Des chercheurs des observatoires du Yunnan de l’Académie chinoise des sciences ont étudié les propriétés turbulentes de la nappe de courant d’éruption solaire à grande échelle (CS).
Ils ont analysé quantitativement le taux de reconnexion magnétique, la diffusivité, l’échelle de dissipation, l’amplitude de la turbulence, etc., après l’apparition de turbulences causées par des instabilités de déchirure. Ils ont découvert que la turbulence peut effectivement élargir la largeur du CS et apporter un effet de dissipation supplémentaire dans le CS.
Les conclusions ont été publiées dans Recherche en astronomie et astrophysique le 31 mai.
Une éruption solaire est l’un des événements les plus énergétiques du système solaire, dans lequel jusqu’à 1032 ergs d’énergie magnétique sont libérés par reconnexion magnétique. Cette nappe de courant à grande échelle se connectant à l’éruption et à la corde de flux en éruption est le lieu principal du processus de reconnexion magnétique.
Les théories classiques prédisent une largeur du CS correspondant à l’échelle inertielle ionique de dizaines ou de centaines de mètres, alors que de nombreuses observations ont trouvé une largeur associée de 104 à 105 km.
L’énorme écart peut être lié à la turbulence qui se produit dans le CS. Ainsi, l’estimation précise de la dissipation d’énergie provoquée par la turbulence est cruciale pour comprendre la libération rapide d’énergie dans l’éruption solaire.
Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé des simulations numériques magnétohydrodynamiques haute résolution 2D, basées sur le modèle d’éruption standard dans l’atmosphère solaire stratifiée gravitationnellement. Le taux de reconnexion magnétique a montré une augmentation apparente due à l’apparition d’instabilités de déchirure.
Ils ont découvert que l’apparition de la turbulence équivalait à l’ajout d’un terme de dissipation supplémentaire dans les équations d’induction, ce qui pouvait considérablement augmenter la diffusivité locale dans le CS. « Selon l’analyse du spectre, nous avons calculé l’échelle de dissipation associée de 100 à 200 km, qui était beaucoup plus élevée que l’échelle d’inertie ionique. Elle correspondait à la largeur du CS de reconnexion secondaire entre les plasmoïdes fusionnés », a déclaré Zhang Yining, premier auteur de l’étude.
De plus, ils ont calculé que la largeur générale de la nappe actuelle était de 1 500 à 2 500 km, ce qui était cohérent avec les résultats d’observation. En effet, la largeur du CS souvent trouvée dans les observations s’avère pertinente avec l’échelle de Taylor de la théorie de Biskamp.
« Le choc de terminaison au sommet de la boucle évasée peut quelque peu amplifier l’amplitude de la turbulence. Le facteur d’amplification est lié à la géométrie locale du choc de terminaison, et il a été démontré que le choc de terminaison a une efficacité de chauffage plus élevée que le transfert d’énergie cinétique », a déclaré le Dr. Ye Jing, auteur correspondant de l’étude.
Cette étude éclaire les détails du mécanisme de dissipation de la reconnexion magnétique en présence de turbulence dans l’éruption solaire.
Yining Zhang et al, Modélisation bidimensionnelle de la reconnexion magnétique régie par le mode de déchirure dans la feuille de courant à grande échelle au-dessus de l’évasement à deux rubans, Recherche en astronomie et astrophysique (2022). DOI : 10.1088/1674-4527/ac751a