L’effet Biefeld-Brown, du nom de ses découvreurs dans les années 1920, désigne la force électrohydrodynamique (EHD) s’appliquant sur deux électrodes sous haute tension dans l’air. Si l’origine de cette force a pu faire l’objet de certaines spéculations, il est aujourd'hui admis qu’elle repose sur l’accélération par un fort champ électrique d’un volume d’air partiellement ionisé. Cet effet aussi appelé vent ionique intéresse diverses applications : contrôle actif d’écoulement, augmentation du transfert de chaleur par convection forcée, séchage de denrées alimentaires ou encore la propulsion. Cette thèse, présente une étude expérimentale, théorique et numérique du vent ionique dans une configuration modèle à deux électrodes parallèles. Le faible rendement du vent ionique l’a écarté des applications à la propulsion mais des expériences récentes menées en 2013 montrent qu’il permet d’atteindre un rapport poussée/puissance étonnement élevé. Nous montrons dans une première partie, à partir de mesures et de considérations aérodynamique générales que la poussée générée pourrait suffire à contrebalancer la force de traînée pour certains aéronefs ultra-légers. Ces mesures ont permis de quantifier la force EHD et sa dépendance avec la géométrie des électrodes. En outre, la meilleure configuration à deux collecteurs peut produire une poussée presque deux fois plus importante qu’une configuration avec un seul collecteur, à tension fixée. Ces premiers résultats ont été affinés dans un second temps par les mesures PIV qui ont permis la reconstruction de l’écoulement et du champ de force entre les électrodes. Les vitesses mesurées dépassent rarement 3 m/s, et la force volumique est de l’ordre de 10 N/m 3. L’origine physique de la configuration optimale à deux collecteurs a été éclaircie par la mise en évidence des structures de sillages et de leurs effets instationnaires. Par ailleurs, une analyse théorique générale de la force propulsive nous a permis de confirmer sa dépendance explicite avec le rapport courant sur mobilité ionique. Le courant étant directement lié à la physique de la décharge couronne, la seconde partie de la thèse s’est concentrée sur son analyse théorique et numérique. Une analyse asymptotique a ainsi permis de trouver une expression analytique du champ électrique critique et de la caractéristique courant-tension permettant de connaître l’influence de la densité du gaz et de sa composition sur le courant produit dans des électrodes concentriques. Cette approche asymptotique a été associée à une formulation de décomposition de domaine dans le cadre d’une discrétisation par éléments finis pour analyser des configurations plus générales. Une résolution itérative du système d’équations stationnaires non-linéaire couplées par méthode de Newton est proposée, testée et validée. Cette méthode peut être étendue à des géométries plus complexes, permettant ainsi d’obtenir une condition d’injection des charges prenant en compte la physique complexe de la décharge.

Le Radiohéliographe de Nançay, rénové en 1996, est un instrument dédié à l'étude de l'activité sporadique de la couronne solaire, dans le domaine métrique et décimétrique. Les structures calmes de la couronne peuvent être également observées par l'utilisation de la synthèse d'ouverture, qui autorise la cartographie de structures à faible contraste.<br /><br />Je présente dans cette thèse les premiers résultats de synthèse d'ouverture pour l'instrument rénové, en m'intéressant tout particulièrement à la contrepartie radio des filaments solaires, jamais étudiée auparavant dans cette gamme de longueur d'onde. Je montre que les observations sont explicables par la présence d'une cavité coronale autour des filaments, et que la radio permet son observation directe sur le disque.<br /><br />Je décris enfin trois cas de Disparitions Brusques de filament montrant, pour la première fois en radio, les stades initiaux du développement d'éruptions de filaments et de CMEs sur le disque, sous l'aspect des émissions thermiques. Ce travail s'appuie fortement sur les observations multi longueurs d'onde, rendues possibles par l'existence du satellite SOHO sur toute la période, et notamment son télescope EIT, et son coronographe LASCO.

Texte remanié de: Ph D thesis--University of Southampton, 2001. / Bibliogr. p. 137-147.

