2021-2022 / SPAT0056-1

Planetary and exoplanetary atmospheres

Durée

30h Th, 15h Pr

Nombre de crédits

 Master en sciences spatiales, à finalité5 crédits 

Enseignant

Denis Grodent

Langue(s) de l'unité d'enseignement

Langue anglaise

Organisation et évaluation

Enseignement au deuxième quadrimestre

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

Le cours SPAT0055 reposait sur une étude détaillée de l'atmosphère terrestre. Il a permis d'introduire les différentes notions de la physique atmosphérique. Le cours optionnel « Atmosphères planétaires et exoplanétaires » continue dans cette voie et permet d'étendre le champ d'application de ces lois physiques aux atmosphères des planètes du système solaire et aux exoplanètes. Les différences entre les atmosphères des planètes sont directement liées à la formation de celles-ci et donc à la formation du système solaire (stellaire). Le cas des exoplanètes permet d'explorer des atmosphères plus exotiques.




I. Introduction - Rappels
- Le nouveau système solaire
- Définitions
- Loi de Titius-Bode
- Les planètes du système solaire
- Orbites et rotations planétaires
- Système de coordonnées
- Configurations planétaires
- Lois de Kepler
- Problème à N corps (N=1,2,3)
- Marées
- Limite de Roche
- N >3 perturbation des orbites et résonance
- Sources d'énergie des planètes
 
II. Formation et évolution du système solaire
- Historique des théories
- Modèle standard
- Processus évolutifs
- Échappement et érosion
- Impacts
- Origine de l'eau sur Terre
- Processus de surface
 
III. Atmosphères planétaires
- Composition
- Nébuleuse solaire primitive
- Atmosphères primitives (Planètes géantes)
- Atmosphère secondaire (Terre)
- Evolution des atmosphères planétaires
 
IV. Planètes extrasolaires
- Détection des exoplanètes et de leur atmosphère
- méthode des vitesses radiales, effet Doppler
- méthode astrométrique
- méthode des micro-lentilles et chronométrage
- méthode des transits
- futurs observatoires
- Caractérisation des atmosphères exoplanétaires

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

L'étudiant devrait être capable d'expliquer comment la formation du système solaire a pu influencer la structure et la composition des différentes planètes. Il devrait pouvoir montrer que les évolutions de ces atmosphères sont différentes et que l'apparition de la vie sur Terre a eu une influence prépondérante sur son atmosphère, telle que nous la connaissons aujourd'hui. L'étude des atmosphères des exoplanètes vient de commencer. L'étudiant se familiarisera avec les méthodes de détection actuelles et verra quelles informations il est possible de déduire sur les atmosphères.

Savoirs et compétences prérequis

Ce cours est la suite du cours SPAT0055 (Atmosphère terrestre) ou SPAT0048 (Physique de l'atmosphère et de l'environnement terrestres).

Activités d'apprentissage prévues et méthodes d'enseignement

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

Combinaison d'activités d'apprentissage en présentiel et en distanciel


Explications complémentaires:

En partie présentiel (en fonction des conditions sanitaires), présentations de type powerpoint.
Une version enregistrée (MP4) de tous les cours est disponible sur Vimeo (liens fournis).

Lectures recommandées ou obligatoires et notes de cours

Les notes de cours sont les versions PDF des présentations montrées au cours. Ces fichiers PDF sont mis à jour en cours d'année et téléchargeables sur MyULg.
Livres/articles de référence :
« An Introduction to Planetary Atmospheres » A. Sanchez-Lavega, CRC Press, 2011
« Atmosphères planétaires Origine et évolution » Th. Encrenaz, Belin, 2000
« The Exoplanet handbook » M. Perryman, Cambridge, 2011
« Exoplanet Atmospheres » Seager & Deming, Annu. Rev. Astron. Astrophys. 2010. 48:631-672

Modalités d'évaluation et critères

Examen(s) en session

Toutes sessions confondues

- En présentiel

évaluation orale

- En distanciel

évaluation orale

Travail à rendre - rapport


Explications complémentaires:

Un travail personnel (correspondant à 15 h de TP) est présenté par chaque étudiant à la fin de l'année. Il consiste en l'analyse et la présentation (publique) d'un article scientifique directement lié à la matière du cours. Le choix de cet article se fait en accord avec le responsable du cours. 
L'examnen oral consiste en la présentation de l'article analysé en français ou en anglais.
Les étudiants ont de l'ordre de 15 minutes pour présenter le contenu de l'article, ce qu'ils en ont retenu, et de tenter de faire le lien avec la matière présentée au cours.
Quelques questions seront posées à propos de l'article et de la matière vue au cours.
L'évaluation sera basée sur :




  • la maîtrise de la matière présentée,
  • la mise en évidence de liens avec le cours,
  • la qualité et le soin de la présentation et
  • la pertinence des réponses aux questions
En cas d'examen oral à distance, utilisation de MS TEAMS ou Skype (solution alternative).

Stage(s)

Remarques organisationnelles

La présence aux cours présentiels est fortemenet recommandée.
Toutes les vidéos disponibles au téléchargement sur Vimeo doivent être vues.

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.
PDF version of the slides presented during the classes.