Ce module est destiné à présenter les structures et les mécanismes physiques essentiels des plasmas autour des différents objets du système solaire (planètes, satellites planétaires et comètes). L’accent est mis sur les interactions entre d’une part la composante ionisée de l’atmosphère et d’autre part l’atmosphère neutre, le corps solide, le champ magnétique intrinsèque de l’objet (quand il existe), et le couplage avec le vent solaire.
Pré-requis recommandés : Physique de base.
Contenu :
1 – Introduction à la physique des plasmas : L. Hadid (Sorbonne Universités, LPP, Jussieu)
- Qu’est-ce qu’un plasma et quelles équations physiques le gouvernent ?
- Échelles caractéristiques dans un plasma,
- Comment atteint-on l’état plasma ?
- Les observations des plasmas
- La dynamique des particules individuelles dans un champ magnétique
- La MHD : application à l’expansion du vent solaire
- La description d’un plasma par plusieurs fluides : application à l’ionosphère
- Interaction entre le vent solaire et les objets du Système solaire
2 – Obstacles non magnétisés et faiblement magnétisés : J.-Y. Chaufray (LATMOS, Guyancourt/Jussieu)
- Haute atmosphère planétaire : Thermosphere – Ionosphere – Exosphere
- Atmosphère et ionosphère cométaire
- Interaction du vent solaire avec les objets conducteurs : Magnétosphères induites
- Exosphères des objets sans atmosphère :
- Interaction du vent solaire avec les objets sans atmosphères : Lune et astéroides
3 – Les planètes magnétisées : de Mercure aux planètes géantes : F. Pantellini (LESIA, Observatoire de Paris, Meudon)
- Généralités sur les magnétosphères planétaires dans le contexte héliosphérique
- Origine, structure et description du champ magnétique planétaire
- Structure, dimensions et dynamique des magnétosphères. Influence du vent solaire.
- Circulation du plasma et courants électriques dans une magnétosphère. Effets dus à la rotation.
- Dynamique des particules chargées dans une magnétosphère.
- Ceintures de radiation et émissions aurorales
Bibliographie (pour commencer) :
- Kivelson, M. G. & C. T. Russell, eds., Introduction to Space Physics, Cambridge University Press, 1995 : Historique, Soleil, Vent Solaire, Ionosphères, Magnétosphères etc.
- Encrenaz, T. et al., Le système solaire (3ème édition), Savoirs Actuels, EDP-Sciences / CNRS-Éditions, Paris, 2003 : introduction aux ionosphères et magnétosphères (chapitres 5, 8, 10).
- D. Gurnett & A. Bhattacharjee, Introduction to plasma physics, Cambridge Univ. Press, 2005 : rappels utiles de physique des plasmas.
- G. Belmont, L. Rezeau, C. Riconda, A. Zaslavsky, Introduction à la physique des plasmas, ISTE, 2018. e-book.
Mode de contrôle des connaissances : Présentation orale d’un article et questions.
Responsable : Filippo Pantellini, Laboratoire d’Etudes Spatiales et Instrumentales en Astrophysique (LESIA), Observatoire de Paris, CNRS, Meudon Tel :+33 (0)1-45-07-76-77 Courriel : filippo.pantellini[@robas]obspm.fr