Les décharges électriques (plasmas) sont capables de produire simultanément de grandes concentrations d'espèces chargées (électrons, ions), d'espèces neutres réactives (atomes, états métastables) et des états radiatifs émetteurs de rayonnement dans une large gamme spectrale allant de l'UV à l'infra-rouge. Certaines de ces décharges sont susceptibles de fonctionner à une température proche de la température ambiante, ce qui leur confère un fort potentiel d'interaction avec la matière vivante. La plupart des travaux actuels dans ce domaine sont focalisés sur les effets induits sur le vivant par les ROS (reactive oxygen species) mais une récente étude a établi que les atomes d'azote produits par une post-décharge en flux d'azote pur fonctionnant à pression réduite (1-20 Torr, 1 Torr = 133.3 Pa) étaient vraisemblablement l'agent principal de l'interaction avec le vivant. L'objectif de la présente thèse est de poursuivre ce travail initial en cherchant à confirmer cette hypothèse et en améliorant la compréhension générale des phénomènes physico-biochimiques mis en jeu au cours de l'interaction plasma à base d'azote / matière vivante. Pour ce faire, deux types de décharges ont été utilisés : l'une est une post-décharge en flux micro-onde fonctionnant à pression réduite dans l'azote pur ou dans un mélange Argon/Azote, l'autre est un jet de décharge couronne (corona) opérant dans l'air ambiant ou sous atmosphère contrôlée d'azote à pression atmosphérique. La première partie de l'étude est consacrée à la caractérisation physique des deux décharges par spectroscope d'émission : détermination de leur température, identification des espèces chimiques produites. Dans le cas des post-décharges à base d'azote, il a été possible de quantifier la concentration en atomes d'azote et de maximiser leur production en fonction des paramètres opératoires. Dans la deuxième partie de l'étude, l'interaction entre les espèces plasma et le vivant est quantifiée à travers la réduction logarithmique d'une population initiale de bactéries Gram - (Escherichia coli, E. coli) en fonction de la durée d'exposition aux décharges. Cette réduction est mise en corrélation avec des modifications morphologiques observées par microscopie électronique à balayage (MEB) sur les bactéries traitées et par analyse de la viabilité cellulaire obtenue via les tests MTT et DAPI. En parallèle, la capacité des deux décharges à éliminer ou à dénaturer le lipide A, sous composant pyrogène et hydrophobe d'une endotoxine (Lipopolysaccharide ou LPS) présente dans la membrane de la plupart des bactéries Gram - est établie. Au vu de ces différents éléments, un scénario de l'inactivation bactérienne par les atomes d'azote contenus dans les post-décharges à base d'azote est proposé. / Electrical discharges (plasmas) are able to simultaneously produce large concentrations of charged species (electrons, ions), of neutral reactive species (atoms, metastable states) and of radiative states emitting radiation from infrared to ultraviolet. Some of them can operate at a temperature close to the room temperature, which confer them a strong interaction potential with the living matter. Most of the existing works in this field focus on the effects induced by the ROS (reactive oxygen species) but a study recently established that the nitrogen atoms produced in a pure nitrogen flowing late afterglow operating at reduced pressure (1-20 Torr, 1 Torr = 133.3 Pa) were probably the main agent of the interaction with the living. The goal of the present thesis is to pursue this initial work by seeking to confirm this hypothesis and by improving the general comprehension of the physical and bio-chemical processes involved in the interaction between nitrogen plasmas and living matter. To do such, two types of discharges were used : one is a flowing microwave afterglow operating at reduced pressure in pure nitrogen or in mixtures of argon and nitrogen, the other is a corona discharge jet working at atmospheric pressure in ambient air or in a controlled nitrogen atmosphere. The first part of the study is devoted to the physical characterization of both discharges by emission spectroscopy, temperature determination, and identification of the produced chemical species. For the nitrogen-based afterglows, it was possible to quantify the nitrogen atoms absolute concentration and to maximize their production through the operating parameters. In the second part of the study, the interaction between plasma species and living matter is quantified by the use of the logarithmic reduction of an initial Gram - bacteria population (Escherichia coli, E. coli) vs. the discharge exposure time. This reduction is correlated with morphologic changes observed by scanning electron microscopy (SEM) on treated bacteria and by an analysis of the cell viability obtained via MTT tests and DAPI. In parallel, the ability of the two discharges to remove or alter lipid A, a pyrogenic hydrophobic sub-component of an endotoxin (Lipopolysaccharide or LPS) present in the membrane of most of the Gram - bacteria is established. Considering these elements, a scenario of bacterial inactivation by the nitrogen atoms of the late nitrogen afterglow is proposed.

