Aux XVIIIe et XIXe siècles, les historiens des sciences associaient généralement Francis Bacon et Galilée pour leur rôle dans l’émergence de la science moderne, mais, à la fin du XIXe et au début du XXe siècle, la Révolution scientifique fut identifiée de manière stricte à la construction de la physique mathématique, ce qui eut souvent pour conséquence de rejeter Bacon hors de l’histoire des sciences. Nous reprenons l’étude conjointe de ces deux auteurs pour mesurer quelle est exactement la nature de leur divergence. Dans la première partie de notre travail, nous abordons les questions cosmologiques. Sur quels arguments Galilée fonde-t-il sa défense publique du copernicianisme entre 1610 et 1616, jusqu’à la première condamnation de l’opinion copernicienne par l’Eglise Catholique ? Pour quelles raisons Bacon, qui suit cette campagne copernicienne, rejette-t-il la plupart des découvertes astronomiques de Galilée ? Pourquoi Bacon, tout en réussissant à percevoir le caractère (trop peu) systématique du géocentrisme, refuse-t-il l’héliocentrisme ? Dans la deuxième partie de notre travail, nous abordons les questions relatives à la méthode, ainsi que les théories de la matière et du mouvement. Quel est le rôle de la perception sensible et la fonction des mathématiques dans les théories de Bacon ? Quelle est la signification de sa théorie du mouvement, qui multiplie les objets d’étude en proposant une typologie des différents mouvements concrets, alors que la physique mathématique tend à réduire tout déplacement au seul mouvement linéaire inertiel ? Quelle est la fonction de l’atomisme mathématique de Galilée ? Dans quelle mesure sa science du mouvement se distingue-t-elle de l’approche baconienne ? La différence fondamentale entre la science galiléenne et la démarche de Bacon consiste, selon nous, dans la nature des expériences et des observations qui sont convoquées, ainsi que dans le type d’abstraction que ces deux auteurs veulent conférer à la philosophie naturelle. / During the eighteenth and nineteenth centuries, historians of science usually considered that Francis Bacon and Galileo had respectively played their role in the merging of modern science, but, at the end of the nineteenth and the beginning of the twentieth century, Scientific Revolution has been strictly reduced to the elaboration of mathematical physics, which had for consequence to exclude Bacon from the history of science. Our aim is to underline the exact nature of the difference between those two authors. In the first part, we deal with the cosmological problems. What arguments did Galileo produce to sustain his public commitment for the Copernican system, from 1610 to 1616, until the first condemnation of copernicanism by the Roman Church ? For what reasons did Bacon reject most of Galileo’s astronomical discoveries ? Why Bacon, who clearly perceived the fact that the geocentric theory lacked systematic character, refused heliocentrism ? In the second part, we deal with the methodological questions, we analyse matter theories and the science of motion. What is the role of sense perception and what is the fonction of mathematics in Bacon’s theories ? What is the significance of his theory of motion, which multiplies the objects of study, proposing a typology of concrete movements, while mathematical physics aims at reducing any motion to the rectilinear inertial movement ? What is the fonction of the mathematical atomism proposed by Galileo ? In what measure does his science of motion distinguish from the baconian approach ? We think that the fondamental difference between the science of Galileo and the theories of Bacon consists in the nature of the experiments and observations used, and in the type of abstraction they are looking for in natural philosophy.

