Characterizing the Magnetic Environment of the Solar Corona
Caractérisation de l'Environnement Magnétique de la Couronne Solaire
Résumé
The magnetic field is known to play a major role in the structure and dynamic of the solar corona. However, it cannot be directly measured in the three dimensional (3D) space but only on the Sun's surface (called photosphere) and provided as a vector magnetogram. Using these maps with the only assumption that the field is force-free, one is able to reconstruct the magnetic field in a 3D domain. In the framework of this thesis, the magnetic field reconstruction has been applied to three different topics of solar physics. First, the emergence of a magnetic structure across the photosphere has been studied. Based on the data measured by the telescope THEMIS in September 2005, the reconstruction highlights the presence of a twisted flux rope in equilibrium as the pre-eruptive magnetic config- uration. The second study focuses on the determination of the magnetic structure supporting the cold matter of a filament. Some data, measured in April 2007 by Hinode, has been used and it has been shown that the underlying magnetic structure of the filament was a twisted flux rope in a stable equilibrium state. The last study deals with the evolution of an emerging active region, from which an eruption originated in December 2006. The sequence of reconstructions shows the creation and expansion of a twisted flux rope, followed by its disappearance after the eruption takes place. Possible mechanisms for its eruption are discussed. This work clearly shows the crucial role played by the twisted flux rope to better understand both the studied solar phenomena and the link between the observations and the theories.
Le champ magnétique joue un rôle prédominant dans la couronne solaire tant au niveau des structures observables qu'au niveau des phénomènes dynamiques que sont les éruptions. Cependant, ce champ magnétique n'est pas directement accessible à trois dimensions mais peut être mesuré à la surface du soleil, appelée photosphère, sous forme de magnétogrammes vectoriels. En utilisant ces données et l'hypothèse que le champ magnétique est à l'équilibre magnétostatique (champ sans force), il est alors possible de reconstruire le champ magnétique dans la couronne. Cette technique de reconstruction a été appliquée à trois domaines différents de la physique solaire. Le premier mécanisme étudié est l'émergence d'une structure magnétique provenant des couches sub-photosphériques. Le champ magnétique a été reconstruit à partir de données me- surées par le télescope THEMIS en Septembre 2005 et nous avons montré que la structure sous-jacente à l'émergence était un tube de flux torsadé à l'équilibre dans la configuration pré- éruptive de la région active. Le deuxième travail porte sur la caractérisation de la structure magnétique supportant un filament solaire en Avril-Mai 2007. Les données de Hinode ont été utilisées et nous avons mis en évidence que la matière froide du filament était supportée par un tube de flux torsadé. Le dernier travail présente l'évolution du champ magnétique reconstruit d'une région active émergente et ayant produit une forte éruption. Ici aussi, un tube de flux torsadé a été mis en évidence par la séquence des reconstructions, montrant sa création et son expansion dû au phénomène d'émergence ainsi que sa disparition après qu'une éruption ait eu lieu dans cette région active. Différents mécanismes d'éruption sont discutés. Les travaux de cette thèse font donc clairement apparaître le rôle majeur des tubes de flux torsadé pour comprendre les différents domaines étudiés et approfondir les relations entre observations et théories.