Perturbations ionosphériques liées aux orage magnétiques

Au début de la mission, Demeter a subi des orages magnétiques très intenses et cela a permis de mettre en évidence des phénomènes nouveaux qui n'avaient pas été observés jusqu'à maintenant (Parrot et al., 2006 ; Berthelier et al., 2008). La Figure 22 montre un exemple de bulles de plasma au niveau de l'équateur. Les deux observations nouvelles et vraiment importantes de Berthelier et al. (2008) concernent l'existence de solitons à la fréquence hybride basse et le chauffage des ions créant une population suprathermique. Un autre exemple de nouvelles émissions recueillies est montré dans la Figure 23. On peut voir dans chaque hémisphère dans des régions conjuguées magnétiquement des harmoniques aussi bien sur le spectrogramme d'une composante électrique que sur celui d'une composante magnétique. Au même moment, la densité électronique décroît et la température augmente. L'étude a montré que ces émissions sont générées par des ions au niveau de l'équateur.

Une autre émission spéciale a été observée dans la phase descendante d'un orage magnétique (Parrot et al., 2008). Elle peut être aussi expliquée par une injection d'ions au niveau de l'équateur (voir Figure 24).

Figure 22 : Variation de la densité de O+ et spectrogramme montrant les émissions de nuit sur une partie de l'orbite 1903. O+ est l'ion majoritaire mais on peut voir une grande décroissance près de l'équateur qui est connue sous le nom de bulle de plasma. Les mesures de plasma et d'ondes effectuées par Demeter à l'intérieur de ces bulles pendant l'orage très intense des 7-11 Novembre 2004 montre l'existence d'une importance turbulence à la fréquence hybride basse déclenché par des sifflements électromagnétiques provenant de l'atmosphère dessous le satellite. Cette découverte met en évidence pour la première fois le couplage qui peut exister entre les orages troposphériques et le plasma ionosphérique dans les bulles de plasma équatoriales.

Figure 23 : Données recueillies le long de l'orbite 1896 le 9 Novembre 2004. De haut en bas: Spectrogramme TBF d'une composante électrique, spectrogramme TBF d'une composante magnétique, densité électronique, température électronique et flux d'électrons énergétiques. Les données sont représentées en fonction du temps UT, de la latitude et la longitude géographique, du temps magnétique local (MLT), et de la valeur de L.

Figure 24 : Spectrogramme fréquence-temps (0. - 17 kHz) d'une composante électrique recueillie le 13 Juin 2005 entre 21:42:10 et 21:44:00 UT quand l'instrument est en mode burst. La ligne horizontale à 16.5 kHz provient d'un émetteur TBF au sol. Les lignes verticales sont dues aux sifflements produits par l'activité orageuse dans l'atmosphère sous le satellite. Le bruit au-dessous de ~ 2 kHz est appelé souffle. La ligne modérément intense dont la fréquence croit de ~ 6 kHz à ~ 8 kHz est la fréquence hybride basse locale. Le phénomène le plus important se produit brusquement à 21:42:45 UT. Il concerne la très grande intensification de cette émission à la fréquence hybride locale qui atteint une largeur de bande de ~ 2 kHz.