Chauffage et accélération de particules

Chauffage et accélération de particules

Une partie de l'énergie dissipée lors de la reconnexion magnétique est convertie en énergie thermique. Le flux de chaleur ainsi généré au site de reconnexion se propage principalement le long des tubes de flux magnétique. Notamment, lors d'une éruption, le flux de chaleur précipite vers la surface solaire le long des boucles post-éruptives et impacte la couche chromopshérique, plus dense que la couronne. Cela entraîne alors un chauffage local du plasma chromosphérique.

Une seconde conséquence de la libération d'énergie est l'accélération de particules. Au site de reconnexion, plusieurs mécanismes peuvent accélérer les particules:

• Le champ électrique crée localement, parallèle au champ magnétique permet d'accélérer les particules. En présence d'un champ électrique, les particules chargées sont soumises à la force : . D'après la relation fondamentale de la dynamique il est facile de montrer qu'un champ électrique uniforme parallèle au champ magnétique permet d'accélérer les particules chargées (voir exercice)
• Les processus de résonnance entre les ondes et les particules permet de transférer l'énergie des ondes du milieu aux particules qui seront donc accélérées. Une particule entre en résonnance avec les ondes du milieu lorsque lorsque la vitesse de la particule est proche de la vitesse de résonnance qui dépend du type d'onde. Lorsque la particule intéragit avec un paquet d'onde, elle perd puis gragne successivement de l'énergie. Il faut donc un certains nombre d'intération pour avoir un changement. C'est une accélération stochastique. Lorsqu'une particule a une vitesse inférieur à la vitesse de résonnance, elle accélerera tandis qu'une partiucles plus rapide que la vitesse de résonnance déccélerera.
• Des chocs locaux générés par les nouvements de plasma en réponse au changement de connectivité du champ magnétique permet également d'accélérer les particules par un processus d'accélération de Fermi. En effet, nous avons vu à la page précédente que les vitesses d'éjection en sortie de la reconnexion pouvaitent attendre facilement des vitesse Alfvéniques, i.e., des vitesses supérieures à la vitesse de propagation de l'information dans le milieu. Le jet de reconnection et le plasma ambiant sont des milieux magnétisés. L'orientation du champ magnétique peut être différentes et eles particules pourront alors etre déflectées à chaque fois qu'elles changeront d'environnement magnétique. Ces milieux agiront comme des miroirs magnétiques. La particule qui traverse l'interface entre les 2 milieux magnétisé rencontre des champs magnétiques différents. La particules est alors déviées de sa trajectoire : elle est réfléchie. Tant que les milieu sont immobiles, il n'y a pas de gain réel d'énergie. Alors que si la particule arrive sur un milieu se déplacant à une vitesse v_m , la nouvelle vitesse sera v+v_m. Afin d'accélérer efficacement des particules, un nombre important d'aller retour est nécessaire entre les 2 milieux magnétisés.

Finalement, lors de leurs éjections, les CMEs peuvent atteindre des vitesses super-Alfvéniques (i.e., plus rapide que la vitesse d'Alfven qui est la vitesse charactéristique de propagation de l'information pour un plasma magnétisé). Dans cette situation, il y a formation d'un choc en amont de l'éjection de masse coronale. Les particules peuvent alors être accélérées au niveau du choc par un processus d'accélération de Fermi.