Modelling and simulation of the interaction of the Solar Wind with Mercury and Mars
Modélisation et simulation de l'interaction du Vent Solaire avec Mercure et Mars
Résumé
The purpose of this work is to study the interactions between the Solar Wind (SW) and Mercury and/or Mars by means of numerical simulations. In the context of previous observations made Mariner 10 and MESSENGER, and the preparation of the future mission Bepi Colombo, we developed a three-dimensional and parallel hybrid model of the interaction of the SW with Mercury's magnetosphere. We also investigated the reflection of incident particles on the Martian bow shock, using a test-particle program combined with hybrid simulation results. Despite the fact that observations are necessary for studying the interaction of the SW with a planetary obstacle, they are not sufficient and numerical modelling represents an essential tool to complete observations analysis. In the second chapter we introduce the different simulation models used to study the interactions of the SW with Mercury and Mars. We describe in particular the building steps of our Mercury hybrid model. The results concerning the hermean environment, obtained with models which preceded ours, are described in the first part of the Chapter 3. In the following of this chapter, we present our results about the intrinsic magnetic field and the magnetospheric plasma of Mercury. In the Chapter 4, we describe the hybrid model and the test-particle program we used to investigate the reflection of SW and planetary protons on the Martian bow shock. Then we exhibit the results. Although this study has been led on the Martian bow shock, it can be easily adapted on Mercury.
L'objectif de ce travail est d'étudier les interactions du Vent Solaire (VS) avec Mercure et Mars par le biais de la simulation numérique. Dans le contexte des observations effectuées lors des seules missions ayant exploré l'environnement de Mercure, Mariner 10 et MESSENGER, et de la préparation de la mission Bepi Colombo, nous avons développé un modèle hybride tridimensionnel parallèle de l'interaction du VS avec la magnétosphère de Mercure. Nous avons également étudié la réflexion de particules incidentes sur un choc planétaire courbe, celui de Mars, grâce à un modèle de particules-tests combiné aux résultats de simulations hybrides. Les observations, bien qu'indispensables à l'étude de l'interaction du VS avec un obstacle planétaire, ne sont pas suffisantes et la modélisation numérique est un outil nécessaire. Dans le second chapitre nous présentons les différents modèles de simulation utilisés pour analyser les interactions du VS avec Mercure et Mars. Nous décrivons en particulier la construction de notre modèle hybride de Mercure. Les résultats sur l'environnement Herméen, obtenus à l'aide de modèles antérieurs au notre sont décrits dans la première partie du Chapitre 3. Dans la suite de ce chapitre nous présentons nos résultats sur le champ intrinsèque et le plasma magnétosphérique de Mercure. Dans le Chapitre 4, nous décrivons le modèle hybride et le programme de particules-tests que nous avons utilisés pour étudier la réflexion des protons du VS et des protons planétaires sur l'onde de choc Martienne. Nous montrons par la suite les résultats obtenus. Bien que cette analyse ait été menée sur l'onde de choc de Mars, elle peut être adaptée au cas de Mercure.
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