L'étude des variations de l'activité solaire et de ses effets sur les environnements climatiques reste une question ouverte, en dépit des nombreux efforts des chercheurs dans les différents domaines de la science. Par ailleurs, l'activité solaire est notamment un aspect important pour comprendre les relations Soleil-Terre et l'espace interplanétaire. Son étude nécessite différents types d'approches basées sur de nombreux modèles physiques. Le sujet de cette thèse est l'étude des influences possibles des perturbations planétaires sur l'activité solaire.Dans cette thèse, on a d'abord rappelé quelques connaissances générales sur les observations solaires, qui consistent à compter le nombre de taches solaires observées à la surface du Soleil. Les observations ont commencé au début du XVIIème siècle et se poursuivent actuellement. L'activité solaire est ainsi mesurée par le nombre de taches solaires. La physique solaire et les différentes approches pour expliquer les relations entre les planètes et le Soleil sont aussi brièvement évoquées.On a ensuite tenté d'étudier le comportement de l'activité solaire à court, moyen et long terme en utilisant l'analyse en fréquences pour déterminer les principales périodes solaires connues. L'analyse en fréquences permet ainsi de reconstruire une solution pour l'activité solaire, qui reproduit son évolution à long terme. On a vérifié la correspondance de cette solution avec les données d'activité solaire ainsi qu'avec les relevés géologiques de radioisotopes. Les minima et maxima de l'activité solaire reconstruite par l'analyse en fréquences sont aussi en bon accord avec les évènements géologiques connus. De nombreux travaux ont cherché à expliquer les influences directes ou partielles, extérieures (planètes,...) ou intérieures (dynamo,...) sur les variations de l'activité solaire. Dans ce travail, on a cherché à voir si une partie des variations observées de l'activité solaire pouvait être expliqué par la théorie des perturbations planétaires. Les possibles marées planétaires, qui influencent les variations du cycle solaire, sont également étudiées. On a ainsi mis au point un modèle dynamique plus réaliste pour décrire l'effet de marée exercé par les perturbations planétaires sur la déformation de la surface non sphérique du Soleil et qui peut moduler partiellement son activité. On s'intéresse uniquement aux effets dynamiques des planètes sur le Soleil et le modèle ne prend ainsi pas en compte leurs processus physiques internes. Le Soleil a été considéré comme un corps triaxial homogène et les planètes comme des points matériels.La variation des coefficients du potentiel induit par l'effet des marées solides a été calculée en utilisant les dernières éphémérides planétaires INPOP, qui sont transformées pour correspondre au repère de référence ici considéré. Le calcul des expressions semi-analytiques des coefficients de déformation du potentiel a été effectué. Ainsi, les estimations des effets des marées planétaires de chacune des planètes ainsi que l'effet total résultant ont été comparées aux observations de l'activité solaire et à l'évolution de l'activité solaire obtenue par l'analyse en fréquences. Enfin, la corrélation entre les déformations de la surface du Soleil et les variations de l'activité solaire est discutée. / The causes of solar variations and their impact on climatic environments have been andstill are the subject of large debate. The possible influence of planetary perturbations on thesolar cycles have also been recently the subject of multiples controverses. The goal of thepresent thesis is to provide some insight on this problem by a new computation of the planetaryperturbations on the Sun, at short, middle and and long time scales.At first, we describe our current understanding of the physical causes of the solar activityand their major observable manifestations, such as the sun spots records. We provide somehistorical background for the numerous records of solar activity proxies. We also review thedifferent approaches to explain the solar planetary relationships through an analysis of thepublished literature.The main purpose of the present work is to study the possible influence of the planetarygravitational perturbations on the solar cycles. In a first part, we analyse the short, middle andlong term solar activity behavior by using the quasiperiodic approximations provided by thefrequency map analysis method to determine the main periodicities of the solar cycles. Thisallows us to provide some reconstruction of the long timescale changes of solar activity variation.The reconstructed activity series are compared with the observed solar activity data and thelong term natural archives such as radioisotopes proxies. The reconstructed series still preservethe well recorded historical grand minima and maxima events and provide us some extendeddata for the study of the long timescale evolution of solar cycles.There has already been some attempts to explain the direct or partial influences of anexternal (e.g., the planets ) or an internal (e.g., its dynamo) effects on the solar changes. In thepresent work, we investigate the planetary tidal influence on solar cycle variations. We havedeveloped a realistic dynamical model for describing the tidal effect exerted by the perturbationof the planets of the Solar system on the deformation of the non-spherical Sun’s surface whichmay partially modulate its activity variations. The model is limited to the dynamical effects ofthe planets on the Sun and do not take account any physical interior process of the Sun. TheSun is considered as an homogeneous three axial non spherical body.The variations of the potential coefficients induced by the effects of body tides are com-puted, using the last INPOP planetary ephemerides and the long term solutions La2004. Thesemi-analytical expressions of the deformation coefficients of potential are derived. Thus, theestimations of the planetary tides effects of each planets and their combinations are comparedto the solar activity records and their reconstructed series. Hence, the correlations between thevariations of the deformation of Sun’s surface and its activity records are discussed.

