Cette thèse porte sur l'étude du rayonnement radio auroral kilométrique de Saturne (SKR pour Saturn Kilo- metric Radiation) observé de façon quasi-continue par les antennes radio de la sonde Cassini depuis son entrée en orbite autour de Saturne en juillet 2004. Comme les rayonnements radio auroraux des autres planètes magnétisées, le SKR est généré sur des lignes de champ magnétique de haute latitude près des pôles magnétiques. Tirant parti de plusieurs années d'observations, les propriétés macroscopiques du SKR (spectre, polarisation, conjuguaison des sources de chaque hémisphère, mode d'émission) sont déduites par une analyse statistique. Elles montrent en particulier que les caractéristiques de l'émission dépendent fortement de la position de l'observateur. Ceci est une conséquence directe de l'anisotropie du SKR qui engendre de forts effets de visibilité, visibles dans les cartes d'intensité temps-fréquence (arcs, régions d'invisibilité de l'émission). La simulation de ces effets de visibilité apporte de nouvelles contraintes sur les propriétés microscopiques des sources (énergie et distribution des électrons auroraux). Le SKR est connu pour être modulé à une période variable. Une analyse de la variation de cette période radio sur plusieurs années révèle des oscillations à court terme de l'ordre de 20-30 jours dont l'origine est attribuée à la variation de la vitesse caractéristique du vent solaire au niveau de Saturne. Une étude parallèle du rayonnement auroral kilométrique terrestre (AKR), observé lors du survol de la Terre par Cassini en août 1999, met en évidence la découverte d'une modulation diurne semblable à celle du SKR. Enfin, la technique de goniopolarimétrie permet de faire de l'imagerie radio des sources du SKR. L'étude de leur distribution moyenne montre pour la première fois l'existence d'un ovale radio. La comparaison des images des sources du SKR avec celles des ovales auroraux (observés dans l'ultraviolet lointain par le télescope Hubble), ainsi que de leur puissance respective, montre une association étroite entre ces deux processus d'émission.

Les abondances atmosphériques du dioxyde de carbone et du méthane augmentent progressivement, modifiant probablement le climat global de l'atmosphère. Bien que ces effets soient très étudiés dans la troposphère, ils le sont peu dans l'atmosphère moyenne (20 - 120 km) où ils pourraient avoir un impact plus facilement détectable. Nous nous intéressons en particulier à la mésosphère/basse thermosphère (MLT), où apparaissent de plus en plus souvent des nuages mésosphériques polaires (PMC). La MLT est sensible au niveau d'activité solaire, qui varie selon un cycle de onze ans. Nous évaluons les impacts de ces deux changements anthropiques et de ce cycle naturel sur la température et la chimie de la MLT. Pour ce faire, nous participons au développement d'un modèle bidimensionnel de l'atmosphère : SOCRATES. Ce modèle calcule interactivement les moyennes zonales des vents, de la température et de la composition chimique de l'atmosphère en fonction de la latitude (85°S-85°N) et de l'altitude (0-120 km). Avant de nous intéresser au changement global, nous avons dû améliorer SOCRATES pour qu'il reproduise au mieux la situation chimique, dynamique et thermique actuellement observée. Nous avons ainsi modifié la résolution du système chimique; développé une nouvelle paramétrisation de l'absorption par O2 du rayonnement solaire ultraviolet à Lyman- (121.6 nm) [Chabrillat et Kockarts, 1997] ; créé une approximation des sources thermosphériques de NO; paramétrisé le forçage dynamique par déferlement des ondes de gravité pour reproduire de manière très réaliste les observations actuelles de température dans la MLT ; et développé un algorithme pour prendre en compte non seulement la diffusion turbulente mais aussi la diffusion moléculaire. Tous ces développements sont décrits en détail, et leurs effets sur la physico-chimie de la. MLT sont analysés. Les concentrations chimiques calculées par le modèle sont comparées avec succès à des observations - en particulier de l'ozone et du radical hydroxyle. Nous étudions ensuite en détail l'impact du cycle solaire de onze ans sur la MLT. Une analyse complète du budget thermique nous permet d'établir, par exemple, que la raie Lyman- est responsable de la moitié du réchauffement entre SOLMIN et