Pour modéliser l'effet d'antenne et l'obtention d'un système à charges séparées, les deux étapes primordiales de la photosynthèse, nous avons associé des porphyrines et des fullerènes. Les porphyrines ont des propriétés structurelles et photophysiques proches de la chlorophylle.<br />Pour obtenir un effet d'antenne, nous avons réalisé plusieurs ensembles de porphyrines, avec toujours une porphyrine base-libre. Nous avons alors pu observer un transfert d'énergie des porphyrines métallées vers la porphyrine base-libre.<br />Pour obtenir un système à charges séparées, nous avons synthétisé des complexes entre ces ensembles multiporphyriniques, avec une porphyrine base-libre portant un éther-couronne et un dérivé de fullerène C60.<br />Il a été possible d'observer de fortes constantes d'association dans ces complexes, résultant de l'association d'interactions de type liaisons-H et d'interactions π− π entre le cœur de la porphyrine et la surface du C60, obtenant ainsi un bilboquet moléculaire.<br />Ces complexes, très stables, en solution nous ont permis d'obtenir de forts piégeages de l'énergie lumineuse de la porphyrine par le C60, soit par transfert d'électron, soit par transfert d'énergie.

Dans cette thèse, on s'intéresse à une marche aléatoire simple<br />sur un amas infini issu d'un processus de percolation surcritique sur les arêtes de $\Z^d \ (d \geq 2)$ de loi $Q$. On étudie des<br /> transformées de Laplace de certaines fonctionnelles des temps locaux de cette marche. Dans une première partie, on s'intéresse au cas particulier de la transformée de Laplace du nombre de points visités au temps $n$, noté $N_n$. On montre notamment que cette quantité a un comportement similaire au cas où la marche évolue dans $\Z^d$. Plus précisément, on établit que pour tout $0<\alpha<1$, il existe des constantes $C_i, \ C_s >0$ telles que pour presque toute réalisation de la percolation telle que l'origine appartienne à l'amas infini et pour $n$ assez grand, $$ e^{-C_i n^{ \frac{d}{d+2} } } \leq \E_0^{\omega} ( \alpha^{N_n} ) \leq e^{-C_sn^{ \frac{d}{d+2} }}.$$<br /> Dans une seconde partie, on généralise ce type d'estimées pour d'autres fonctionnelles. Dans ce type de problème, le point principal du travail réside dans l'obtention de la borne supérieure. Notre approche consiste dans un premier temps, à trouver une famille d'inégalité <br />isopérimétrique sur l'amas infini, et dans un deuxième temps à la remonter sur un produit en couronne, ce qui nous permet <br />alors d'obtenir une majoration de la probabilité de retour d'une certaine marche sur ce produit en couronne. L'introduction d'un produit en couronne est justement motivée par le fait que la probabilité de retour sur un tel graphe peut s'interprèter comme l'espérance de la transformée de Laplace de certaines fonctionnelles des temps locaux pour un bon choix des fibres. <br />Enfin, dans la dernière partie, il est expliqué en détail et de manière générale, en suivant la stratégie d'A. Erschler, comment obtenir une inégalité isopérimétrique sur un produit en couronne de deux graphes à partir d'inégalité isopérimétrique de chacun des deux graphes.

L'objet de ce mémoire est l'étude et la construction d'un modèle de surfaces fondé sur la représentation par un atlas de cartes : <br />L'intérêt d'un tel modèle est qu'il permet de travailler localement sur la sur face sans perte de la cohérence globale, et d'autre part d'hériter des notions de géométrie différentielle attachées à cette représentation pour définir une surface régulière, et donc résoudre intrinsèquement les problèmes de continuité ordinairement rencontrés par les représentations paramétriques par morceaux. Nous avons présenté ce modèle dans le cadre des modèles de surfaces d'usage courant en informatique graphique, puis dans le cadre plus théorique de la géométrie différentielle. <br /> Nous avons ensuite proposé la construction d'un tel modèle à partir d'un nuage de points 3D interpolés au préalable par une surface triangulée qui est une variété de dimension 2, connexe et compacte. Cette construction se déroule en trois étapes. Chaque étape rencontre un problème géométrique auquel nous proposons une solution innovante. En particulier, nous avons démontré que le nerf d'un recouvrement bien formé est une triangulation combinatoire. Nous avons également étudié la para métrisation d'une couronne du plan par un C1-difféomorphisme, ainsi que le raccord continu de surfaces par combinaison convexe.

