2020-2021 / SPAT0048-4

Atmosphere of the Earth and Space Environment

Durée

52h Th

Nombre de crédits

 Master : ingénieur civil en aérospatiale, à finalité5 crédits 

Enseignant

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

PARTIE 1 : Atmosphère Terrestre
Chapitre I : Structure atmosphérique


  • Équilibre hydrostatique
  • Structure thermique
  • Convection, radiation, conduction
Chapitre II : Interactions rayonnement solaire atmosphère


  • Distribution spectrale du rayonnement solaire
  • Variabilité de l'émission solaire
  • Equation du transfert radiatif et applications
  • Bilan énergétique et climat
  • Effet de serre
Chapitre III : Processus photochimiques et composition


  • Action photochimique du rayonnement
  • Photochimie de l'atmosphère
  • L'ozone : production et destruction
Chapitre IV : Transport atmosphérique


  • Equations générales de la structure atmosphérique
  • Diffusion moléculaire verticale et turbulente
  • Mouvements dans la troposphère et la stratosphère
  Chapitre V : L'ionosphère


  • Formation et structure
  • Composition chimique
  • Neutralité et champ électrique

PARTIE 2 : Environnement spatial (introduction au Space Weather)

Chapitre VII : Le champ géomagnétique


  • Description, approximation dipolaire, développement de Gauss
  • Origine des composantes interne et externe
  • Evolution temporelle et inversions des pôles 
Chapitre VIII : Les ceintures de radiation


  • Mouvement des électrons et protons dans le champ géomagnétique
  • Dérive en longitude et courants associés
  • Origine et structure des ceintures
Chapitre IX : L'activité solaire et son impact


  • Eruptions solaires : composantes radiative et corpusculaire
  • Effets sur le champ géomagnétique
  • Impact sur les missions spatiales
  • Vent solaire et structure de la cavité
  • Reconnexion magnétique et  précipitation aurorale

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

Ce cours a pour but de donner aux étudiants les notions de base de la physique atmosphérique et d'environnement aerospatial. Le fil rouge du cours est le profil vertical de la température de l'atmosphère terrestre. A la fin du cours, les étudiants seront à même d'expliquer la forme de ce profil et de faire le lien avec la composition chimique et le bilan énergétique de l'atmosphère. Ils verront comment l'atmosphère évolue dans l'espace et le temps.
A la fin du cours, les étudiants auront également acquis les notions de base sur l'environnement magnétique de la Terre, les ceintures de radiation et les rayons cosmiques (astroparticules), 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.
 

Savoirs et compétences prérequis

Bonne connaissance de la physique générale et des outils mathématiques associés.

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

Mode d'enseignement (présentiel ; enseignement à distance)

Présentiel, présentations de type powerpoint.

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

Un syllabus imprimé est disponible.
Les présentations power point actualisées en cours d'année sont téléchargeables sur eCampus.

Modalités d'évaluation et critères

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 (3 questions). Une liste de questions sera distribuée avant l'examen.

Stage(s)

Remarques organisationnelles

La présence au cours est fortemenet recommandée.

Contacts

Prof Denis Grodent d.grodent@uliege.be
Laboratoire de Physique Atmosphérique et Planétaire
Space sciences, Technologies and Astrophysics Research (STAR) Institute
Université de Liège Institut d'Astrophysique et de Géophysique Quartier AGORA (B5c) Allée du Six Août, 19C  B-4000 Liège, Belgium
phone: +32 4 366 9773 http://www.lpap.uliege.be

Notes en ligne

PDF version of the slides presented during the classes.
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