SOLMAX. Nous évaluons alors la sensibilité de la MLT à un doublement (théorique) de l'abondance de C02. Nous trouvons qu'aux hautes latitudes et en été, zone d'apparition des PMC, cet effet est très faible. Puis nous réalisons une simulation où le méthane est ramené à son niveau préindustriel. L'accroissement de CH4 depuis cette époque est responsable, non seulement de l'augmentation de la vapeur d'eau dans l'atmosphère moyenne, mais aussi d'un léger refroidissement dans la MLT. Cet effet est maximal dans les régions polaires et en été, là où les deux autres sont minimaux. Nous concluons par une grande simulation intégrée de l'évolution du climat et de la chimie de l'atmosphère moyenne au cours du XXIe siècle. Nous trouvons qu'au niveau d'apparition des PMC, la tendance au refroidissement est plus faible que partout ailleurs. Par contre, la vapeur d'eau augmente plus rapidement en été qu'en hiver. Ces calculs fournissent des indices pour réconcilier les observations plus fréquentes des PMC avec une synthèse des températures mesurées dans l'été arctique, selon laquelle les températures n'auraient pas varié depuis quarante ans.

The Io UV footprint (IFP) is one of the most spectacular signatures of the Io-Jupiter interaction. It consists of several auroral spots and an extended tail which are located close to the feet of the magnetic field lines passing through Io in each hemisphere. The purpose of the present study is to demonstrate that a careful analysis of the Io UV footprint based on observations acquired with the STIS and ACS high resolution and high sensitivity FUV cameras on board the Hubble Space Telescope can provide us with essential information on the ongoing physical processes. The thesis is organized around basic questions: What is the Io footprint?, Where is the Io footprint?, How high is the Io footprint?, How big is the Io footprint? and finally: How bright is the Io footprint? The answers to these questions have profound implications for the understanding of the phenomenon. Among the most important results of this work is the unexpected finding of a faint auroral spot appearing upstream of the main Io spot in one hemisphere while only downstream spots are seen in the opposite hemisphere. The detailed study of the evolution of the inter-spot distances puts previous models describing the footprint morphology under question. We propose a new interpretation which involves that some spots are caused by electrons accelerated away from the planet along the field lines in one hemisphere, crossing the equatorial plane in the form of electron beams and precipitating in the opposite hemisphere, creating the so-called Trans-hemispheric Electron Beam (TEB) spots. The information provided by the position of the satellite footprints is not restricted to the interaction between the moon and the Jovian magnetosphere. The analysis of the footpaths of Io, Europa and Ganymede helped us to further constrain the magnetic field models, notably through the identification of a large magnetic anomaly in the northern hemisphere. Additionally, the study of the speed of the Io footprint along its reference contour suggests that a second anomaly regions may also exist in the North. In this work, we present a new and direct method to measure the altitude of the different footprint features. The main spot and the tail emissions have a peak altitude of 900 km while the peak altitude of the Trans-hemispheric Electron Beam spot is 700 km. These results suggest that the main spot and tail emissions are caused by the precipitation of electrons with a mean energy around 1 keV, far lower than the 55 keV value previously derived from spectral measurements. The vertical extent of these emissions is surprisingly broad (scale height ~400 km) and is best fitted with an incoming kappa electron energy distribution (spectral index ~2.3). This suggests that the electron acceleration is supplied by processes related to inertial Alfvén waves rather than by quasi-static potentials as proposed by some theoretical models. The size of the main footprint spot is carefully estimated on a much larger image sample than before: its length along the footpath is ~900 km while its width perpendicular to the footpath is <200 km. Larger lengths are sometimes observed but in that case, they are attributed to the mix of individual