Les 60 dernières années d'exploration spatiale ont montré que le milieu interplanétaire est continuellement perturbé par une myriade de vents et de tempêtes solaires qui transportent de la matière solaire dans toute l'héliosphère. S'il existe un consensus sur la source du vent solaire rapide dont on sait qu'il provient des trous coronaux, la question de l'origine du vent solaire lent (SSW) est encore largement débattue. L'abondance des ions lourds mesurée in situ fournit un précieux diagnostic des potentielles régions sources, car la composition est établie très bas dans l'atmosphère solaire à l'interface entre la dense chromosphère et la couronne ténue et reste invariable pendant le transport dans le vent solaire sans collisions. La composition similaire mesurée in situ dans le SSW et par spectroscopie dans les boucles coronales suggère qu'une fraction significative du SSW provient de plasma qui a été initialement piégé le long des boucles coronales et ensuite libéré dans le vent solaire. Les observations récentes de la sonde Parker Solar Probe (PSP) fournissent également de nouvelles informations sur le vent solaire naissant. Un grand défi reste à être relevé pour expliquer à la fois la composition et les propriétés macroscopiques du SSW d'une manière autoconsistante. À cette fin, nous exploitons et développons des modèles de différents degrés de complexité. Ce contexte constitue le fil conducteur de cette thèse qui est structurée en quatre grands axes: nous commençons par présenter une nouvelle technique qui exploite les observations en lumière blanche (WL) du SSW prises depuis de multiples points d'observation afin de mieux contraindre les modèles globaux de l'atmosphère solaire. Nous exploitons ensuite les premières images en lumière blanche du télescope Wide-Field Imager for Solar PRobe (WISPR) à bord de PSP, prises depuis l'intérieur de la couronne solaire dans le but de tester nos modèles globaux à des plus petites échelles, car WISPR offre une vue rapprochée inédite de la structure fine des streamers et du SSW encore naissant. Ce travail fournit des preuves supplémentaires d'une éjection intermittente de plasma initiallement piégé dans les boucles coronales, dans le vent solaire que nous interprétons en exploitant des simulations magnéto-hydro-dynamiques (MHD) à haute résolution. Enfin, nous développons et exploitons un nouveau modèle multi-espèces de boucles coronales appelé ISAM (Irap Solar Atmosphere Model) pour fournir une analyse approfondie des mécanismes de transport du plasma en action entre la chromosphère et la couronne. ISAM résout le transport couplé des principaux constituants du vent solaire avec les ions mineurs par un traitement complet des collisions ainsi que des mécanismes d'ionisation partielle et de refroidissement/chauffage radiatif qui sont importants dans la partie haute de la chromosphère. Nous utilisons ce modèle pour étudier les différents mécanismes qui peuvent extraire préférentiellement les ions de la chromosphère vers la couronne, en fonction de leur potentiel de première ionisation (FIP). Dans ce processus, nous comparons les rôles relatifs des effets thermo-diffusifs et de la force ponderomotrice induite par les ondes d'Alfvén dans l'enrichissement des boucles coronales avec des éléments à faible FIP qui pourraient ensuite être expulsés dans le SSW par les mécanismes discutés dans la première partie de cette thèse. |
The last 60 years of space exploration have shown that the interplanetary medium is continually perturbed by a myriad of different solar winds and storms that transport solar material across the whole heliosphere. If there is a consensus on the source of the fast solar wind that is known to originate in coronal holes, the question is still largely debated on the origin of the slow solar wind (SSW). The abundance of heavy ions measured in situ provides a precious diagnostic of potential source regions, because the composition is established very low in the solar atmosphere at the interface between the dense chromosphere and the tenuous corona and remains invariant during transport in the collisionless solar wind. The similar composition measured in situ in the SSW and spectroscopically in coronal loops suggests that a significant fraction of the SSW originates as plasma material that was initially trapped along corona loops and subsequently released in the solar wind. The recent observations from the Parker Solar Probe (PSP) mission also provide new insights on the nascent solar wind. A great challenge remains to explain both the composition and bulk properties of the SSW in a self-consistent manner. For this purpose we exploit and develop models with various degrees of complexity. This context constitutes the backbone of this thesis which is structured in four major steps: we begin by presenting a new technique that exploits white-light (WL) observations of the SSW taken from multiple vantage points to constrain global models of the solar atmosphere. We then exploit the first images taken by the Wide-Field Imager for Solar PRobe (WISPR) from inside the solar corona to test our global models at smaller scales because WISPR offers an unprecedented close-up view of the fine structure of streamers and of the nascent SSW. This work provides further evidence for the transient release of plasma trapped in coronal loops into the solar wind that we interpret by exploiting high-resolution magneto-hydro-dynamics (MHD) simulations. Finally we develop and exploit a new multi-species model of coronal loops called the Irap Solar Atmosphere Model (ISAM) to provide an in-depth analysis of the plasma transport mechanisms at play between the chromosphere and the corona. ISAM solves for the coupled transport of the main constituents of the solar wind with minor ions through a comprehensive treatment of collisions as well as partial ionization and radiative cooling/heating mechanisms near the top of the chromosphere. We use this model to study the different mechanisms that can preferentially extract ions according to their first-ionization-potential (FIP), from the chromosphere to the corona. In this process we compare the relative roles of thermal-diffusive effects and the ponderomotive force induced by Alfvén waves in enriching coronal loops with low-FIP elements that could be subsequently expelled in the SSW through the mechanisms discussed in the first part of this thesis. |