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Languages: French
Types: Article
Subjects: Radio observations, Modèles, Moons, Anneaux, Observations radio, Fokker-Planck equation, Equation de Fokker-Planck, Magnetosphere, Modeling, Rayonnement synchroton, Jupiter, Satellites, Magnétosphère, 520, Radiation belts, Synchroton emission, Rings, Ceintures de radiation, Electrons

Classified by OpenAIRE into

arxiv: Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, Physics::Space Physics
Depuis les années quatre-vingt-dix, des modèles physiques multidimensionnels des ceintures de radiation terrestres pour les protons et électrons ont été développés à l'ONERA/DESP. Les modèles 3D (latitude, distance radiale et énergie, plus le temps) et 4D (latitude, longitude, distance radiale et énergie, plus le temps) sont applicables dans la magnétosphère interne de la Terre. Au cours de ce travail de thèse, le modèle 3D pour les électrons a vu son adaptation au cas jovien. Ce modèle, Salammbô-3D, s'appuie sur la théorie des invariants adiabatiques et résout une équation de type Fokker-Planck. La distribution spatiale des électrons énergétiques (1 à 300 MeV) au cœur des ceintures de radiation joviennes (1 à 6 rayons joviens) a pu être déterminée en tenant compte de plusieurs phénomènes physiques présents dans la magnétosphère interne de Jupiter : la diffusion radiale, les pertes locales induites par les satellites naturels, l'interaction avec le système d'anneaux et les milieux denses, et le phénomène de rayonnement synchrotron. Des comparaisons entre mesures et simulations ont été entreprises pour valider le modèle. Les mesures utilisées sont d'origines satellitaires (Pioneer 10 et 11) et radio astronomiques (Very Large Array). L'exploitation des observations radio a nécessité, tout d'abord, le dépouillement de mesures effectuées à l'aide du VLA en mai 1997 et, dans un deuxième temps, le développement d'un modèle d'imagerie synchrotron permettant de produire des images synchrotron à partir des flux calculés par le code Salammbô-3D. La reproduction de l'ensemble des mesures mise à notre disposition est très satisfaisante et permet de valider le modèle dans la région interne de la magnétosphère jovienne. Le rôle important joué par les satellites naturels, les anneaux et le phénomène de rayonnement synchrotron sur la distribution spatiale des électrons relativistes est discuté. During the 1990s, multi-dimensional physical models of the electron and proton radiation belts of the Earth have been developed at ONERA/DESP. 3D (latitude, radial distance and energy ; plus time) and 4D (latitude, longitude, radial distance and energy ; plus time) models have been built in the action-angle phase space and are now available for the intemal terrestrial magnetosphere. During this present thesis, the 3D electron code, Salammbô-3D, has been adapted to Jupiter’s radiation environment. The model makes use of adiabatic invariant theory and solves the governing Fokker-Planck transport equation. Thus, distribution functions out to six Jovian radii, for electrons with energies between 1 MeV and 300 MeV and for non-equatorial particles can be determined. To explain the trapped electron dynamics in the innermost Jovian magnetosphere, several physical phenomena were necessary to model : radial diffusion, local losses due to moons, synchrotron process, interactions with the Jovian ring system and dense environments. To substantiate our model, comparisons using spacecraft data (Pioneer) and radio observations (Very Large Array) have been realized. To make radio comparisons, this work required, in a first part, to analyze the VLA data obtained in may 1997 to produce synchrotron images and, in a second part, to develop a Synchrotron Code using Salammbô-3D results to bring face to face simulated images and observations. Simulations and measurements are well correlated and allow to validate the electron model in the inner magnetosphere of Jupiter. Furthermore, our model gives information about the relative importance of moon losses, dust particle interactions and synchrotron process on the high~energy electron population.
  • No references.
  • No related research data.
  • No similar publications.

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