2023-2024 / SPAT0048-4

Earth's atmospheric and space environment

Introduction to atmospheric physics

Space environment

Durée

Introduction to atmospheric physics : 37h Th
Space environment : 15h Th

Nombre de crédits

 Master : ingénieur civil en aérospatiale, à finalité5 crédits 

Enseignant

Introduction to atmospheric physics : Denis Grodent
Space environment : Denis Grodent

Coordinateur(s)

Denis Grodent

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue anglaise

Organisation et évaluation

Enseignement au premier quadrimestre, examen en janvier

Horaire

Horaire en ligne

Unités d'enseignement prérequises et corequises

Les unités prérequises ou corequises sont présentées au sein de chaque programme

Contenus de l'unité d'enseignement

Introduction to atmospheric physics

Atmosphere of the Earth

    Chapter I: Atmospheric structure

-Hydrostatic equilibrium
-Thermal structure
-Convection, radiation, conduction

    Chapter II: Interactions of Solar radiation with the atmosphere

-Solar radiation spectrum
-Variability of the Sun's emissions
-Radiative transfer equation and applications Energy balance and climate
-Greenhouse effect

    Chapter III: Photochemical processes and composition

-Photochemical action of radiation Photochemistry of the atmosphere Ozone: production and destruction

    Chapter IV: Atmospheric transport

-General equations of the atmospheric structure Molecular and turbulent vertical diffusion

    Chapter V: The Ionosphere

-Formation and structure Chemical composition Neutrality and electric field

Space environment

Environnement spatial (introduction au Space Weather)

Chapitre I : Le vent solaire

Chapitre II : Le champ géomagnétique

Chapitre III : La magnétosphère

Chapitre IV : Mouvements des particules chargées

Chapitre V : Tempêtes et aurores

Acquis d'apprentissage (objectifs d'apprentissage) de l'unité d'enseignement

Introduction to atmospheric physics

Ce cours a pour but de donner aux e´tudiants les notions de base de la physique atmosphe´rique et d'environnement aerospatial. Le fil rouge du cours est le profil vertical de la tempe´rature de l'atmosphe`re terrestre. A la fin du cours, les e´tudiants seront a` me^me d'expliquer la forme de ce profil et de faire le lien avec la composition chimique et le bilan e´nerge´tique de l'atmosphe`re. Ils verront comment l'atmosphe`re e´volue dans l'espace et le temps.

Ce cours contribue aux learning outcomes (standards) suivants :

  • Maîtriser les concepts, principes et lois des sciences fondamentales (mathématiques, physique, chimie, informatique, ...).
  • Faire preuve d'autonomie dans son apprentissage. En particulier, savoir s'approprier et synthétiser des informations scientifiques et techniques d'origines diverses (présentations ex-cathedra, littérature, références, manuels et documentations techniques, ressources en ligne, ...).
  • Formaliser, modéliser et conceptualiser un problème scientifique ou technique lié ou inspiré d'une situation réelle complexe dans un langage rigoureux, par exemple en utilisant le langage mathématique ou informatique, pour obtenir des résultats. [Ecirc]tre capable d'abstraction.
  • Analyser de façon critique les hypothèses et les résultats et confronter ceux-ci à la réalité pratique en tenant compte des incertitudes.
  • Appliquer les techniques avancées de l'aéronautique et/ou des technologies spatiales aux domaines de la propulsion et des turbomachines, de l'aérodynamique théorique et expérimentale, de la mécanique du vol, des structures aérospatiales, de l'ingénierie satellitaire, de la physique de l'atmosphère et de l'instrumentation spatiale.
  • Travailler de façon autonome.
  • Présenter / défendre oralement des résultats scientifiques ou techniques en utilisant les codes et moyens de communication adaptés à l'audience et au cadre de la communication.

Space environment

Ce cours a pour but de donner aux étudiants les notions de base de la physique atmosphérique et d'environnement aerospatial. A la fin de ce cours, les étudiants auront acquis les notions de base sur l'environnement magnétique de la Terre, les ceintures de radiation et les rayons cosmiques, l'activité solaire et son impact sur l'environnement spatial. Ces connaissances pourront par exemple permettre de bien comprendre et de pouvoir prendre en compte les contraintes de l'environnement spatial dans le développement des missions spatiales terrestres et interplanétaires et particulièrement dans le design des instruments spatiaux.