Le rayonnement atmosphérique appelé nightglow est un phénomène se produisant à haute altitude (environ 90 km). Il consiste en l’émission d’un rayonnement suite à la désexcitation de certaines molécules et atomes (OH, Na, O2 et O). Il se répartit sur une large gamme spectrale, en particulier dans l’infrarouge et se propage jusqu’au niveau du sol. Le rayonnement nightglow constitue un marqueur important pour la haute atmosphère, permettant de remonter à la température, mais également à de nombreux phénomènes dynamiques comme les marées atmosphériques ou les ondes de gravité. Sa propagation au niveau du sol permet l’éclairage de scène terrestre et ainsi la vision nocturne à l’aide de caméras proche infrarouge. Afin de mieux connaître les fluctuations de ces émissions en fonction du temps à différentes échelles et en différents lieux sur la planète, la thèse s’est axée sur une étude observationnelle et une étude théorique. L’étude observationnelle a produit une climatologie à grande échelle par l’extraction du rayonnement issu des données de l’instrument GOMOS. Les campagnes de mesures réalisées au sol ont quant à elles mis en avant certains aspects dynamiques importants comme les marées et les ondes de gravité. Pour reproduire le rayonnement nightglow, il a été nécessaire de modéliser les réactions chimiques des nombreuses espèces présentes à haute altitude, le chauffage, la photodissociation de certaines molécules par le rayonnement solaire et la propagation du rayonnement vers le sol. Certains processus dynamiques ont été inclus comme la diffusion moléculaire, la diffusion turbulente et une paramétrisation des marées. Enfin, les résultats du modèle sont comparés aux observations satellitaires ainsi qu’au niveau du sol et des tests de sensibilité sont effectués pour estimer la réponse du rayonnement aux différents modules du modèle. / The nightglow is an atmospheric radiation which occurs at high altitude (around 90 km). It comes from the desexcitation of specific molecules and atoms (OH, Na, O2 and O). It spreads over a wide spectral band, especially in the infrared and propagates to the ground level. The nightglow emission is an important mark for the high atmosphere, as it allows the retrieval of the temperature and many dynamic processes such as atmospheric tides or gravity waves. Its propagation to the ground level allows the illumination of terrestrial scene and therefore the night vision with the use of near infrared cameras. In order to have a better knowledge of the emission fluctuations as a function of time for various scales and at various locations, the work is focused on an observational and theoretical study. The observational study produced large scale climatology with the extraction of nightglow emission from GOMOS data. On the other hand, ground measurements highlighted some dynamical aspects such as tides and gravity waves. To model the nightglow emission, it has been necessary to take into account the chemical reactions of the species available at high altitude, the heating, the photodissociation process and the propagation of the emission to the ground. Selected dynamical processes have been included, such as the molecular and turbulent diffusion, and a tide parameterization. Finally, the results of the model are compared to the satellite and ground observations and sensitivity tests are run to estimate the response of the emission to the various modules of the model.

Nous avons développé, et évalué en détail, un nouveau prototype d'inclinomètre longue base à niveaux hydrostatiques appelé " wth2o ". Ce système, aux principes particulièrement simples grâce à l'absence de pièces mécaniques mobiles, présente une grande fiabilité et une excellente stabilité (dérive linéaire de 0.05 µrad par mois). Sa haute résolution jusque dans la gamme des ondes sismiques longues périodes (où, par exemple, la résolution est meilleure que 0.001 masec, soit 5. 10-12 rad), et son niveau de bruit très bas, ont permis d'obtenir des résultats d'analyses harmoniques de marées terrestres (5 ans d'enregistrements) en excellent accord avec les modèles, et dont les écarts quadratiques moyens sont les plus bas de toutes les mesures inclinométriques réalisées au Laboratoire de Géodynamique de Walferdange (Luxembourg). A titre d'exemple, l'amplitude de l'onde M2 est déterminée avec une incertitude de seulement 0.003 masec, tandis que sa phase est déterminée avec un EQM de 0.028°, ce qui correspond à une incertitude de seulement 3.3 secondes. Cet instrument permit également d'observer des phénomènes rarement mesurés avec ce type d'appareil, tel les modes sphéroïdaux et toroïdaux les plus graves des oscillations libres de la Terre excitées par le séisme du Dénali (Mw 7.9) en novembre 2002, ou les passages successifs des ondes de Love jusqu'à G7, correspondant à 3 révolutions de ces ondes de surface autour du globe. Il fut également possible de séparer pour la première fois dans une analyse harmonique de marée terrestre inclinométrique, les constituants des groupes ter- et quater-diurnes. Ces très petites ondes