spots. The spot length is larger than the projected diameter of Io around the magnetic field lines but is consistent with recent simulations. As far as the Io footprint brightness is concerned, variations on two timescales have been studied. On timescales of minutes, systematic brightness fluctuation on the order of 30% (and going up to 50%) are observed. Additionally, cases of simultaneous variations of the main and the TEB spots are reported, which suggests that the process that triggers these fast variations is located close to the planet. Variations of the main spot brightness with the System III longitude of Io are also analyzed. Our new measurement method fully considering the multi-spot structure of the IFP and the real geometry of the observations provides more accurate estimates for the precipitating energy flux (between 100 and 500 mW/m for the main spot). The main spot brightness peaks at 110° and 290° longitude, which could be attributed either to an enhanced interaction strength when Io is near the dense torus center or to spots merging which is also observed to occur in these sector. Nevertheless, strong North-South asymmetries are also observed, which suggests that the surface magnetic field strength also influences the spots brightness. ---------------------------------------------------------------------- L'empreinte aurorale d'Io est l'une des signatures les plus impressionnantes de l'interaction Io-Jupiter. Présente dans chaque hémisphère, elle se situe à proximité des pieds des lignes de champ magnétique qui interceptent Io et se compose de plusieurs taches suivies d'une longue trainée. Cette étude vise à démontrer qu'une analyse minutieuse de l'empreinte UV d'Io basée sur les observations des instruments STIS et ACS du Télescope Spatial Hubble peut apporter des informations cruciales sur les processus physiques qui sont en jeu. Cette thèse est organisée autour de questions relativement basiques: Qu'est-ce que l'empreinte d'Io?, Où se trouve-t-elle?, A quelle altitude se trouve-t-elle?, Quelle est sa taille? et enfin Quelle est sa brillance?. Les réponses à ces questions ont de profondes implications pour la compréhension du phénomène. Parmi les résultats principaux de ce travail, il y a la découverte inattendue d'une faible tache aurorale apparaissant en amont de la tache principale dans un hémisphère alors que les seules taches observées dans l'hémisphère opposé sont situées en aval. L'étude détaillée de la distance inter-taches remet en question les précédents modèles décrivant la morphologie de l'empreinte. Nous proposons ici une nouvelle interprétation de certaines de ces taches: elles seraient causées par des électrons initialement accélérés le long des lignes de champ dans la direction opposée à Jupiter, qui ensuite traverseraient le plan équatorial sous la forme de faisceaux d'électrons et qui précipiteraient finalement dans l'hémisphère opposé en générant la tache du Faisceau d'Electrons Trans-hemisphérique (FET). Les informations fournies par la position des empreintes de satellites ne se limitent pas à l'interaction entre Io et la magnétosphère de Jupiter. L'analyse des contours parcourus par les empreintes d'Io, d'Europe et de Ganymède permet de mieux contraindre les modèles de champ magnétique joviens, entre autre à travers l'identification d'une importante anomalie magnétique dans l'hémisphère nord. De plus, l'étude de la vitesse de l'empreinte d'Io le long du contour de référence suggère qu'elle pourrait être accompagnée d'une deuxième anomalie dans cet hémisphère. Dans cette étude, nous présentons une méthode directe pour mesurer l'altitude des différentes sous-structures qui forment l'empreinte. Le pic d'émissions de la tache principale et de la trainée est situé à 900 km d'altitude alors que celui de la tache FET est à 700 km. Ces résultats suggèrent que la tache principale et la trainée sont la conséquence de la précipitation d'électrons ayant une énergie moyenne d'approximativement 1 keV, une valeur largement inférieure aux 55 keV déduits à partir de précédentes mesures spectrales. L'extension verticale de ces émissions est étonnamment large (hauteur d'échelle: ~400 km) et la distribution d'énergie des électrons incidents qui reproduit au mieux les observations est une distribution kappa d'indice spectral ~2.3. Cela suggère que l'accélération des