Solar wind turbulence studies from 0.3 to 1 AU : HELIOS and WIND observations

Un des enjeux majeurs dans l’étude du vent solaire est la compréhension de l’évolution de la turbulence entre échelles spatiales, mais aussi, radialement, lorsqu’on s’éloigne du Soleil. Nous abordons ces questions en nous servant des observations de champ magnétique effectuées par les missions WIND et HELIOS. D’abord, à partir de longues séries temporelles de WIND, nous identifions l’initiation de la cascade non linéaire dans le vent solaire lent. De la quasi-invariance du rapport entre le temps non linéaire et le temps d’Alfvén, nous déduisons que l’évolution comparable de la turbulence observée dans les vents lents et rapides peut s’expliquer par la constance du rapport (B) / δB. Ensuite, nous montrons comment une seule expression paramétrique permet de décrire la densité spectrale de puissance aux échelles cinétiques en tout lieu de l’héliosphère interne (entre 0.3 et 1 UA). Nous révélons également la présence dans l’héliosphère interne d’ondes de sifflement quasi-monochromatiques et montrons comment le vent lent offre les conditions nécessaires pour la présence préférentielle de ces ondes via le mécanisme d’anisotropie du halo. Enfin, nous montrons comment la non-stationnarité est inhérente à la turbulence du vent solaire dans le régime inertiel. Ceci remet en question l’utilisation fréquente de la fonction d’autocorrélation comme outil pour estimer les échelles caractéristiques. One of the key issues in solar wind studies is the understanding of the evolution of turbulence, both across spatial scales, and radially, when moving away from the Sun. We use magnetic field observations from the WIND and HELIOS missions to address this issue. First, using long records from WIND we identify the initiation of the non-linear turbulent cascade in the slow solar wind. From the quasi-invariance of the ratio between non-linear time and Alfvén time we conclude that the similar evolution of turbulence in fast and slow winds is primarily governed by the constant (B) / δB ratio. Second, we show how one single parametric expression can describe the power spectral density at kinetic scales at all positions in the inner heliosphere (between 0.3 and 1 AU). We also reveal the presence of narrow-band whistler waves in the inner heliosphere and using the halo anisotropy values show how the slow wind provides the proper conditions for the prevalence of whistlers. Finally, we reveal how non-stationarity is inherent to solar wind turbulence in the inertial range, which questions