Météorologie de l’espace

EUTES1B1
Semestre impair

Gabriel FRUIT
gabriel.fruit@irap.omp.eu
05 61 55 66 79

Illya PLOTNIKOV
illya.plotnikov@irap.omp.eu
05 61 55 77 50

soleil | vent solaire | champ magnétique terrestre | orages magnétiques

Objectifs d’apprentissage

Le développement de technologies modernes utilisant un nombre croissant de satellites a rendu l’activité humaine beaucoup plus sensible aux perturbations de l’environnement spatial de la Terre, lui-même fortement influencé par l’état d’humeur du Soleil.

Si le champ magnétique terrestre constitue une excellente barrière au flot continu de particules chargées – le vent solaire – émis par notre étoile, il s’avère moins efficace pour contrer les bulles de plasma que le Soleil expulse régulièrement dans l’espace. Lorsqu’une telle bulle frappe la Terre, d’importantes perturbations électromagnétiques affectent toute l’enveloppe spatiale de la planète allant de l’orbite géostationnaire jusqu’au sol en passant par l’atmosphère.

Ces tempêtes magnétiques peuvent provoquer des ruptures dans les systèmes de communication ou de navigation, des pannes de courant ou bien endommager les satellites eux-mêmes…

Le but de ce cours est de comprendre l’origine de ces perturbations majeures de l’atmosphère solaire, leur propagation jusqu’à la Terre et enfin de prévoir leur impact sur l’état de l’atmosphère-ionosphère. Pour ce faire, on utilisera les outils de diagnostic développés par les chercheurs de l’IRAP dans le cadre du Centre de Données de la Physique Plasma (CDPP : www.cdpp.eu).

Prérequis

  • Dynamique des fluides (niveau L3)
  • Électromagnétisme du vide (équations de Maxwell) (niveau L2)

Description synthétique des enseignements

Introduction aux relations Soleil – Terre

  • Atmosphère solaire : structure et principales propriétés
  • Formation et propagation du vent solaire dans l’héliosphère
  • Interaction entre le vent solaire et les planètes – magnétosphères, cycle de Dungey, aurores

Formation et propagation de perturbations solaires

  • Eruptions solaires et éjections de masse coronale (CMEs): formation et propagation par le vent solaire
  • Les régions d’interaction en Corotation (CIR) et leur lien avec les CMEs
  • Evénements à particules solaires de haute énergie : processus d’accélération et propagation dans les vents turbulents
  • Modélisation de l’espace interplanétaire

Interaction entre le vent solaire et le champ magnétique terrestre

  • Orages magnétiques et sous-orages magnétosphériques
  • Description des perturbations magnétiques au sol: indices magnétiques, fonctions de couplage

Impact sur l’atmosphère terrestre et sur l’environnement

  • Ionosphère – Thermosphère : structure et dynamique
  • Couplage électrodynamique entre magnétosphère and ionosphère
  • Instrumentation et techniques d’observation au sol et dans l’espace
  • Perturbations de la transmission des ondes radio par les orages magnétiques et les phénomènes de scintillation
  • Courants induits au sol
  • Impact sur les orbites des engins spatiaux

Des travaux pratiques utilisant les outils numériques développés à l’IRAP (Proptool, 3DView, ionosondes, TRANSPLANET etc.) seront proposés.

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