Thèse Etude Numérique de la Reconnexion Magnétique Forcée dans le Vent Solaire H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Astronomie et Astrophysique d'Ile de France Laboratoire de recherche : Laboratoire de Physique des Plasmas Direction de la thèse : Roch SMETS ORCID 0000000253006882 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-15T23:59:59 L'activité solaire conditionne fortement la nature et la structure du vent solaire. L'ejectat de plasma contient un champ magnétique qu'il propage dans toute l'hélioisphère. Depuis les missions d'exploration du vent solaire, nous savons que la structure de la spirale de Parker est perturbée par la forte variabilité de cet écoulement. Il peut se former de fines couche de courant lors de la rencontre de tubes de flux permettant un processus de reconnexion magnétiques entre ces tubes. Mais contrairement à la reconnexion stationnaire largement étudiées dans la littérature, ce type de reconnexion implique la création rapide de la couche de courant lors de l'advection de deux tubes de flux.

L'objet de cette thèse est d'étudier ce type de régime de reconnexion forcée. Ce régime est associé à une advection importante des tubes de flux, éventuellement associé à la formation d'un choc d'étrave.
Cette étude sera numérique, avec le code electromagnetic hybrid-PIC PHARE, en développement au LPP. Ce code utilise un formalisme de macro-particules pour la descriptions cinétique des protons du vent solaire, et un formalisme fluide pour les électrons. Les champ électromagnétiques sont résolus de manière auto-consistante sur une grille à pas auto-adaptatif. Une première partie du travail consistera à implémenter les collisions entre les protons ainsi que les collisions protons-électrons. Cela permettra d'étudier la transition entre reconnexion lente pilotée par les collisions et la reconnexion rapide pilotée par les fluctuations électromagnétiques. Une second partie portera sur la gestion numérique des régions de basse densité. Cette condition permettra l'advection libre des tubes de flux sans être entravés par l'inertie du plasma ambiant.

Ces étude numériques seront confrontées à deux types de cas concrets : les chocs associés aux 'Corotating interaction regions' dans le vent solaire, ainsi que l'interaction d'un nuage magnétique (produit par ejection de masse coronale) avec la magnétosphère de la Terre. Le code PHARE permettra une étude de la microphysique du processus de reconnexion forcée à l'échelle des ions. Cela permettra d'identifier le rôle de l'advection dans ce processus et de souligner les différences avec la reconnexion stationnaire. Nous avons plusieurs observations dans le vent solaire de situations pour lesquels l'advection forcée des tubes de flux pourraient expliquer la dynamique du processus de reconnexion magnétique qui s'y développe. Comprendre le rôle de l'advection des tubes de flux lors du processus de reconnexion. Etude numérique basée sur le code PHARE. C'est un code hybrid-PIC qui utilises une grille à maille adaptative.

Compétences en physique des plasmas, notamment en théorie cinétique et en instabilités.
Compétences en développements numériques, en c++ et en python.