Flux et spectre

L. Rossi, E. Marcq

• Introduction : Pré-requis : notion de spectre électromagnétique, corps noir, loi de Kirchhoff (II.C.3) *Note* : on se concentre sur l'IR thermique.
• Décrire :
  • Source de flux IR thermique des planètes : température de la surface / de l'atmosphère
  • Notion qualitative de profondeur optique ( tau = 1 là d'où vient l'émission thermique)
  • Profondeur optique dépend de la fréquence pour les surfaces et le gaz : spectre parfois complexe, mais grande richesse scientifique
• Comprendre :
  • Notion de température de brillance.
  • Loi de Beer-Lambert sans diffusion
  • Concept de sondage thermique : composition et/ou sondage de profil T(z)
• Se tester : Des exercices avec la loi de Wien et un peu de transfert radiatif très simple. Voir exercice sur les Anneaux de Saturne de Fenêtres sur l'Univers ?
• Mini projet : Spectroscopie : recherches de composés dans spectres thermique d'exoplanètes ? Utilisation du flux IR dans les transits secondaires d'exoplanètes (conflit avec V.A.2 ?). Applet de simulation (Selsis et al. simplifié) ?

Flux ultra-violet

Jean-Yves Chaufray

Emissions UV des hautes atmosphères

• Introduction : Prérequis: Mécanique du point, structure verticale des atmosphères, ...
• Décrire : Description succinte des hautes atmosphères planétaires (thermosphère, ionosphère, exosphère) Description de la structure atomique des atomes (exemple H). Description des différents processus d’émissions - Excitation par le rayonnement solaire (raie résonante) - Excitation par impact de particules énergétiques (émissions aurorales) - Réactions chimiques (nightglow) On se focalise sur l’émissions Lyman alpha de H, des émissions dayglow UV, des émissions aurorales UV et une réaction nightglow ( ex: NO). On se limite au cas optiquement mince, quelques mots sur la diffusion multiple
• Comprendre : Théorie cinétique des gaz et collisions (distribution des vitesses, section efficace de collisions, libre parcours moyen, transition atmosphère/exosphère, échappement de Jeans), diffusion moléculaire(?), fonction de Chapman ?, collisions elastiques et inelastiques (excitation/ionisation par collisions) Modèle de l atome de Bohr de l’hydrogène, formule de Rydberg): Raie Lyman alpha de H, longueur d’onde pour ioniser différentes espèces (H, O...) Facteur d’excitation et émissivité, intensité intégrée, unité Rayleigh
• Exercices possibles: Séparation des raies Lyman alpha du deutérium et de l’hydrogène +QCM et exercices usuels de théorie cinétique et atomistique, reprendre des exercices de Schunk et Nagy.
• Mini- Projet : Etudes des spectres UV de Mars; Expliquer la variation en altitude des spectres; Pourquoi les raies de l’oxygène à 135.6 nm et 297 nm ne sont pas observées à haute altitude contrairement à la raie 130.4 nm ? Détermination de l’intensité de la raie Lyman alpha en fonction de l’altitude: Justifier simplement que l’émission n’est pas optiquement mince. Détermination de l’intensité des Emissions de CO2+ et Cameron (SPICAM/Mars Express): détermination de l’altitude du pic, de l'échelle de hauteur au-dessus du pic, explication possible des différences ...

Flux radio

Jean-Mathias Griessmeier, Alice Le Gall

• Pre-requis: polarisation?
• Décrire : - XXX - historique, avec quelles instruments, à quoi ca sert
• Comprendre :
  • rayonnement corps noir / émission thermique * physique et equations * données * interpretations de parametres physiques -> cette section sera probablement deplacée lors de la restructuration ]
  • - maser? (découvertes controversées, donc pas evident pour un cours)
  • - rayonnement synchrotron (Jupiter) * physique et equations * donnees * interpretations de parametres physiques
  • - rayonnement par éclairs d'orages (Saturne, Uranus) * physique et equations * donnees * interpretations de parametres physiques
  • rayonnement magnetosphérique (CMI, polarisation) * physique et equations * donnees * interpretations de parametres physiques
  • occultation radio (Saturne, Mars, ...) (ALG?) * physique et equations * donnees * interpretations de parametres physiques
  • radar planetaire * physique et equations * donnees * interpretations de parametres physiques
  • radiometrie micro-onde (ALG)
• Se tester :
• Mini-projet :
  • observation de Jupiter (rayonnement magnetosphérique) par NDA ou LOFAR?
  • observation de Jupiter (rayonnement synchrotron) par LOFAR?