Ce cours contribue aux learning outcomes (standards) suivants :

  • Maîtriser les concepts, principes et lois des sciences fondamentales (mathématiques, physique, chimie, informatique, ...).
  • Faire preuve d'autonomie dans son apprentissage. En particulier, savoir s'approprier et synthétiser des informations scientifiques et techniques d'origines diverses (présentations ex-cathedra, littérature, références, manuels et documentations techniques, ressources en ligne, ...).
  • Formaliser, modéliser et conceptualiser un problème scientifique ou technique lié ou inspiré d'une situation réelle complexe dans un langage rigoureux, par exemple en utilisant le langage mathématique ou informatique, pour obtenir des résultats. [Ecirc]tre capable d'abstraction.
  • Analyser de façon critique les hypothèses et les résultats et confronter ceux-ci à la réalité pratique en tenant compte des incertitudes.
  • Appliquer les techniques avancées de l'aéronautique et/ou des technologies spatiales aux domaines de la propulsion et des turbomachines, de l'aérodynamique théorique et expérimentale, de la mécanique du vol, des structures aérospatiales, de l'ingénierie satellitaire, de la physique de l'atmosphère et de l'instrumentation spatiale.
  • Travailler de façon autonome.
  • Présenter / défendre oralement des résultats scientifiques ou techniques en utilisant les codes et moyens de communication adaptés à l'audience et au cadre de la communication.

Savoirs et compétences prérequis

Introduction to atmospheric physics

Bonne connaissance de la physique ge´ne´rale et des outils mathe´matiques associe´s.

Space environment

Bonne connaissance de la physique ge´ne´rale et des outils mathe´matiques associe´s.

Il est fortement recommande´ d'avoir pre´alablement suivi le cours "Atmosphere of the Earth" (SPAT0048 partim 1, ou SPAT0055).

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

Mode d'enseignement (présentiel, à distance, hybride)

Introduction to atmospheric physics

Cours donné exclusivement en présentiel


Explications complémentaires:

En majorite´ pre´sentiel, pre´sentations de type powerpoint.
Une version enregistre´e (podcasts MP4) de tous les cours est disponible sur Vimeo (liens fournis).

Space environment

Cours donné exclusivement en présentiel


Explications complémentaires:

En majorite´ pre´sentiel, pre´sentations de type powerpoint.
Une version enregistre´e (podcasts MP4) de tous les cours est disponible sur Vimeo (liens fournis).

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

Introduction to atmospheric physics

Un syllabus imprime´ (facultatif) est disponible en Franc¸ais.
Les pre´sentations power point actualise´es en cours d'anne´e sont te´le´chargeables sur eCampus.

Space environment

Les pre´sentations power point actualise´es en cours d'anne´e sont te´le´chargeables sur eCampus.

Livre de re´fe´rence (optionnel) :

"Understanding Space Weather and the Physics Behind It" D.J. Knipp, 2011, McGraw-Hill, ISBN-13: 978-0-07-340890-3

Modalités d'évaluation et critères

Introduction to atmospheric physics

Examen(s) en session

Toutes sessions confondues

- En présentiel

évaluation orale


Explications complémentaires:

Les examens ont pour but principal de jauger la capacité des étudiants de comprendre la physique qui se cache derrière les équations. Ces examens évaluent également la connaissance globale du cours et la capacité de faire des liens entre les différents chapitres du cours.

Examen oral sur l'ensemble de la matière vue au cours. Une liste de questions sera distribuée avant l'examen.

En cas d'examen oral à distance, utilisation de MS Teams ou Skype (solution alternative).

Space environment

Examen(s) en session

Toutes sessions confondues

- En présentiel

évaluation orale


Explications complémentaires:

Les examens ont pour but principal de jauger la capacite´ des e´tudiants de comprendre la physique qui se cache derrie`re les e´quations. Ces examens e´valuent e´galement la connaissance globale du cours et la capacite´ de faire des liens entre les diffe´rents chapitres du cours.

En cas d'examen oral a` distance, utilisation de MS Teams ou Skype (solution alternative).

Stage(s)

Remarques organisationnelles et modifications principales apportées au cours

Introduction to atmospheric physics

La pre´sence aux cours pre´sentiels est fortemenet recommande´e.

Il pourrait y avoir quelques diffe´rences entre les lec¸ons donne´es en pre´sentiel et les vide´os correspondant a` ces lec¸ons.

Space environment

La pre´sence aux cours pre´sentiels est fortemenet recommande´e.

Il pourrait y avoir quelques diffe´rences entre les lec¸ons donne´es en pre´sentiel et les vide´os correspondant a` ces lec¸ons.

Contacts

Introduction to atmospheric physics

Prof Denis Grodent d.grodent@uliege.be
Laboratoire de Physique Atmosphe´rique et Plane´taire
Space sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR) Institute

Universite´ de Lie`ge
Institut d'Astrophysique et de Ge´ophysique Quartier AGORA (B5c)
Alle´e du Six Aou^t, 19C
B-4000 Lie`ge, Belgium

phone: +32 4 366 9773

Bureau : B5c (Astrophysique et Géophysique) - 0/5

Space environment

Prof Denis Grodent d.grodent@uliege.be
Laboratoire de Physique Atmosphe´rique et Plane´taire
Space sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR) Institute

Universite´ de Lie`ge
Institut d'Astrophysique et de Ge´ophysique Quartier AGORA (B5c)
Alle´e du Six Aou^t, 19C
B-4000 Lie`ge, Belgium

phone: +32 4 366 9773

Bureau : B5c (Astrophysique et Géophysique) - 0/5

Association d'un ou plusieurs MOOCs