produisent de l'énergie. Au total, 106 articles scientifiques ont déjà été publiés, dont 11 exposés de synthèse et 2 numéros spéciaux. Les résultats obtenus seront essentiels pour la prochaine génération de missions spatiales scientifiques et ils ont permis de renforcer un réseau transnational de collaborations entre scientifiques d'institutions travaillant dans le domaine.
Mots‑clés
Vent solaire, turbulence, TURBOPLASMAS, plasmas spatiaux, observations par satellite
