Rayonnement Solaire |
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E.P.I.S.
Études Polaires par Interférométrie à
Svalbard |
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Étude des Aurores dans
la calotte polaire
Versions:
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 |
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Aurore polaire
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Localisation des mesures
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Objectifs scientifiques
Radar ESR au Svalbard
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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.
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Comparaison des vents méridiens
mesurés par MICADO (rouge) et déduits des données
EISCAT (bleu).
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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.
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Principe des mesures proposées
Radar EISCAT et interféromètre
MICADO à Sodankylä
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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.
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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
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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 uvre 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.
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Vue externe du dôme
Dôme de visée montrant les 9
positions de mesure, présenté ici à l'O.H.P.
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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)
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Janvier 2001
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