Modélisation du phénomène de diffusion radiale au sein des ceintures de radiation terrestres par technique de changement d’échelle (Modeling the radial diffusion process in the Earth's radiation belts by a scale-changing technique) Lejosne, Solène 2013-09-30 Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace

Directeur(s) de thèse:  Boscher, Daniel; Maget, Vincent Laboratoire :  Département Environnement Spatial -DESP (depuis 1997) Ecole doctorale :  Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace -SDU2E Classification : Astronomie, cartographie, géodésie

Accès :  Texte intégral Mots-clés : Ceintures de radiation terrestres, Invariants adiabatiques, Diffusion radiale, Variations asymétriques, Champs électriques induits Résumé : Cette étude s’inscrit dans le domaine de la description de la dynamique des ceintures de radiation terrestres. Elle consiste à modéliser le phénomène de diffusion radiale en travaillant avec une résolution spatio-temporelle plus fine que celle utilisée pour décrire la dynamique des ceintures par le biais d’une équation de diffusion. La démarche s’est organisée en trois temps. Tout d’abord, l’objectif a été d’étudier le phénomène de diffusion radiale d’un point de vue théorique afin de mettre en lumière les principaux pilotes du processus et d’expliciter une formulation des coefficients de diffusion radiale. Une fois l’expression de ces coefficients établie, l’objectif a ensuite été de les quantifier. Pour cela, nous avons développé des protocoles analytiques et numériques puis des protocoles expérimentaux. Nous avons discuté les résultats obtenus ainsi que les atouts et les limites de ces protocoles. Cette étude met en évidence le rôle central de l’asymétrie des variations du champ électromagnétique et des champs électriques induits dans le processus de diffusion radiale. Elle propose des pistes pour la quantification numérique et expérimentale de ces deux pilotes. Elle apporte également un regard critique sur les travaux de la littérature. Elle ouvre la voie pour une nouvelle quantification des coefficients de diffusion basée sur une modélisation adéquate de la dynamique de l’environnement électromagnétique Résumé (anglais) : This study falls within the field of the Earth’s radiation belt dynamics. It consists of modeling the radial diffusion process based on a spatiotemporal resolution higher than the resolution at which radiation belt dynamics are described in terms of a diffusion equation. The approach has been organized in three parts. First, we described radial diffusion theoretically, highlighting the main drivers of the phenomenon and giving a ready-made formula of the radial diffusion coefficients. Then, based on this formula, we aimed to quantify the radial diffusion coefficients. In order to reach this goal, we developed analytical and numerical procedures, and then, observational procedures. Finally, we discussed the results and the pros and cons of each method. This study highlights the central role of asymmetric variations of the electromagnetic fields and induced electric fields in the driving of the intensity of the radial diffusion process. It provides tracks for numerical and experimental quantification of these two drivers. It also provides tools for a critical review of the literature. It paves the way for a more accurate determination of radial diffusion coefficients based on a more precise description of the electromagnetic environment and its variations. Langue : Français

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