enregistrées sont vraisemblablement liées aux ondes de marées océaniques propres aux eaux peu profondes présentes en Mer du Nord. Les modèles théoriques détaillés de cet appareil (comprenant des composantes relatives à l'amortissement produit par l'écoulement des fluides entre les électrodes des capteurs capacitifs) ont permis de dériver les solutions des équations du mouvement en composante inclinométrique et accélérométrique. De ces solutions furent tirées les formes théoriques des fonctions de transfert de l'appareil. Ces fonctions de transferts furent comparées avec succès aux mesures expérimentales de la réponse en fréquence. Grâce aux formes analytiques des fonctions de transfert en composante inclinométrique et accélérométrique qui sont données dans le présent travail, il est possible de calculer les caractéristiques géométriques optimales pour la construction d'un prototype devant répondre aux besoins particuliers d'une nouvelle application. Une étude originale des effets de ménisques (déformations de l'interface des fluides au contact de la paroi solide des pots) a montré que, s'ils n'ont pas d'influence sur les mesures en mode différentiel, ils peuvent par contre introduire des erreurs de plusieurs pour-cent sur l'estimation de la sensibilité par déplacement d'une quantité de liquide supposée connue. Cette erreur, ne dépendant que des propriétés physico-chimiques des fluides et matériaux en contacts, provient des variations de volumes de liquide contenu dans les ménisques lors des mouvements des interfaces. Si ces mouvements sont effectués lors des étalonnages sans que la ligne de contact ne se déplace, ces erreurs [en %] seront indépendantes du volume déplacé. Ces erreurs ne sont pas particulières à notre instrument mais peuvent affecter les étalonnages réalisés de la sorte pour tout inclinomètre à niveaux hydrostatiques, quel que soit le principe de mesure de l'instrument (mesures différentielles de pression, positionnement de flotteurs etc…). / We developed and evaluated a new prototype of long base water-tube tiltmeter named "wth2o". This system, particularly simple by the absence of moving parts, showed a great reliability and a fairly high stability (linear drift rate of 0.05 µrad/month). We analyzed a 5 years-long data set of Earth tides measurements performed in the Underground Laboratory for Geodynamics in Walferdange (Luxemburg). Its high resolution up to the long-period seismic band (where for instance the resolution is better than 0.001 masec, or 5. 10-12 rad) and its very low noise rate enabled us to obtain results in excellent accordance with the models, with the lowest root mean squares among all the results obtained with other tiltmeters in Walferdange. For instance, the amplitude of the M2 wave is estimated with a RMS as small as 0.003 masec and its phase is determined with an uncertainty below 0.028°, which represents 3.3 seconds only. With the "wth2o" we have also observed some events rarely measured with a water-tube, such as the gravest toroidal and spheroidal modes of the Earth free oscillations excited by the Mw 7.9 Denali earthquake or the successive passages of Love waves (up to G7) circling the globe. For the first time in an analysis of tilt Earth tide measurements, it was possible to separate the small constituents of the ter- and quater-diurnal band. The presence of these very small waves is most likely due to the effects of the shallow-water tides known to be remarkable in the North Sea. Theoretical models of this instrument (taking into account the damping produced by the liquids' flow between the plates of the capacitive sensors) allowed to obtain the solutions of the equations of motion for tilt as well as for acceleration. From these solutions we were able to produce very accurate theoretical transfer functions, as confirmed by the successful comparison with observed frequency responses. Thanks to the analytical tilt and acceleration transfer functions given in the present document it is possible to calculate the best geometrical characteristics for the construction of a new prototype having to respond to specific requirements of a new application. A new extended study of the menisci effects (deformations of the interface of the fluids in contact with the solid wall of the end vessels) showed that they do not influence the differential measurements but they could introduce errors of a few percents in the calibration factor when this factor is evaluated by the displacement of a "known" volume of liquid. This error depends only on the physical and chemical properties of the fluids and solids put in contact. It is due to the variation of volume of liquid trapped in the menisci while the interface is moving up- or downwards. If these interface movements are made without displacing the contact line, the errors [in %] will remain the same whatever the displaced volume of liquid could be. These errors can not only affect our results but can also be found in the calibration procedure of any kind of water-tube (central differential pressure, float positioned etc…).

