Etude expérimentale des instabilités et mouvements de dérive du plasma ionosphérique en zone polaire

Jacques Pignard (1, 2)

1 CRPE - Centre de recherches en physique de l'environnement terrestre et planétaire
2 LPCE - Laboratoire de physique et chimie de l'environnement

Pour mettre en évidence l'effet d'une vitesse de dérive du plasma sur la courbe de transfert d'une sonde multipolaire haute fréquence, c'est-à-dire dans le domaine de la fréquence plasma, nous avons réalisé des expériences dans le caisson de simulation du plasma ionosphérique. La vitesse de dérive des électrons du plasma a été créée par la polarisation d'une plaque conductrice. L'étude théorique de ces effets de vitesse a été effectuée à l'origine par FIALA V. (1973) et MICHEL E. (1976) pour un plasma chaud avec un modèle hydrodynamique, mais en imposant des hypothèses restrictives (calcul effectué dans l'axe de la dérive, par exemple). Le problème d'oscillations forcées créées par une charge oscillante dans un plasma en dérive a été traité par MOURGUES et al. (1977) pour une source plane infinie avec un modèle "Multi Water Bag" (100 bags). Le cas d'une source ponctuelle a été étudié récemment, d'une part dans une description plasma froid ou hydrodynamique, MOURGUES et al. (1979, 1) et d'autre part dans une description microscopique pour une distribution maxwellienne des vitesses approximées par un modèle "Multi Water Bag" (60 bags), MOURGUES et al. (1979, Il). Cependant, ces derniers travaux théoriques, plus complets, font appel à de longs calculs numériques sur ordinateur, et ne permettent pas à un expérimentateur de les exploiter systématiquement. Nous avons donc dû limiter notre étude au cas des fréquences supérieures à la fréquence plasma et des faibles vitesses de dérive (inférieures à la vitesse thermique des électrons) parallèles ou antiparallèles à l'axe des sondes. Ceci correspond à certains cas envisagés par E. MICHEL (1976). Dans un premier paragraphe nous allons présenter le calcul des effets de dérive sur les oscillations forcées d'un plasma en mouvement uniforme, créées par une charge ponctuelle oscillante. Nous allons ensuite dans un second paragraphe présenter le dispositif et les conditions expérimentales. Enfin nous comparerons et discuterons les résultats expérimentaux et théoriques. Nous appliquerons ces résultats au fonctionnement en auto- oscillations des sondes pour l'interprétation des données de l'expérience fusée I POCAMP 2.

Domaines: Sciences de la Terre

Jacques Pignard. Etude expérimentale des instabilités et mouvements de dérive du plasma ionosphérique en zone polaire. [Rapport de recherche] Centre de recherches en physique de l'environnement terrestre et planétaire (CRPE). 1979, 111 p., illustrations, graphiques. ⟨hal-02191487⟩