La résonance cyclotronique ionique est utilisée dans certains modèles pour fournir la contribution nécessaire à l'accélération du vent solaire "rapide", voire pour chauffer la couronne solaire. Elle est souvent associée, dans ces modèles, à une cascade turbulente d'ondes d'Alfvén, dont les ondes cyclotroniques ioniques constituent la limite haute-fréquence. Ces modèles s'appuient en particulier sur certaines caractéristiques des distributions cinétiques ioniques observées dans la haute couronne (par spectroscopie) et dans le vent solaire (mesures in situ), telles que chauffage préférentiel en fonction du rapport charge-sur-masse (q/m), anisotropies de températures, ou vitesses différentielles. <br />L'objet principal de cette thèse consiste à mettre en évidence des signatures d'ondes d'Alfvén et d'ondes cyclotroniques dans la basse couronne solaire (<1.5 rayons solaires), dans l'intention de mieux contraindre l'énergie réellement présente sous forme d'ondes, et celle effectivement dissipée dans la couronne. <br />Pour cela, j'ai utilisé les largeurs des raies coronales appartenant à des ions de différents q/m, observées à l'aide du spectromètre SUMER opérant dans l'extrême-UV, et embarqué à bord du satellite SOHO. J'ai séparé les deux principales contributions à ces largeurs : effets Doppler thermique et "non-thermique" (lequel est potentiellement dû à la présence d'ondes d'Alfvén), en analysant le gradient des largeurs en fonction de l'altitude au dessus du limbe solaire. Lors de ce travail, j'ai montré l'importance de corriger les profils de raies observés de l'effet de la lumière diffusée instrumentale. <br />J'ai mis en évidence deux signatures de chauffage préférentiel dans un trou coronal : les ions de plus petits q/m sont plus chauds que les autres à une altitude donnée, et ils sont davantage chauffés quand l'altitude augmente. Par ailleurs, les courbes de températures en fonction de q/m présentent une tendance similaire dans un trou coronal et dans une région de "soleil calme", ce qui laisse penser que la résonance cyclotronique ionique se produit à toutes les latitudes. <br />Ces résultats me permettent de suggérer quelques pistes pour la modélisation des échanges entre ondes, ions minoritaires et protons.

