La structure tri-dimensionnelle du champ magnétique coronal :
phénomènes éruptifs, énergie et hélicité magnétique
Stéphane Régnier
ESA Research and Scientific Support Department
PNST, 28-30 Septembre 2005, Obs. de Paris
Stéphane Régnier 1/8
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Des observations du champ magnétique photosphérique aux configurations magnétiques dans la couronne
Observations Méthodes Configurations magnétiques
Géométrie
Connectivité
Topologie
Énergie magnétique
Hélicité magnétique
Champ sans-force nonlinéaire
Champ potentiel
Champ sans-force linéaire
Champ magnéto-
hydrostatique
Spectro-polarimétrie de
raies photosphériques
et/ou chromo-sphériques
0.
0.
)(
B
B
BrB
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Géométrie
Creux magnétiques : détermination de deux types de creux magnétiques, quadrupolaire et le long de tubes de flux torsadés.
Torsion de tubes de flux torsadés : présence dans une même configuration magnétique de différents tubes de flux torsadés avec un nombre de tours différents et un cisaillement différent.
Géométrie de base : longueur des lignes de champ, distance entre les pieds photosphériques, hauteur, angle par rapport à la ligne d’inversion du champ magnétique (cisaillement).
Paramètres typiques : module du champ magnétique au sommet de la ligne de champ, la densité de courant éléctrique et la valeur de au niveau photosphérique
Lignes de champ magnétique : dans une même configuration il existe des lignes de champ magnétique plus ou moins torsadées, ou presque potentielles, … qu’actuellement seule la méthode de champ sans-force nonlinéaire permet de déterminer.
Régnier & Amari 2004, A&A, 425, 345
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Topologie
Configuration magnétique pré-existante
Polarité parasite (émergence et déplacement)
Séparatrice
NE
SW
Régnier & Canfield 2005 soumis
Détermination de la topologie des régions actives : points nuls, surface séparatrices, fan, spine, quasi-séparatrice, …
AR 8210 : nombreux points nuls photosphériques, NN = négative, NP = positif ; trait blanc épais = spine ; lignes vertes = fan.
La topologie est un élément majeur des phenomenes eruptifs.
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Connectivité
Régnier 2005
Détermination de la connectivité des lignes de champ et des domaines de connectivité
Méthodes de visualisation de la connectivité : détermination des pieds conjugués des lignes de champ, pourcentage du flux magnétique connectant chaque polarités.
Figure : connectivité dans la région active 8210. Axes: pourcentage de flux magnétique négative (abscisse) et positive (ordonnée)
Figure : domaines de connectivité
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Énergie magnétique
Région active décroissante ; faible flux magnétique
Topologie complexe ; flux important
Éruption importante ; flux important
Variation d’énergie magnétique :
le budget énergétique dépendant de la configuration magnétique, par conséquent les phénomènes éruptifs associés sont différents (cf .tableaux)
Énergie magnétique libre :
Différence entre l’énergie magnétique du champ nonlinéaire et du champ potentiel ; estimation de l’énergie magnétique pouvant être libérée pendant une éruption
Evolution de l’énergie magnétique :
suivi du stockage et de la libération d’énergie magnétique dans les régions actives
Injection d’énergie par les mouvements photosphériques transverses, se répercutant dans la couronne ; libération d’énergie pendant ou après les éruptions
Régnier & Amari 2004, A&A, 425, 345
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Hélicité magnétique
Régnier, Amari et Canfield (2005) : développement d’une nouvelle technique d’estimation de l’hélicité magnétique dans la couronne sans avoir à mesurer le champ de vitesse photosphérique ; possibilité d’estimer l’hélicité propre (torsion et cisaillement des lignes de champ) et l’hélicité mutuelle (entrelacement des lignes de champ magnétique) ainsi que de l’hélicité propre de champ potentiel liée à la complexité de la topologie de la configuration magnétique.
Évolution temporelle de l’hélicité magnétique dans une région active produisant des éruptions de classe C.
Régnier, Amari & Canfield 2005, A&A sous presse
Régnier, Amari & Canfield 2005, A&A sous presse
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Perspectives
Soleil calme : reconstruction du champ magnétique des régions de la couronne dite calmes comme les points brillants, canopie, spicules, etc. ; possible à l’aide des nouveaux spectro-polarimètre comme THEMIS, GREGOR, etc … au sol ou SDO/HMI et Solar-B/SOT.
Figure : reconstruction du champ magnétique potentiel du Soleil calme à partir d’un magnétogramme SOHO/MDI.
Disque entier : reconstruction en coordonnées sphériques de la couronne solaire dans son entier suivant l’hypothèse du champ sans-force nonlinéaire grace à des données SOLIS ou SDO/HMI.
Figure : code TETRA développé par C. Boulde (travaux de thèse) correspondant à la reconstruction nonlinéaire du disque entier utilisant un maillage tétraédrique.
Étude de l’influence des courants éléctriques sur les configurations magnétiques à différentes échelles spatiales dans la couronne solaire
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