Les sursauts radio solaires de type III sont produits par des faisceaux d’électrons suprathermiques (v ~ 0.03c - 0.3c) accélérés au voisinage des régions actives, et se propageant dans la couronne puis le vent solaire le long de lignes de champ magnétique ouvertes sur le milieu interplanétaire. Au cours de leur déplacement, ces faisceaux excitent localement le plasma ambiant générant des ondes électrostatiques, dites de Langmuir, qui oscillent autour de la fréquence caractéristique plasma fp du milieu. Une partie de ces ondes est ensuite convertie en ondes électromagnétiques à la fréquence fp et/ou 2fp par des processus non linéaires de couplage d’ondes. La fréquence fp étant proportionnelle à la racine carrée de la densité électronique du milieu d’une part, et cette même densité diminuant approximativement comme l’inverse du carré de la distance au soleil d’autre part, il en résulte une dérive rapide de l’émission radio des hautes vers les basses fréquences (de ~1 GHz jusqu’à ~10 kHz) en l’espace de quelques heures.
Nous avons cherché à mesurer le diagramme de rayonnement moyen à 2 dimensions des sursauts radio de type III interplanétaires observés aux fréquences inférieures à 1MHz. Ce diagramme apporte des informations essentielles sur les processus d’émission ainsi que sur les conditions physiques régnantes dans le milieu ambiant au voisinage de la source. À cet effet nous avons sélectionné environ un millier de sursauts de type III observés simultanément par les deux sondes spatiales Wind et Ulysse entre 1995 et 2005. Une méthode statistique, utilisant conjointement les rapports des flux radio mesurées par les deux sondes, et la position des sources radio déduite à partir de l’identification des régions actives d’où proviennent les faisceaux et de l’utilisation d’un modèle de densité moyen, permet de construire le diagramme d’émission pour chaque fréquence d’observation.
Le diagramme obtenue présente en longitude une largeur à mi-maximum importante (environ 100° à 1 MHz) ainsi qu’une déviation vers l’est du maximum d’émission par rapport à la direction du champ magnétique local (environ 20° à 1 MHz) (figure 1). De plus, on constate que ces deux caractéristiques augmentent lorsque la fréquence diminue. La largeur observée s’explique très probablement par la présence d’importants effets de diffusion qui tendent à élargir le cône de visibilité du diagramme. Plus inattendue, la déviation vers l’est pourrait être induite par l’existence d’un gradient de densité transverse au voisinage de la source radio (figure 2). Ce gradient serait le résultat de l’interaction entre deux régions en corotation où la vitesse du vent solaire est légèrement différente. Le diagramme montre par ailleurs des variations bien plus faibles en latitude (quasi-isotrope en dessous de 500 kHz) avec toutefois un rayonnement orienté préférentiellement vers l’équateur solaire.
 Figure 1 Diagramme d’émission normalisé (échelle logarithmique) en fonction de la longitude j pour différents groupes de fréquences. Pour chaque graphique, l’origine du repère utilisé (j = 0) est centrée sur la direction du champ magnétique local et dans le sens de propagation des faisceaux d’électrons. La longitude j0 indique la direction de l’axe du diagramme qui correspond au maximum d’émission. La fonction empirique décrivant la forme du diagramme, dont l’expression est donnée dans le coin supérieur droit avec les paramètres ajustés, est représentée par la courbe en trait plein noir. La comparaison avec les données observationnelles est fournie par les points de mesure noirs affublés de leur barre d’incertitude. |
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Figure 2 Déviation vers l’est de l’axe du diagramme par rapport à la direction du champ magnétique local engendrée par la présence d’un gradient de densité au voisinage de la source radio. Les faisceaux d’électrons des type III se propagent dans des régions magnétiques ouvertes sur le milieu interplanétaire. Dans ces régions, la vitesse du vent solaire est légèrement plus rapide que dans les régions voisines où les structures magnétiques sont fermées. Dès lors, par corotation il se forme une surdensité à l’ouest de la source radio, dans le région où le vent solaire plus rapide en amont rattrape le vent plus lent en aval. Il en résulte un gradient d’indice de réfraction transverse orientant le rayonnement vers l’est. |
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