L'hélium joue un rôle fondamental dans la physique de l'héliosphère. La compréhension des phénomènes physiques qui lui sont associés ainsi que la détermination de son abondance ont des répercussions dans des domaines aussi variés que la cosmologie, la modélisation stellaire ou l'étude du vent solaire. L'héliosismologie permet maintenant de mesurer précisément l'abondance d'hélium dans le coeur du Soleil, les méthodes spectroscopiques fournissent des diagnostic dans la photosphère et dans la chromosphère, et l'hélium est étudié à une unité astronomique dans le vent solaire avec des détecteurs de particules in situ. Mais très peu de mesures existent dans la couronne et de ce fait, dans l'intervalle de distances allant de la chromosphère au vent solaire, notre connaissance de l'hélium repose essentiellement sur des travaux thériques. Ce travail est donc une contribution à l'étude observationnelle de l'hélium dans la couronne solaire. Le télescope EIT embarqué à bord de SOHO peut observer la couronne solaire jusqu'à 2 Rs dans un intervalle de longueurs d'onde du spectre extrême ultraviolet comprenant la raie de résonance à 30.378 nm de l'ion He+. Cette raie étant formée dans la couronne principalement par diffusion résonante du flux de photons chromosphérique par les ions He+, son intensité est proportionnelle à la densité d'ions He+, et son observation permet donc potentiellement un diagnostic intéressant de l'hélium coronal. Malgré une contamination par d'autres raies, il semble qu'une fraction non négligeable du signal enregistré par EIT dans sa bande passante à 30.4 nm puisse être attribuée sans ambigüité à la raie de résonance de l'He+. De plus, une étude préliminaire semble avoir indiqué que les gradients d'intensité ainsi observés sont anormalement faibles dans les régions polaires. L'objectif de la présente étude était de vérier cette assertion. Pour ce faire, nous avons tout d'abord procédé à une étude critique détaillée des caractéristiques de l'instrument EIT afin de confirmer que la raie à 30.378 nm de l'He+ est effectivement détectée dans la couronne dans la bande passante à 30.4 nm. Ceci a impliqué l'évaluation précise de plusieurs paramètres d'étalonnage dont la réponse spatiale du détecteur, la contamination de la bande passante à 30.4 nm par d'autres raies spectrales, ainsi que le niveau de lumière diffusée instrumentale. Affin d'interpréter les intensités mesurées à l'aide de EIT, nous avons développé un modèle empirique prédictif de l'intensité de la raie de résonance de l'He+ dans la couronne en nous basant sur des travaux existants pour le cas de la raie Lyman alpha de l'hydrogène et en utilisant tous les éléments observationnels disponibles. Ce modèle requiert la connaissance de certaines grandeurs caractéristiques des conditions physiques régnant dans la couronne, comme la température ou la densité électronique, lesquelles ont été déterminées indépendamment à partir de travaux déjà existants ou en analysant de nouvelles observations. Les comparaisons entre l'intensité observée par EIT et les prédictions de notre modèle semblent confirmer globalement les résultats de l'étude préliminaire. Dans les régions équatoriales, le gradient d'intensité de la raie de résonance de l'He+ est cohérent avec la hauteur d'échelle de la densité électronique. En revanche, aux hautes latitudes dans les trous coronaux polaires, le gradient d'intensité observé semble significativement plus faible que celui prédit par le modèle. On peut interpréter cette observation par une accumulation d'ions He+ dans les trous coronaux polaires, là où le vent solaire rapide trouve son origine. Si l'équilibre d'ionisation utilisé dans le modèle est effectivement représentatif des conditions coronales moyennes, cette accumulation d'He+ pourrait être la signature d'une abondance d'hélium élevée dans la couronne. Ceci peut être rapproché des résultats de certains modèles théoriques du vent solaire indiquant la possibilité que l'abondance d'hélium soit élevée dans la couronne, 20% ou plus, alors qu'elle est de 10% dans l'intérieur et de 4% en moyenne dans le vent solaire. Comme l'hélium a une masse quatre fois supérieure à celle de l'hydrogène, il est clair qu'une abondance d'hélium élevée influerait de façon non négligeable sur les flux de masse et d'énergie dans le vent solaire. D'autres observations avec une meilleure résolution spectrale et un niveau de lumière diffusée moindre sont cependant nécessaires pour confirmer notre résultat et obtenir de nouveaux outils de diagnostics dans la couronne.

On s'intéresse dans un premier temps à un problème de division dans les espaces de Hardy de la boule B de C^n. Il s'agit, étant données m fonctions g_1,...,g_m holomorphes et bornées dans B, et une fonction f holomorphe dans B, de donner une condition suffisante, plus faible que l'hypothèse classique de la couronne, pour qu'il existe m fonctions f_1,...,f_m dans un espace de Hardy de B vérifiant f_1g_1+...+f_mg_m=f. La démonstration repose sur l'utilisation du complexe de Koszul, et la résolution du d" avec de bonnes estimations. La principale nouvelle difficulté, par rapports aux travaux antérieurs, provient du fait que les fonctions g_1,...,g_m peuvent s'annuler simultanément. Dans un deuxième temps on s'intéresse au problème de la couronne dans les espaces de Hardy du bidisque muni de son bord topologique. On donne un résultat de résolution du d" dans le bidisque avec estimations dans Lp du bord de celui-ci, quand les donnnées vérifient des hypothèses de type Carleson. Enfin on termine avec un résultat permettant de déduire d'un théorème de la couronne dans un espace de Hardy d'un domaine de C^n, un théorème de la couronne à valeurs dans des espaces vectoriels de dimension finie. Ceci nous permet d'obtenir un théorème de la couronne opérateur dans les espaces de Hardy de la boule et du polydisque muni de son bord distingué.