Study of the non-thermal character of electron distribution functions in the solar wind
Étude du caractère non-thermique des fonctions de distributions électroniques du vent solaire
Résumé
The solar wind is a sparse and relatively hot plasma. In such a medium the effect of Coulomb collisions is quite limited and one can expect that the velocity distribution functions (VDF) of the particles present strong deviations from thermodynamic equilibrium and this is what we actually observe. Indeed, the FDVs of solar wind electrons permanently present three different components: a thermal core and a suprathermal halo, which are always isotropic, and a "strahl" aligned along the magnetic field in the antisolar direction. We performed a statistical study of a large number of electronic FDVs observed in the ecliptic between 0. 3 to 4 AU. For this study, a new model was proposed which describes, for the first time in an analytical way, the three populations of VDFs observed. The main characteristics of these distributions, i.e. density, temperature and heat flux are examined as a function of the heliocentric distance. In addition, we studied the constraints imposed by Coulomb collisions and wave-particle interactions on, on the one hand, the temperature anisotropy of FDV core electrons and, on the other hand, the heat flux. We show that Coulomb collisions and wave instabilities are effective control mechanisms of the global properties of electronic FDVs.
Le vent solaire est un plasma peu dense et relativement chaud. Dans un tel milieu l'effet des collisions Coulombiennes est assez limité et l’on peut s’attendre à ce que les fonctions de distribution des vitesses (FDV) des particules présentent des déviations fortes par rapport à l’équilibre thermodynamique et c’est effectivement ce que l’on observe. En effet, les FDV des électrons du vent solaire présentent de manière permanente trois composantes différentes: un coeur thermique et un halo suprathermique, qui sont toujours isotropes, et un "strahl" aligné le long du champ magnétique dans la direction antisolaire. Nous avons effectué une étude statistique d'un grand nombre FDV électroniques observées dans l'écliptique entre 0. 3 à 4 UA. Pour cette étude, un nouveau modèle a été proposé qui décrit, pour la première fois de manière analytique, les trois populations des FDV observées. Les caractéristiques principales de ces distributions, c'est-à-dire la densité, la température et le flux de chaleur sont examinées en fonction de la distance héliocentrique. Par ailleurs, nous avons étudié les contraintes imposées par les collisions Coulombiennes et les interactions onde-particule sur, d’une part, l'anisotropie de température des électrons du cœur des FDV et, d’autre part, le flux de chaleur. Nous montrons que les collisions Coulombiennes et les instabilités d’ondes et constituent des mécanismes de contrôle efficaces des propriétés globales des FDV électroniques.
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