électrons est liée à des ondes d'Alfvén inertielles plutôt qu'aux potentiels quasi-statiques proposés par certains modèles théoriques. La taille de la tache principale a été mesurée sur un ensemble d'images beaucoup plus étendu qu'auparavant: sa longueur le long du contour est de ~900 km alors que sa largeur telle que mesurée perpendiculairement à celui-ci est de <200 km. Des longueurs plus importants sont parfois observées mais elles résultent de la superposition partielle de plusieurs taches individuelles. La longueur des taches est plus grande que la projection du diamètre d'Io le long des lignes de champ, ce qui était prévu par des simulations récentes. En ce qui concerne la brillance des taches, deux échelles de temps ont été étudiées en particulier. A l'échelle de la minute, nous avons mis en évidence des fluctuations de l'ordre de 30% de la brillance moyenne et pouvant atteindre jusqu'à 50 % de celle-ci. Dans certains cas, on observe des variations corrélées de la tache principale et de la tache FET, ce qui suggère que le processus qui induit ces variations rapides se situe près de la surface de Jupiter. Les variations de la brillance de la tache principale en fonction de la longitude Système III d'Io ont également été analysées. Notre nouvelle méthode de mesure prend pleinement en compte la géométrie de l'observation ainsi que le fait que l'empreinte est composée de différentes taches, ce qui permet une estimation plus précise du flux d'énergie incident (entre 100 et 500 mW/m pour la tache principale). La brillance de la tache principale possède deux maxima, un à 110° et un autre à 290° de longitude. Ces augmentations de brillance peuvent avoir deux origines: soit elles sont dues à l'augmentation de l'intensité de l'interaction entre Io et le plasma quand Io est proche du centre du tore, soit elles sont liées à la superposition des taches principales et FET qui se produit également dans ces secteurs. Néanmoins, de fortes asymétries Nord-Sud sont aussi observées, ce qui semble indiquer que l'intensité du champ magnétique de surface joue aussi un rôle en ce qui concerne la brillance des spots.

La météorologie de l’espace est un domaine dédié à l’étude de l’impact des variations de l’activité solaire sur l’environnement spatial de la Terre. Celles-ci peuvent avoir des conséquences importantes sur les technologies humaines, comme les réseaux de lignes haute-tension ou les systèmes de télécommunication par satellites. Ces mêmes variations sont également à l’origine des aurores, phénomènes observés dans la haute atmosphère de la Terre au niveau des pôles, au pied des lignes de champ magnétique. Elles vont pouvoir nous servir de traceur dans l’étude des particules so- laires piégées dans l’environnement spatial de notre planète.Les émissions aurorales, complexes, de part leur étalement et différen- ciation en altitude et de leur diversité spectrale, restent un challenge ob- servationnel.Les émissions atomiques aurorales sont bien documentées, mais ce n’est pas toujours le cas des émissions moléculaires, qui sont pourtant une source d’information potentielle sur les précipitations énergétiques prove- nant de la magnétosphère. C’est dans ce contexte que se place la définition de la mission du nanosatellite ATISE (Auroral Thermospheric and Ionosphe- ric Spectrometer Experiment), développé au Centre Spatial Universitaire de Grenoble. Il aura pour but l’observation de la haute atmosphère terrestre via l’acquisition de spectres dans le proche UV et le visible.Le diazote N2 et son ion N2+ font partie des composés majoritaires de l’atmosphère, et sont donc un choix cohérent afin de définir l’observabilité des émissions moléculaires. Le monoxyde d’azote NO est une espèce mino- ritaire dans la thermosphère, mais va avoir un rôle clé dans la destruction d’ozone stratosphérique, et donc dans la problématique du dérèglement climatique.Les émissions de ces composés, et notamment leurs profils verticaux ainsi que intensités ont été étudiées grâce au modèle TRANS, qui résout l’équation de Boltzmann pour le transport d’électrons. Ceci nous a aidé à caractériser les besoins scientifiques de la mission ATISE. Dans un second temps, l’analyse des résultats du démonstrateur-sol de ce nanosatellite a montré le potentiel de cette mission, bien que certaines spécifications ne soient pas encore atteintes. Enfin, toujours