LES PLASMAS


On peut étudier un grand nombre de phénomènes en dynamique des fluides (neutres, comme les gaz ordinaires ou les liquides) sans s'intéresser particulièrement aux ondes (ondes sonores, ondes de surface etc...).

On ne peut pas étudier les plasmas (fluides ionisés) sans s'intéresser aux ondes. En effet, du fait des propriétés électromagnétiques des plasmas, tout ce qui s'y passe engendre du rayonnement. Ce rayonnement sera capable de dissiper de l'énergie, de propager l'information, et on pourra s'en servir comme outil de diagnostic.

Les ondes dans les plasmas

Dans le vide, on peut avoir des ondes de lumière (qui propagent une variation de champ électrique et de champ magnétique, perpendiculaires l'un à l'autre, à la vitesse "c"). Les ondes radio, infra rouge, ultra-violet, X et gamma sont de même nature, mais correspondent à des ordres de grandeur de fréquence et de longueur d'onde très différents. Dans un gaz, on peut propager des ondes de lumière, à une vitesse généralement inférieure à "c". On peut aussi avoir des ondes sonores. Les ondes sonores propagent une variation de pression du gaz (accompagnée d'une variation de densité et de température).

Dans un plasma, beaucoup d'ondes de nature différentes peuvent se propager.

Du fait qu'un plasma combine les effets électromagnétiques aux mouvement des particules (effets fluides ou cinétiques), en général, tout interagit, et la nature des ondes est en général plus compliquée que dans le vide ou dans les gaz neutres.

Les ondes du lumière existent dans les plasmas, mais pour ne pas interagir avec celui-ci, leur fréquence doit être supérieure à l'inverse du temps que mettent les électrons à réagir sous l'influence d'un champ électrique. Cette fréquence correspond précisemment à la fréquence de plasma mentionnée ci-dessus. Pour des ondes de fréquence plus basse, des ondes électromagnétiques se propagent sur des modes différents et variés.

Il existe des ondes qui propagent un champ électrique mais pas de champ magnétique (ondes électrostatiques). Parmi celles-ci, notons les ondes acoustiques, qui sont des ondes sonores, mais qui propagent, en plus d'une variation de pression, une variation de champ électrique. Ces ondes sont très fréquentes dans la magnétosphère et dans le vent solaire.

Certaines ondes propagent une déformation du champ magnétique, mais un champ électrique proportionellement beaucoup plus faible que pour les ondes de lumière. Ces ondes se propagent plus lentement que les ondes de lumière. Parmi ces ondes, les ondes dites d'Alfvén ne sont pas associées à une perturbation de la pression du plasma. Elles ont été prédites par un physicien suédois, Annes Alfvén, dans les années 1940, mais peu de gens l'ont cru à ce moment là. Actuellement, les ondes d'Alfvén sont observées dans tous les plasmas spatiaux.

Des ondes assez voisines des ondes d'Alfvén propagent une perturbation magnétique accompagnée d'une perturbation de pression. Elles sont à la fois magnétiques et sonores. On les appelle les ondes magnétosonores.


auteur : Fabrice Mottez version HTML: septembre 1999. Dernière révision : aout 2001.
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