Au Québec, l'ancien droit français est applicable pour définir les droits de propriété en milieu hydrique. Pour la délimitation foncière des eaux de marée de l'estuaire et du golfe du Saint-Laurent, les tribunaux ont généralement tenu compte de la règle des plus hautes marées de mars, initialement mise en place dans l'Ordonnance de la Marine de 1681. Depuis 2004, en milieu naturel, les arpenteurs-géomètres du Québec ont également l'obligation de s'en remettre exclusivement aux données marégraphiques pour déterminer la cote altimétrique des plus hautes marées de mars. Dans cette étude, nous faisons d'abord le constat que la règle des plus hautes marées de mars demeure peu documentée bien qu'elle soit très ancienne. Nous cherchons ensuite à établir de manière plus précise la signification de cette règle et à vérifier si son application actuelle au Québec respecte réellement les principes de l'ancien droit français. Pour atteindre ces objectifs, nous avons choisi de déterminer et de comparer les valeurs prises, au Québec et en France, par six indicateurs que nous avons jugés fondamentaux. Une analyse quantitative a d'abord été réalisée afin de déterminer les valeurs de trois indicateurs reliés à la signification, à l'homogénéité et à la possibilité de valider factuellement le critère des plus hautes marées de mars tel qu'il est défini dans les Instructions générales d'arpentage. Nous avons ensuite procédé à une analyse qualitative de la règle des plus hautes marées de mars afin de comparer pour les deux territoires, les principes de délimitation, les méthodes techniques utilisées et le domaine d'application de cette règle. Cette recherche nous a permis de documenter méthodiquement la règle des plus hautes marées de mars, d'identifier certaines particularités du cadre québécois de délimitation des eaux de marée et de soulever certaines questions qui ne sont pas nécessairement abordées dans la doctrine récente du Québec. / In Québec, the old French law is applicable to define water and riparian rights. For the delineation of the tidal waters of the estuary and gulf of St. Lawrence, the courts have generally considered the rule of the highest March tides, initially established in the Ordonnance de la Marine of 1681. Since 2004, in a natural environment, Québec land surveyors are also required to rely exclusively on tide gauge data to determine the elevation of the highest March tides. In this study, we first note that the rule of the highest tides of March remains poorly documented, even though it is very old. We then seek to establish more precisely the meaning of this rule and to verify whether its current application in Québec really respects the principles of the old French law. To achieve these objectives, we chose to determine and compare the values taken, in Québec and in France, by six indicators that we considered to be fundamental. A quantitative analysis was first performed to determine the values of three indicators related to the significance, the homogeneity and the possibility of factual validation of the criterion of the highest March tides as defined in the Instructions générales d'arpentage. We then conducted a qualitative analysis of the highest March tides rule to compare for both jurisdictions, the principles of delineation, the technical methods used and the area of application of this rule. This research has allowed us to methodically document the rule of the highest March tides, to identify specific features of the Québec framework for the delineation of tidal waters and to raise various questions that are not necessarily addressed in recent Québec doctrine.

