ISOTROPISATION ET TRANSPORT DES RAYONS COSMIQUES DANS LE VENT SOLAIRE

Résumé
Dans le milieu interplanétaire, les fluctuations du champ magnétique convectées par le vent solaire freinent le transport des Rayons Cosmiques (R.C.) Parallèlement au champ moyen. La théorie quasilinéaire justifie bien aux hautes énergies la théorie phénoménologique de Parker (1965) du transport des R.C. : diffusion, convection, décélération adiabatique. La remise en cause de cette théorie aux basses énergies, pour des raisons théoriques et observationnelles a été depuis 1971 à l'origine d'un effort théorique important tournant autour de l'adaptation au cas des R.C. (particules test dans une turbulence magnétostatique) des théories renormalisées de Dupree-Weinstock ou de ses prolongements au cas électromagnétique. Dans le même temps, les conséquences de la théorie quasilinéaire quant au mode de transport étaient approfondies. Selon l'hypothèse faite sur la structure de la turbulence à partir des observations in situ, on trouve une pseudo-diffusion ou un transport de type convectif, sans aucune isotropisation dans les deux cas. Les théories renormalisées prédisent au contraire une isotropisation rapide du rayonnement, en accord avec les simulations numériques. Cependant, le désaccord avec les observations subsiste à basse énergie. Bien que les calculs n'aient été menés jusqu'ici que pour un seul type (non réaliste) de turbulence, il semble que le désaccord soit réel et corresponde à une transition du régime de faible couplage au régime de fort couplage particules/champ, les théories renormalisées n'étant pas plus capables que la théorie quasilinéaire de décrire le régime de fort couplage. Cette transition, qui correspond à une saturation de l'interaction, se produit pour une valeur du produit ηε de l'amplitude relative des fluctuations par le nombre moyen de fluctuations vues par la particule en une giration comprise entre 0,l et 1 selon l'importance réelle de la contribution des discontinuités directionnelles au spectre à basses fréquences des irrégularités magnétiques. En conclusion, des théories de couplage fort semblent nécessaires pour décrire la diffusion parallèle des R.C., aussi bien pour les R.C. liés aux éruptions solaires que pour la pénétration des R.C. d'origine galactique dans l'héliosphère, et réciproquement pour remonter au spectre hors de l'héliosphère à partir du spectre local observé près de la terre.

Abstract
Magnetic irregularities convected by the solar wind inhibit direct propagation of Cosmic Rays (C.R.) parallel to the mean interplanetary magnetic field. At high energy (large gyroradius), quasilinear theory justifies well Parker's (1965) phenomenological theory of C.R. transport : diffusion, convection, adiabatic deceleration. Since 1971, criticism of quasilinear theory based on theoretical and observational reasons, has led to considerable theoretical efforts towards an adaptation of Dupree-Weinstock's renormalized theory, (or of more recent extensions to electromagnetic turbulence), to the case of C.R., specifically test particles in magnetostatic turbulence. Meanwhile, consequences of quasilinear theory were explored in detail, leading to different descriptions of spatial transport, depending on the hypothesis made on the structure of interplanetary turbulence : pseudo-diffusion or "coherent" transport of a convective type, without isotropisation in both cases. In contrast, renormalized theories predict a quick isotropisation of the C.R. distribution, in agreement with numerical simulations. However, there remains a disagreement with the observations at low energies. Although calculations have only been made in the case of the simplest (non realistic) model of turbulence, it does seem that the discrepancy is real and indicates a transition from weak to strong coupling between test particles and magnetic fluctuations around 400 MeV for protons. This transition, which corresponds to the saturation of parallel resistivity of the medium occurs when the product ηε of the relative strength of the fluctuations by the mean number of the fluctuations traversed by the particle during one giration is between 0.1 and 1, depending on the effective contribution of directional discontinuities to the low-frequency part of the spectrum of magnetic irregularities. In conclusion, there is a need of theories capable of describing strong coupling, in order to describe spatial transport of C.R. parallel to the mean magnetic field, as well for C.R. of solar origin associated with solar flares as for the penetration of C.R. of galactic origin into the heliosphere, and for the related inverse problem of finding the C.R. spectrum outside the heliosphere from the observed local C.R. spectrum.