Vue d'artiste de la micro turbulence vue par Cluster. Crédit image: ESA Cliquez pour agrandir
Grâce aux mesures de la mission Cluster de l'ESA, une équipe de scientifiques européens a identifié des micro-tourbillons dans la magnétosphère terrestre.
Une telle turbulence de vortex à petite échelle, dont l'existence a été prédite par des modèles mathématiques, n'a jamais été observée auparavant dans l'espace. Les résultats ne sont pas seulement pertinents pour la physique spatiale, mais aussi pour d'autres applications comme la recherche sur la fusion nucléaire.
Le 9 mars 2002, les quatre satellites Cluster, volant en formation tétraédrique à 100 kilomètres l'un de l'autre, traversaient la «pointe magnétique» nordique. quand ils ont fait leur découverte. Les cuspides magnétiques sont les régions au-dessus des pôles magnétiques où les lignes de champ magnétique entourant la Terre forment un entonnoir magnétique.
Les cuspides magnétiques sont les deux régions importantes de la magnétosphère terrestre où le «vent solaire» - un flux constant de particules chargées générées par le Soleil qui traverse l'ensemble du système solaire - peut accéder directement à la couche supérieure de l'atmosphère terrestre (l'ionosphère).
De grandes quantités de plasma (un gaz de particules chargées) et d'énergie sont transportées à travers celles-ci et d'autres «accessibles». régions, pour pénétrer la magnétosphère - le bouclier protecteur naturel de la Terre. Seulement moins d'un pour cent de toute l'énergie transportée par le vent solaire et frappant la magnétosphère terrestre parvient à se faufiler, mais cela peut encore avoir un impact significatif sur les systèmes terrestres, comme les réseaux de télécommunications et les lignes électriques.
Le matériau solaire s'infiltrant génère une turbulence dans le plasma entourant la Terre, similaire à celle des fluides, mais avec des forces plus complexes impliquées. Une telle turbulence est générée par exemple dans les zones de transition entre des couches de plasma de densité et de température différentes, mais ses mécanismes de formation ne sont pas encore complètement clairs.
La turbulence existe à différentes échelles, de quelques milliers à quelques kilomètres de diamètre. Avec in situ? Multipoint? mesures, les quatre satellites Cluster ont rapporté en 2004 l'existence de turbulences à grande échelle - tourbillons jusqu'à 40 000 kilomètres de large, au flanc de la? magnétopause? (une couche limite séparant la magnétosphère de l'espace libre). La nouvelle découverte de? Micro? la turbulence, avec des tourbillons de seulement 100 kilomètres de diamètre, est une première dans l'étude du plasma entourant la Terre.
Cluster: un outil de diagnostic sans précédent
Une telle découverte est très pertinente. Par exemple, il permet aux scientifiques de commencer à relier les turbulences à petite et à grande échelle, et de commencer à se demander comment elles se forment réellement et quelles sont les connexions. Par exemple, quels sont les mécanismes de base qui conduisent et façonnent la turbulence? Dans quelle mesure les tourbillons contribuent-ils au transport de la masse et de l'énergie à travers les couches limites? Faut-il de petits tourbillons pour en générer de grands? Ou, d'un autre côté, les grands tourbillons dissipent-ils leur énergie et créent-ils une cascade de plus petits?
En essayant de répondre à ces questions, Cluster est un outil de diagnostic sans précédent pour la première carte tridimensionnelle de l'environnement proche de la Terre, son exception étant donnée par ses observations simultanées multi-satellites. Cluster révolutionne notre compréhension des façons et des mécanismes par lesquels l'activité solaire affecte la Terre.
Par ailleurs, l'étude de Cluster sur la turbulence dans le plasma de la Terre, avec la dynamique et les énergies impliquées, contribue à l'avancement des théories fondamentales sur le plasma. Ceci est non seulement important en astrophysique, mais aussi en ce qui concerne la compréhension et la manipulation du plasma dans les laboratoires, étant donné les hautes énergies impliquées. Ceci est particulièrement pertinent pour la recherche sur la fusion nucléaire.
Par exemple, les données du Cluster complètent la recherche sur la physique des plasmas dans le projet international ITER, une étape expérimentale impliquant plusieurs instituts de recherche dans le monde pour les centrales électriques de demain. À cet égard, en sondant la magnétosphère, Cluster a libre accès au seul «laboratoire naturel» ouvert. pour l'étude de la physique des plasmas.
Source d'origine: portail ESA
