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

PNST, 28-30 Septembre 2005, Obs. de Paris

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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