Fonctions de distribution de vitesses non-maxwelliennes dans le plasma ionosphérique et application à la mesure par diffusion incohérente

• Main Author: Gaimard, Patricia
• Other Authors: Laboratoire de Planétologie de Grenoble (LPG), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Joseph-Fourier - Grenoble I, Chantal Lathuillere
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: French
• Published: HAL CCSD 1996
• Subjects: Ionospheric plasma; Incoherent scatter; Ion-velocity distribution-function; Non-Maxwellian analysis; Magnetically perturbed periods; High electric fields; Plasma ionosphérique; Périodes magnétiquement perturbées; Diffusion incohérente; Forts champs électriques; Fonction de distribution de vitesses ioniques; Analyse non-Maxwellienne; [SDU.ASTR.EP]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Earth and Planetary Astrophysics [astro-ph.EP]; [PHYS.ASTR.EP]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Earth and Planetary Astrophysics [astro-ph.EP]; EISCAT
• Online Access: https://theses.hal.science/tel-00724945; https://theses.hal.science/tel-00724945/document; https://theses.hal.science/tel-00724945/file/These-Gaimard-1996.pdf

In magnetically perturbed periods, we have to consider a non-Maxwellian ion-velocity distribution-function in order to correctly estimate the ionospheric parameters of the auroral region measured by incoherent scatter. We have compared two models of non-Maxwellian distribution function: the polynomial expansion approximation which is a solution of Boltzmann equation, and a numerical distribution based on a Monte Carlo method. Both approaches lead to identical results for electric fields smaller than 100 mV/m and for the two ions species O+ and NO+. The analytical distribution has been introduced in the EISCAT's analysis to study the auroral ionosphere during periods of electric fields up to 100 m V /m. First, this new analysis has been tested on several sets of simulations with a sensitivity study to the models used. In a second time, we have studied spectra which present non-Maxwellian characteristics, and we have determined the ion composition of the ionosphere when high electric fields occur. Finally, with a last set of real data, we have estimated quantitatively the error that we make when we analyse non-Maxwellian spectra with a "Maxwellian" interpretation in the case of an ionosphere composed of molecular ions. En période magnétiquement perturbée il est nécessaire de considérer une fonction de distribution des vitesses ioniques non-Maxwellienne, si l'on veut pouvoir estimer correctement les paramètres ionosphériques de l'ionosphère aurorale, mesurés par diffusion incohérente. Nous avons comparé deux modèles de fonction de distribution non-Maxwellienne : l'approximation polynomiale généralisée qui est une solution analytique de l'équation de Boltzmann et une distribution numérique basée sur une méthode Monte Carlo. Ces deux approches conduisent, pour les deux espèces ioniques 0+ et NO+, à des résultats semblables lors de champs électriques inférieurs à 100 m V lm. La fonction analytique a été introduite dans l'analyse des spectres EISCAT afin d'étudier l'ionosphère sous des champs électriques pouvant ...