30/09/05Bilan & Prospectives 1/13 Thème 1 : Injection dHélicité Magnétique Injection...
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30/09/05 Bilan & Prospectives
1/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Injection photosphérique d'hélicité magnétique:
implications sur l’émergence du champ magnétique
Etienne Pariat1 & Pascal Démoulin1 1 LESIA, Observatoire de Paris
Alexander Nindos2, Mitchell Berger3
2 University of Ioannina, 3 University College London
30/09/05 Bilan & Prospectives
2/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Qu’est ce que l’hélicité magnétique ?
• L’hélicité magnétique est une quantité topologique qui mesure la torsion, le cisaillement et l’enroulement d’un champ magnétique dans un volume:
V
dVBAH
[m2]
A : potentiel vecteur
BA
H=N Z
2
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3/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Propriétés et Rôles• Conservation de l’hélicité magnétique en MHD
• Variation d’hélicité: Flux d’hélicité magnétique
• Hélicité magnétique impliquée dans:– Dynamo Solaire (Brandenburg 02,03)
– Eruptions confinées (Moon et al. 02)
– Ejections de Masse Coronales
S
22dd dS dV
VEABE
tH PR
Terme volumique ≈ 0: Dissipation d’hélicité très lente
Terme de surface: Flux d’hélicité
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4/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Hélicité magnétiques et CMEs
• CMEs dues a une accumulation importante d’hélicité magnétique
• CMEs: moyen d’évacuer l’hélicité magnétique injectée dans la couronne
(Nindos 05)
Hélicitécoronaletotale(1042 Mx2)
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5/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
S
dS)(2d
dBVA
t
HLCTP
R
Mesure de l’hélicité coronale• Mesure directe ardue: B doit être connu dans tout le volume
• Mesure du flux d’hélicité magnétique à travers la photosphère
– Intégration du flux pour obtenir l’hélicité totale
• Mesure de B :
– Spectropolarimétrie
• Mesure de V :
– Local Correlation Tracking: Vitesses déterminées à partir de l’évolution des structures magnétiques se déplaçant sur la photosphère.(Welsch et al. 04)
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6/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Cartes de densité de flux d’hélicité• Proxy de la densité de flux
d’hélicité:
• Injection simultanée d’hélicité positive et négative
Chae et al. 2001
Nindos et al. 2003
Kusano et al. 2002
nLCTPA BVAG
2
?
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7/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Nindos et al. 2003
Problèmes avec GA
• Polarité magnétique en translation
– Pas d’hélicité injectée, dH/dt=0, mais …
– Polarités de signe opposée apparaissent
• GA mal définit (Pb de jauge)
• GA source de fausses interprétations des observations:
Bn
V0
Bn
V0
Photosphère
nPA BVAG 02
AP
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8/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
G
GA
(Pariat et al. 05)
Nouvelle définition
• Densité de flux d’hélicité magnétique :
• Taux de rotation entre deux points x et x’:
• 1 Tube en translation: pas de polarités dans carte de G
• Emergence d’un tube de flux uniformément
torsadé (Ntour=0.1) : – Injection positive d’hélicité , dH/dt >0.
nxx
xVxVxxxx
t
2)'(
))'()(()'()',(
d
d
dS')'(dd)'(
2)()(S
xxt
xBxBxG nn
(Titov & Démoulin 1999)
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9/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Applications aux observations• Régions actives étudiées dans Nindos et al. 2003:
• Dans les observations, GA produit des polarités parasite, Gnon• L’injection d’hélicité magnétique est relativement homogène.
AR 8210
AR 8375
Pariat et al.
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10/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Injection locale d’hélicité magnétique
• G nouvel outil pour étudier l’injection locale d’hélicité magnétique
• Hélicité injectée par une polarité en rotation solide:
dH/dt = /2 x
• Exemple observations: – Taux rotation moyen:
/2 = 0.03 tour/jour
rot. diff. =10-3 tour/jour• Injection d’hélicité par émergence
Bn
Photosphère
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11/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Emergence de tubes de flux• Injection d’hélicité: processus homogène.
• Contrainte sur la distribution de la torsion des tubes de flux émergeant:
Le signe de la torsion doit être identique pour tous les tubes de flux dans la zone de convection.– Contrainte sur les modèles de dynamo et le transport du flux.
Photosphère
Emergence
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12/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Conclusion• Gnouvel outil permettant d’étudier l’injection locale d’hélicité
• Injection d’hélicité processus relativement homogène dans les régions actives standards:– Contrainte sur la répartition du signe de la torsion des tubes de flux
émergeant.– Favorable à l’idée d’une accumulation graduelle d’hélicité comme
origine des CMEs
• Perspectives: – Etudes du lien entre pics locaux d’injection d’hélicité et les mécanismes
éruptifs (éruptions confinées et CMEs)– Besoin d’observations multi-simultanées et systématiques de
régions actives, en lien avec des processus éruptifs:• THEMIS• STEREO
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13/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Hélicité et éruptions
• Corrélation entre éruptions et injection d’hélicité magnétique.
(Moon et al. 02)
Flux photosphérique d’hélicité
Intensité rayonnement X (GOES)
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14/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Ici c’est la fin !
Rien
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15/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
Il faut partir maintenant !
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16/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique
30/09/05 Bilan & Prospectives
17/13Thème 1 : Injection d’Hélicité Magnétique