L'illustration montre les missions du groupe spatial (ci-dessus) et THEMIS (ci-dessous) survolant la gaine magnétique de la Terre (zone limite turbulente entre le vent solaire et la magnétosphère de notre planète).
Pour la première fois, les scientifiques ont pu déterminer la quantité d’énergie transférée de grande à petite échelle dans la gaine magnétique - la région située entre le vent solaire et la bulle magnétique protectrice de notre planète. Les données ont été collectées par Cluster et THEMIS depuis plusieurs années. L'analyse a montré que la turbulence est la clé, ce qui rend le processus 100 fois plus efficace que dans le vent solaire.
Les planètes de notre système sont balayées par le vent solaire - un flux supersonique de particules chargées d'énergie émises par l'étoile principale. Plusieurs planètes, y compris la nôtre, se détachent car elles possèdent un champ magnétique, un obstacle au vent solaire.
C'est le contact entre le champ magnétique terrestre et le vent stellaire qui crée la structure complexe de la magnétosphère. C'est une bulle protectrice qui protège la planète de la plupart des particules dangereuses. Les scientifiques ont pu étudier suffisamment les processus physiques dans le plasma du vent solaire et de la magnétosphère. Mais il reste des questions sur la relation entre ces deux médias et la région turbulente, appelée magnétosheath.
Pour comprendre comment l’énergie est transmise du vent solaire à la magnétosphère, il faut comprendre ce qui se passe dans la gaine magnétique. Dans le vent stellaire, la turbulence affecte la dissipation d'énergie des plus grandes échelles, où les particules de plasma chauffent et accélèrent à des énergies plus élevées.
Il y avait des soupçons que le même mécanisme devrait fonctionner pour le magnetosheath, mais ceci n'a pas pu être vérifié. Le plasma de la magnétosphère est plus turbulent, il est plus exposé aux fluctuations de la densité et plus comprimé que le vent solaire. Par conséquent, ce n’est que ces dernières années que les scientifiques ont pu définir des limites théoriques pour l’étude de processus physiques dans un environnement similaire.
Illustration schématique d'un processus en cascade d'énergie dans un plasma turbulent observé dans la gaine magnétique de la Terre
Les scientifiques ont étudié le volume d'informations obtenues par les missions Cluster et THEMIS en 2007-2011. En appliquant les outils théoriques nouvellement créés, ils ont obtenu un résultat incroyable. Il s'est avéré que la densité et les fluctuations magnétiques causées par la turbulence dans la magnétosphère augmentent la vitesse à laquelle l'énergie passe de grande à petite échelle 100 fois plus efficace que dans le vent solaire. L'analyse montre qu'environ 10-13 J d'énergie par m 3 sont transmis toutes les secondes. En outre, les chercheurs ont obtenu une corrélation empirique liant le taux de dissipation d’énergie dans la gaine magnétique à une quatrième puissance d’une ampleur différente utilisée pour étudier le mouvement des liquides (nombre de Mach turbulent).
La vitesse est difficile à déterminer si des sondes spatiales ne sont pas utilisées, mais le nombre de Mach est plus facile à calculer en utilisant des observations à distance de plasma astrophysique situé en dehors des limites planétaires.
Les scientifiques attendent une comparaison de leurs résultats avec des mesures de plasma autour d'autres planètes solaires. C'est possible pour les missions de Juno (Jupiter) et les futurs vols vers les satellites de Jupiter, ainsi que pour BepiColombo.
