Statistics of Langmuir Waves Associated with Type III Solar Radio Bursts

Statistiques des ondes de Langmuir associées aux sursauts radio Solaires de type III

Sonja Vidojevic (1)

1 Observatoire de Paris

We examine the first 16 years of radio, waves and particles data recorded by the WIND spacecraft in the Solar Wind and look for in-situ Type IIIs. Applying rigorous and careful criteria, this examination has yielded to a data set of 36 high-quality events. With such a data set, which is statistically representative of the studied phenomenon, it is now possible to constrain observationally and with a better confidence the Type III generation models. We have studied, for each of the events, the precise shapes of the Langmuir wave power distributions, observed in the spectral domain. The observed distributions are fitted by a Pearson's system of probability distributions and have shown that the probability distributions of the logarithm of the Langmuir waves power spectral density belong to three "main" types of Pearson's probability distributions : type I, type IV and type VI. In addition we have modeled the effects of the instrumental integration time of the WIND radio receivers on the observed Langmuir wave power distributions. By combining our observations with models we have shown that it was not possible to conclude definitively, that the distribution of the Langmuir waves energy in the real temporal domain is lognormal, as it is predicted in some theories as the Stochastic Growth Theory. In the last part of the thesis, we have shown how our high-quality data set of 36 in-situ Type III events can be used for further studies that could allow to constrain the theoretical models even better. For instance we have investigated the correlation between the Langmuir waves power and the energy of impulsive electron or with the power of the radio emissions themselves.

Nous avons examiné les 16 premières années des données ondes et particules par la sonde WIND dans le vent solaire afin de rechercher les évènements de type III in-situ. L'application de critères rigoureux a fourni un ensemble de 36 évènements de grande qualité. Avec un tel ensemble, statistiquement représentatif du phénomène étudié, il est désormais possible de mieux contraindre les modèles de génération de type III. Nous avons étudié les formes précises des distributions de puissance des ondes Langmuir, observées dans le domaine spectral et modélisé ces distributions avec un système de distribution de type Pearson. Nous avons montré que les distributions du logarithme de la densité de puissance spectrale des ondes de Langmuir appartiennent à trois types "principaux" de distributions de Pearson : type I, IV, et VI. En outre, nous avons simulé les effets dus à la fonction de transfert instrumentale des récepteurs radio de WIND sur les distributions de puissance des ondes de Langmuir observées. En combinant nos observations avec nos simulations, nous avons montré qu'il n'était pas possible de conclure de façon définitive que la distribution de l'énergie des ondes Langmuir dans le domaine temporel réel est log-normale, comme prévu par certaines théories de type "croissance stochastique". Nous avons montré comment notre base d'évènements de type III in-situ peut être utilisée pour d'autres études permettant d'encore mieux contraindre les modèles théoriques. Par exemple, la corrélation entre la puissance des ondes de Langmuir et l'énergie des électrons impulsifs ou bien encore la puissance des émissions radio elles-mêmes.

Mots clés: astronomy

Mots clés: Vents solaires; Sondes de Langmuir; Ondes de plasma; Faisceaux électroniques

Domaines: Astrophysique [astro-ph]

Sonja Vidojevic. Statistics of Langmuir Waves Associated with Type III Solar Radio Bursts. Astrophysics [astro-ph]. Observatoire de Paris, 2012. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02095131⟩