Plasmas spatiaux

Ce module a pour objectif de présenter les plasmas de l’environnement des astres magnétisés. Les concepts seront principalement présentés pour la Terre et les planètes du système solaire. En effet, les plasmas y sont les mieux connus, car étudiés in-situ. Cependant, ces concepts sont applicables à des plasmas plus lointains, que le cours abordera, dont certains cas extrêmes comme par exemple les magnétosphères d’étoiles à neutrons.

L’ionosphère, le couplage plasma/neutres, conductivité ionosphérique, diffusion ambipolaire.

Frontières et discontinuités (contact, tangentielle, rotationnelle, chocs rapide & lent). Onde de choc, gaine, magnétopause, couche neutre, lobes, plasmasphère, zones aurorales.

Modèles de magnétosphères (« force-free », de Tsyganenko). Frontières avec l’ionosphère et le vent solaire. Co-rotation d’un plasma autour d’un astre magnétisé. Vers un modèle cinétique de la magnétopause et des couches de courant. Reconfigurations de la magnétosphère. Prémices sur les instabilités tearing et balooning dans la queue magnétosphérique et Kelvin-Helmholtz à la magnétopause.

Mouvement des particules et accélération. Généralisation des résultats du TC1 sur les accélérations de particule. Symétries et invariants du mouvement. Piégeage des particules. Processus de diffusion en énergie et en angle d’attaque. Notions sur les mouvements relativistes. Accélération de Fermi et bétatron, accélération par les ondes ; structures électrostatiques. Applications a des phénomènes observés: magnétosphères, vents solaire et stellaires, jets éventuellement relativistes, rayons cosmiques, chocs.