Emission and propagation study of the terrestrial Continuum radiation
Etude de l'émission et de la propagation du Continuum terrestre à partir des données des satellites Cluster
Résumé
Continuum radiation is an electromagnetic wave of weak intensity, steady in time. This radiation has been observed by several satellites in all regions of the magnetosphere and in the solar wind. Missions as Voyager and Ulysses have shown that Continuum exists in the environment of all explored magnetized planets. Hence, Continuum is a classical astronomical phenomenon. A study of the terrestrial Continuum radiation emission and of its propagation is developed in this dissertation. This study is based on data from the WHISPER instrument on board the Cluster mission. This mission is a constellation of four identical satellites. The tetrahedral configuration of the satellites allows a spatial-temporal study of the structures they cross. Using data of a constellation of four identical satellites yields new pieces of information, especially on emission stability, beam width and source position. These pieces of information allow specific tests of the existing generation mechanisms. The spectral characteristics give access in one hand to the local shape of the emitting surface, and on the other hand on the stability in time of this surface. Lastly, the resolution in time and in frequency of the WHISPER instrument allows a study of the spectral characteristics of Continuum radiation and of their evolution in time. In summary, this PhD thesis puts forwards new pieces of information about the generation mechanism, position and extension of the source, shape of the emitting surface and evolution of spectral signature evolution during the propagation.
Le Continuum est une onde électromagnétique de faible intensité et observée sur de grandes échelles de temps. Cette onde a été observée dans toutes les régions de la magnétosphère et dans le vent solaire. Des missions comme Voyager ou Ulysses ont montré que le Continuum existait dans les magnétosphères de toutes les planètes magnétisées explorées, ce qui en fait un phénomène astronomique classique. Cette thèse présente une étude de l'émission et de la propagation du Continuum terrestre, essentiellement faite à partir des données de la mission Cluster, et plus particulièrement des mesures de l'instrument WHISPER. Cette mission est composée de quatre satellites identiques qui orbitent ensemble sous la forme d'un tétraèdre. La disposition tétraédrique des satellites permet pour la première fois une étude spatiale et temporelle des structures traversées et des phénomènes rencontrés. L'utilisation de quatre satellites orbitant ensemble apporte de nouvelles informations, en particulier sur la stabilité de l'émission, la taille du faisceau et la position de la source émettant la radiation. Ces nouvelles informations permettent de tester de façon originale les mécanismes de génération existant. Les caractéristiques spectrales donnent accès à la formeet à la stabilité temporelle de la surface émettrice. La résolution temporelle et fréquentielle de l'instrument WHISPER permettent enfin une étude des caractéristiques spectrales du Continuum et de leur évolution au cours de la propagation. En résumé, cette thèse apporte de nouvelles informations sur le mécanisme de génération, l'extension et la position des sources, la forme de la surface émettrice, et enfin sur l'évolution de la signature spectrale du Continuum au cours de la propagation.
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