RAYONNEMENT COSMIQUERayons cosmiques

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Génération d'une grande gerbe

Génération d'une grande gerbe
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Aurore polaire

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Rapport des abondances des éléments entre R.C.S et M.G.L.

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Flux des protons

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Propagation des rayons cosmiques dans la Galaxie

Rappelons deux ordres de grandeur ; le rayon de gyration r d'un proton d'énergie E dans le champ magnétique galactique de 3. 10—10 tesla (composante normale à la vitesse) est :

E est exprimé en gigaélectronvolts et r en mètres ; l'échelle de hauteur du gaz dans le disque galactique est de 5 .. 1018 mètres environ.

Jusqu'à 106 gigaélectronvolts au moins, les rayons cosmiques sont donc fortement liés aux lignes de force du champ magnétique et leur distribution dans la Galaxie dépendra essentiellement de la configuration du champ magnétique galactique. On sait malheureusement peu de chose sur cette configuration à grande ou à petite échelle, sauf au voisinage du système solaire, où les lignes de champ sont relativement parallèles au plan galactique et où des fluctuations à grande échelle – 100 parsecs – ont été observées. Il existe aussi des régions limitées où le champ est complètement turbulent. La figure 5 schématise la distribution du champ magnétique galactique dans une section du disque.

Champ magnétique dans le disque galactique

Champ magnétique dans le disque galactique

Dessin

Distribution du champ magnétique à grande échelle dans une section longitudinale du disque galactique. Les dimensions sont indiquées en parsecs (1 pc = 3,26 années de lumière). 

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Isotropie des rayons cosmiques

Si les rayons cosmiques pouvaient s'échapper librement de la Galaxie, leurs directions d'arrivée sur la voûte céleste seraient distribuées de façon très anisotrope, la plupart arrivant des régions centrales de la Galaxie. Ce n'est pas du tout ce que l'on observe : l'anisotropie est inférieure à 0,1 p. 100 entre 100 et 106 gigaélectronvolts ! On ne distingue pas non plus une direction préférentielle liée au bras galactique spiral près duquel se trouve le Soleil.

Ces résultats amènent à conclure que les rayons cosmiques sont diffusés de façon efficace, soit par les irrégularités du champ magnétique galactique, soit encore par les ondes excitées par les rayons cosmiques eux-mêmes.

Au-dessus de 1016 électronvolts, l'anisotropie des rayons cosmiques augmente rapidement pour atteindre quelques pour-cent à 1018 électronvolts et de 40 à 60 p. 100 entre 1019 et 1020 électronvolts. Au-dessus de 3. 1019 électronvolts, la direction d'arrivée de ces particules – dont on ignore [...]


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Écrit par :

  • : docteur ès sciences, ingénieur physicien à l'Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers du Commissariat à l'énergie atomique
  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Lydie KOCH-MIRAMOND, Bernard PIRE, « RAYONNEMENT COSMIQUE - Rayons cosmiques », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 11 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/rayonnement-cosmique-rayons-cosmiques/