Les grandes questions scientifiques de la discipline se déclinent selon 4 approches distinctes mais complémentaires, à l’image de la communauté et des projets internationaux.
a) Par l’étude d’objets astrophysiques :
- Le Soleil magnétique – son intérieur, ses interfaces et son atmosphère ;
- Le vent solaire – depuis sa naissance au Soleil et jusqu’aux confins de l’héliosphère ;
- Les magnétosphères – incluant les ionosphères, celles de la Terre, des planètes, des exoplanètes ;
- L’héliosphère – jusqu’à son interaction avec le milieu interstellaire.
b) Par la physique fondamentale des plasmas :
- Comment fonctionne la dynamo, le cycle solaire et le processus d’émergence de flux magnétique ?
- Comment se déclenchent les instabilités et les couplages d’échelle dans les plasmas héliosphèriques?
- Quels sont les effets de physique atomique sur l’ionisation, le transfert radiatif, et la polarisation de la lumière ?
- Quels sont les mécanismes d’accélération des particules et de dissipation d’énergie par les chocs, la reconnexion magnétique, les ondes et la turbulence ?
c) Par l’approche systémique, globale :
- Comment l’activité magnétique, des taches aux éruptions solaires, est-elle générée ?
- Quelles sont les origines et la nature de l’accélération et des perturbations du vent solaire ?
- Comment les magnétosphères et les enveloppes ionisées de la Terre et des planètes répondent à ces forçages, comment s’y déclenchent les événements impulsifs ?
- Quels sont les mécanismes locaux et globaux qui structurent l’héliosphère et son interaction avec le milieu interstellaire ?
d) Par les applications sociétales avec la météorologie de l’espace :
- Comment prévoir le déclenchement et la propagation des éruptions, des éjections de masse coronales (CME), des particules énergétiques solaires (SEP), et des régions d’interactions en co-rotation (CIR) ?
- Quel est l’impact des perturbations solaires (lumière, particules énergétiques, CME et vent solaire) sur les activités géomagnétiques, atmosphériques, et humaines ?
- Quelles sont les évolutions à long terme qui régissent la climatologie de l’espace ?
Activités aux interfaces
La communauté de l’ATST a également de nombreuses activités aux interfaces avec d’autres actions thématiques (AT) du Programme National d’Astrophysique (PN Astro), et avec d’autres programmes nationaux (PN), instituts du CNRS, et plus. On retrouve des interfaces très dynamiques en premier lieu dans les domaines suivant :
a) Physique des plasmas :
Phénomènes électriques de la haute atmosphère (INSU-OA) ; Confinement et accélération magnétique, chocs et reconnexion dans les plasmas de laboratoire, turbulence (INSIS & INP) ; Plasmas astrophysiques (INSU-AA) notamment les pulsars et les rayons cosmiques (ATHE) ; Initiatives régionales en physique des plasmas (Plas@Par en Île-de-France).
b) Exploration du système solaire & de ses confins :
Magnétosphères, exosphères et environnements ionisés des autres planètes du système solaire, de leurs lunes et des comètes (PNP), qui sont aujourd’hui une composante importante de l’ATST ; Frontières et régions externes de l’héliosphère, et son interaction avec le milieu interstellaire (AT-PCMI).
c) Physique des étoiles et de leur environnement :
Activité stellaire, y-compris des étoiles de type solaire, champ magnétique de surface et éruptions ; Couplages entre vents stellaires et exo-planètes ; Magnétosphères exo-planétaires (ATPS).
d) Météorologie de l’espace :
Certains instituts ont de fortes interfaces, y compris en interne, avec les applications en météorologie de l’espace sur la magnétosphère interne et l’ionosphère (ONERA, CEA), ou le géomagnétisme (INSU-OA, TS) ; Organisations nationale (INSU-OFRAME, CNES-GCME, DGA) et européenne (ESA-SSA & E-SWAN) de la météorologie de l’espace.