PENETRATION IMPULSIVE DU PLASMA DE LA MAGNETOGAINE; OBSERVATIONS DE CLUSTER P. Robert, O. Le Contel, A. Roux, D. Fontaine, P. Canu, G. Chanteur,, J.M.

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1 PENETRATION IMPULSIVE DU PLASMA DE LA MAGNETOGAINE; OBSERVATIONS DE CLUSTER P. Robert, O. Le Contel, A. Roux, D. Fontaine, P. Canu, G. Chanteur,, J.M. Bosqued J.M. Owen, A.N. Fazakerley, M.W. Dunlop En MHD « idéale » la magnétopause est une frontière « imperméable », empêchant la pénétration du plasma de la magnétogaîne dans la cavité magnétosphérique. En réalité cette pénétration a lieu! Quel est le processus responsable? reconnexion, diffusion? Ce processus est-il stationnaire/transitoire? Observations de ISEE => structures 3D, les FTE’s; des tubes ouverts qui « connectent » les 2 milieux. Dans ce « modèle » les lignes de force du champ magnétique terrestre se reconnectent localement à celles de la magnétogaîne près de l’équateur. Ensuite le tube de force « reconnecté » se déplace vers les pôles. Le plasma dense et faiblement énergétique de la magnétogaîne pénètre via cette structure, tandis que les particules énergétiques de la Msph s’échappent. Dans le FTE les lignes doivent être ouvertes. Les électron énergétiques doivent s’échapper de la Msph. (anti//B).

2 1 – Context of the event from orbital data

3 2 Identification of a FTE by magnetic signature

4 3 Zoom on field data: Identification of discontinuities

5 4 Zoom on particule data : Identification of region and boundaries

6 CONCLUSIONS Exemple d’étude multi instruments, fondée sur l’utilisation de diagnostics multi sat. (calcul de J via rotB, caractérisation de la normales « locale » et de la vitesse des discontinuités via le timing entre satellites) La structure du FTE  tube de courant avec une configuration force-free. Le FTE n’est pas simplement un tube de flux reconnecté se propageant le long de la magnetopause ; la réalité est plus complexe. Scénario possible: Un excès de pression dans le VS => un pulse de pression magnétique (entre D1&D2)qui se propage le long de la magnetopause (Sibeck) Dans le sillage de ce pulse le plasma de la magnétogaîne pénètre, par diffusion via les ondes (à travers D2), sur des lignes fermées. Cette diffusion permet l’ouverture des lignes de forces (la reconnexion), à l’endroit où la barrière magnétique est faible; c.a.d. où Bx and Bz changent de signe (D2), tandis que By (guide field) est constant. La tension de la ligne de force (  D3) accélère les ions, comme dans le modèle standard des FTE.

7 6 Suggest a model based on propagation of a bulge along L A B Tang. Discont. : Rot. Discont. : Vn=0 Bn=0 ΔBt&ΔVt indep. Vn≠0 Bn≠0 ΔBt α Δ Vt ΔN=0 time

8 The bulge leaves behind it open field lines B C D Tang. Discont. : Rot. Discont. : Vn=0 Bn=0 ΔBt≠0 Vn≠0 Bn≠0 ΔBt α Δ Vt ΔN=0

9 1.The FTE is a force free current density structure (J~Jy). Signatures of sharp discontinuities are superimposed. 2.As expected from standard FTE model, accelerated magnetosheath ions are observed on open field lines (with 1 magnetic footprint on Earth), in region C 3.Against expectation, accelerated magnetosheath ions are also observed on closed field lines, in region B. This is not consistent with standard FTE model. 4.Penetration of Msheath plasma through TD (D1 and D2) consistent with diffusion. Vdiff ~ 30 km/s at D2, computed from the observed level of fluctuations (~ 3-5 nT). SUMMARY AB CDE Free MSheath MSphere Bound. Layer Connected M.Sheath Free MSheath D1 D2 D3 D4 T.D. R.D. MP Inner edge BL MP 022-110 Acceler. ions

10 5 Zoom again on the FTE itself, both with field and particules data to try to understand…

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12 3 - Remark : LMN coordinate system is close to TPN system

13 LMN or TPN? LMN most appropriate for discontinuities T89 TPN fit better with B data and T89 model B rotation, currents ?

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15 GSE Current mainly to Y x y z