dans cette logique de recherche de nouvelles quantités observables pour la météorologie de l’espace, une dernière partie abordera la polarisation de la lumière aurorale, avec l’étude de la bande à 427,8 nm de N2+ . / Space weather is the study of the Solar activity’s impact on Earth’s space environment. This is relevant as it may have serious consequences over modern technology, such as high-voltage power lines grids or telecommu- nication systems via satellites. Solar activity is also the phenomenon that causes the aurorae, which can be seen in Earth’s upper atmosphere, at the poles, at the base of magnetic field lines. Due to this aurorae may be used as a proxy for the study of Solar particles trapped in Earth’s magnetic field.Auroral emissions are complex, as they are spread over various altitudes and wide spectral ranges. Therefore, they remain an observational chal- lenge.Emissions from atomic lines transitions in aurorae are well documented and understood, but this is not always the case for molecular emissions. These are a potential source of information on energetic inputs from the magnetosphere. This is the context in which the ATISE (Auroral Thermo- spheric and Ionospheric Spectrometer Experiment) nanosatellite was designed in the Grenoble University Space Center. Its purpose will be to observe Earth’s upper atmosphere through the acquisition of spectra in near-UV and visible domains.Dinitrogen N2 and its ion N2+ are major components of Earth’s atmos- phere at larges altitudes, and therefore a logical choice in order to define molecular emission observability. On the other hand, nitrogen monoxide NO is a minor component in the thermosphere, but has a key role in stra- tospheric ozone destruction, and therefore has important consequences on the climate.Auroral emissions, and more particularly their vertical profiles and in- tensities were studied with the TRANS model, which solves the Boltzmann equation for electron transport in the atmosphere. We used these results to define the scientific requisites for the ATISE mission. In a second phase, we tested and analyzed the results of a ground demonstrator of the instru- mentation that will be found in the nanosatellite. It showed great potential, despite the fact that part of the specifications are not yet fulfilled. Finally, still looking for new observables quantities for space weather, we studied the polarisation of auroral light, with a focus on the 427,8 nm band of N2+.

Les abondances atmosphériques du dioxyde de carbone et du méthane augmentent progressivement, modifiant probablement le climat global de l'atmosphère. Bien que ces effets soient très étudiés dans la troposphère, ils le sont peu dans l'atmosphère moyenne (20 - 120 km) où ils pourraient avoir un impact plus facilement détectable. Nous nous intéressons en particulier à la mésosphère/basse thermosphère (MLT), où apparaissent de plus en plus souvent des nuages mésosphériques polaires (PMC). La MLT est sensible au niveau d'activité solaire, qui varie selon un cycle de onze ans.<p>Nous évaluons les impacts de ces deux changements anthropiques et de ce cycle naturel sur la température et la chimie de la MLT. Pour ce faire, nous participons au développement d'un modèle bidimensionnel de l'atmosphère :SOCRATES. Ce modèle calcule interactivement les moyennes zonales des vents, de la température et de la composition chimique de l'atmosphère en fonction de la latitude (85°S-85°N) et de l'altitude (0-120 km). Avant de nous intéresser au changement global, nous avons dû améliorer SOCRATES pour qu'il reproduise au mieux la situation chimique, dynamique et thermique actuellement observée.<p>Nous avons ainsi modifié la résolution du système chimique; développé une nouvelle paramétrisation de l'absorption par O2 du rayonnement solaire ultraviolet à Lyman-&61537; (121.6 nm) [Chabrillat et Kockarts, 1997] ;créé une approximation des sources thermosphériques de NO; paramétrisé le forçage dynamique par déferlement des ondes de gravité pour reproduire de manière très réaliste les observations actuelles de température dans la MLT ;et développé un algorithme pour prendre en compte non seulement la diffusion turbulente mais aussi la diffusion moléculaire. Tous ces développements sont décrits en détail, et leurs effets sur la physico-chimie de la. MLT sont analysés. Les concentrations chimiques calculées par le modèle sont comparées avec succès à des observations - en particulier de l'ozone et du radical hydroxyle.