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E.P.I.S.

    Études Polaires par Interférométrie à Svalbard    
 

Étude des Aurores dans la calotte polaire

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Équipe scientifique : G. Thuillier, M. Hersé, Service d'Aéronomie, CNRS
C. Lathuillere, J. Lilensten, Laboratoire de Planétologie de Grenoble
J.-M. Perrin, Relations Terre-Soleil, Observatoire de Haute-Provence
Équipe technique : F. Huppert, Relations Terre-Soleil,
Observatoire de Haute-Provence

Aurore polaire

 

Localisation des mesures

 

Objectifs scientifiques

Radar ESR au Svalbard


  Les objectifs scientifiques de l'expérience E.P.I.S. sont l'étude de la dynamique et de la structure thermique de la thermosphère et de la haute mésosphère polaire. Pour cela, nous mesurerons par interférométrie les composantes horizontales et verticales de la vitesse du vent et la température au-dessus de 80 km. Installé à Svalbard, E.P.I.S. permettra des études utilisant les observations du radar polaire ESR.

Les études proposées sont résumées ci-dessous:

  • Observation et modélisation de la dynamique des neutres et des ions et en particulier la composante verticale du vent neutre, domaine encore presque inconnu.
  • Relation entre la convergence des vents horizontaux et le vent vertical.
  • Relation entre la dynamique et les composantes du champ magnétique interplanétaire et étude du rôle de leur signe.
  • Relation avec les aurores. Cas particulier des arcs alignés (aurore THETA).
  • Étude des variations diurnes et saisonnières.
  • Étude des ondes de gravité (origine, direction de propagation et amplitude).
  • Étude de la propagation des marées atmosphériques et de leur temps de restauration après un orage magnétique.

Comparaison des vents méridiens
mesurés par MICADO (rouge) et
déduits des données EISCAT (bleu).


 
Espèce Altitude d'émission
maximum (km)
Quantité
mesurée
Longueur
d'onde (nm)
Phase de référence
(nm)
Continuum
(nm)
O1S 90 et 250 Un et Tn 557,7 Kr (557,0) 563
O1D 250 Un et Tn 630 Ne (630,4) 627
OH 85 Un et Tn 686 Ar (680) 685
O+ 250 Vi 731,9 Ar (738,4) 720

La précision attendue est de 5 m.s-1 pour les vents. Elle est de 10 K pour les températures thermosphériques.

Principe des mesures proposées

Radar EISCAT et interféromètre
MICADO à Sodankylä


  Les émissions lumineuses des atmosphères planétaires contiennent des informations spécifiques du milieu:

  • la longueur d'onde identifie les espèces présentes.
  • l'intensité renseigne sur leur abondance.
  • la largeur spectrale fournit la valeur de la température thermodynamique.
  • le décalage de phase par rapport à la phase au laboratoire permet de mesurer la vitesse du milieu.

Le choix des raies atmosphériques est fondé sur différents critères:

  • leur intensité.
  • leur séparation vis-à-vis des raies voisines émises par la même espèce ou par d'autres espèces.
  • l'altitude de l'émission.
  • leur thermalisation quand on veut l'utiliser pour une mesure de température.

Présentation de l'instrument

Caisson d'E.P.I.S. à l'O.H.P.


Interféromètre de Michelson
d'E.P.I.S. utilisé précédemment
pour MICADO

  E.P.I.S. utilise un interféromètre de Michelson à champ compensé et à compensation automatique de sa phase intrinsèque. Il analyse la variation de phase et de visibilité d'une émission naturelle, dont on déduit respectivement la vitesse du vent le long de la ligne de visée et la température. E.P.I.S. utilise les raies de l'oxygène O1D et O1S, O+ et l'émission du radical OH. La mise en œuvre antérieure de l'instrument MICADO sur le site EISCAT a permis de concevoir un instrument fiable, entièrement automatique qui sera commandé depuis l'Observatoire de Haute Provence.

 

 

Schéma de l'expérience

L'instrument E.P.I.S. est financé par
le Programme National Soleil-Terre de l'I.N.S.U.


 

Vue externe du dôme

Dôme de visée montrant
les 9 positions de mesure,
présenté ici à l'O.H.P.


Pour plus d'informations sur les aurores, consultez le site : the Aurora Page http://www.geo.mtu.edu/weather/aurora


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mise en page: M. Fehrenbach (Word)
S.A.Ilovaisky - R.Genevois (HTML)
Janvier 2001