<p>Nous étudions ensuite en détail l'impact du cycle solaire de onze ans sur la MLT. Une analyse complète du budget thermique nous permet d'établir, par exemple, que la raie Lyman-&61537; est responsable de la moitié du réchauffement entre SOLMIN et SOLMAX. Nous évaluons alors la sensibilité de la MLT à un doublement (théorique) de l'abondance de C02. Nous trouvons qu'aux hautes latitudes et en été, zone d'apparition des PMC, cet effet est très faible. Puis nous réalisons une simulation où le méthane est ramené à son niveau préindustriel. L'accroissement de CH4 depuis cette époque est responsable, non seulement de l'augmentation de la vapeur d'eau dans l'atmosphère moyenne, mais aussi d'un léger refroidissement dans la MLT. Cet effet est maximal dans les régions polaires et en été, là où les deux autres sont minimaux.<p>Nous concluons par une grande simulation intégrée de l'évolution du climat et de la chimie de l'atmosphère moyenne au cours du XXIe siècle. Nous trouvons qu'au niveau d'apparition des PMC, la tendance au refroidissement est plus faible que partout ailleurs. Par contre, la vapeur d'eau augmente plus rapidement en été qu'en hiver. Ces calculs fournissent des indices pour réconcilier les observations plus fréquentes des PMC avec une synthèse des températures mesurées dans l'été arctique, selon laquelle les températures n'auraient pas varié depuis quarante ans.<p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ce mémoire comporte deux parties. La première consiste en un recueil de nouvelles, intitulé Sans crier gare, composé d’un prélude, de deux interludes et de sept nouvelles. Le fil conducteur du recueil tient dans l’idée d’aider son prochain et dans la reprise d’un personnage, soit le protagoniste de la première nouvelle. Son évolution dans sa propre histoire, laquelle se répercute chronologiquement dans les six autres, dévoile les multiples facettes de sa personnalité, justifie en quelque sorte la quête des autres personnages, tous différents, mais à la recherche d’un sens à leur vie, et offre des contrastes entre les nouvelles en même temps qu’elle permet de les rapprocher. Les récits exposent des personnages évoluant dans un univers contemporain, quotidien et imprégné par la vitesse et le stress de la ville, donc propice aux bouleversements et à l’inattendu. La partie critique, Les interludes et les personnages récurrents : créateurs de ponts entre les textes d’un recueil de nouvelles, porte sur l’analyse des interludes et des personnages récurrents dans Les aurores montréales de Monique Proulx, L’assassiné de l’intérieur de Jean-Jacques Pelletier, La mort en friche d’Éric Fourlanty et Sans cœur et sans reproche de Monique Proulx. Elle s’intéresse à leur contribution dans la création d’un effet de continuité et, donc, à la façon dont ils peuvent être envisagés en tant que modalités de communication entre les textes. / This master thesis has two parts. The first one is a short story collection, entitled Sans crier gare, which consists of a prelude, two interludes and seven short stories. The common thread lies in the idea of helping others and the repetition of a character: the first story’s protagonist. His evolution in his own story, which is chronologically reflected into the six others, reveals the many facets of his personality, somehow justifies the aim of the other characters, all different, but looking for meaning in their lives, and offers contrasts and creates links between short stories. These stories expose characters that are evolving in a contemporary and everyday world, marked by the speed and stress of the city, thus conducive to the upheavals and the unexpected. The research project, Les interludes et les personnages récurrents: créateurs de ponts entre les textes d’un recueil de nouvelles, focuses on the analysis of interludes and recurring characters in Les aurores montréales by Monique Proulx, L’assassiné de l’intérieur by Jean-Jacques Pelletier, La mort en friche by Éric Fourlanty and Sans cœur et sans reproche by Monique Proulx. This part aims at showing the impact of these processes in the creation of a continuity effect and how they can be considered as modalities of communication between texts.