Une grande quantité d'énergie est présente dans les mouvements de rotations propre et orbitale des planètes. Des forçages harmoniques tels que les déformations de marées, la précession ou la libration peuvent en convertir une partie pour générer des écoulements dans les couches fluides d'une planète. Ces écoulements restent largement méconnus même s'ils sont importants pour contraindre des modèles d'intérieur planétaire ou expliquer la présence de champs magnétiques dans certains astres.Dans cette thèse, nous étudions les mécanismes engendrés par ces forçages en combinant une approche théorique, expérimentale et numérique et soulignons la généricité des phénomènes observés. L'étude d'un forçage de libration longitudinale, i.e. des oscillations de la vitesse de rotation d'un astre, montre la présence d'un écoulement zonal généré par des interactions non-linéaires dans les couches visqueuses. Nous étudions ensuite l'instabilité qui apparaît à la paroi pour des amplitudes de libration suffisantes et qui peut transférer de l'énergie vers le volume du fluide. Finalement, une étude expérimentale de forçage de marées dans une sphère met en évidence que l'excitation directe d'ondes inertielles induit un écoulement zonal intense et localisé. Cet écoulement peut se déstabiliser par une instabilité de cisaillement et générer un écoulement turbulent dans tout le volume.Pour finir, nous considérons la pertinence de ces résultats pour des applications géo-/astrophysiques, telles que l'étude des océans internes sous la surface de glace des satellites joviens Ganymède, Encelade et Europe. / A huge amount of energy is stored in the spin and orbital motions of any planet. Harmonic forcings such as libration, precession and tides are capable of conveying a portion of this energy to drive intense three-dimensional flows in liquid layers of planetary bodies. The generated flows remain largely unknown even if they are important to constraint model of planetary interior or to explain the presence of magnetic fields in some astrophysical bodies.In this thesis, we study the mechanisms induced by these forcings by combining theoretical, experimental and numerical approaches and we highlight the genericity of the observed phenomena. The study of a longitudinal libration forcing, corresponding to oscillations of the rotation rate of a planet, shows the presence of a mean zonal flow generated by non-linear interactions in the viscous layers. We then study the instability which appears at the outer boundary at sufficiently large libration amplitude or small Ekman number and which can transfer energy to the bulk of the fluid. Finally, an experimental study of tidal forcing in a sphere shows that the nonlinear self-interaction of excited inertial waves may drive an intense and localised axisymmetric jet, which becomes unstable at low Ekman number following a shear instability, generating space-filling turbulence.To conclude, we consider the relevance of these results to geo-/astrophysical applications, such as the subsurface oceans of the icy satellites Ganymede, Enceladus or Europa.

L'instabilité elliptique peut apparaître dès qu'un écoulement présente des lignes de courant elliptiques. Sa prise en compte en géo- et astrophysique pose de nombreuses questions qui constituent la motivation principale de ce travail théorique, numérique et expérimental. Après une introduction aux écoulements tournants, le chapitre 1 présente les trois forçages mécaniques qui seront considérés dans ce travail: les marées, la précession et la libration. Le chapitre 2 présente les premières simulations de l'instabilité en géométrie ellipsoïdale, qui nous permettent d'obtenir des lois d'échelles la caractérisant. La section 2.4 montre que la présence simultanée de marées et de libration est susceptible d'exciter une instabilité elliptique au sein des astres synchronisés. La section 2.5 développe et valide une théorie analytique sur l'interaction des marées et de la précession. La section 2.6 démontre que l'instabilité elliptique peut se développer à partir d'écoulements convectifs ou stratifiés. Le chapitre 3 s'intéresse à la magnétohydrodynamique (MHD) de l'instabilité. De nouveaux résultats sur l'aspect inductif de l'instabilité sont obtenus et validés numériquement. Une partie expérimentale liée à ce travail est ensuite décrite, basée sur un dispositif MHD. Après une étude de l'instabilité sous champ, le dispositif est modifié afin de mettre en place une dynamo synthétique. Le chapitre 4 étudie la présence de l'instabilité elliptique au sein de planètes, lunes et étoiles connues. Le cas particulier de la Lune est d'abord considéré et un scénario, basé sur l'instabilité elliptique, est proposé puis évalué pour expliquer la dynamo lunaire primitive. Les astres telluriques sont ensuite considérés dans un cadre plus général, et une étude de stabilité adaptée montre que l'instabilité est possible sur la Terre primitive, Europe et trois exoplanètes (55CnCe, CoRoT-7b et GJ1214b). Enfin, la possible existence de l'instabilité au sein de certains systèmes extra-solaires est considérée.

La détection et la caractérisation d'exoplanètes apparaissent clairement comme des thèmes centraux de l'observation astronomique pour les années à venir. Les projets spatiaux ou au sol sont nombreux (HARPS, CoRoT, Kepler, JWST, SPHERE...), mais les études théoriques visant à l'analyse et à la compréhension des données recueillies et à venir sont nécessaires. Durant cette thèse j'ai étudié divers processus physiques affectant la structure interne et l'évolution des planètes géantes, aussi bien au sein, qu'à l'extérieur de notre système solaire. J'ai notamment modélisé en détail: -L'impact de l'irradiation intense émise par l'étoile sur l'atmosphère d'une planète à faible distance orbitale, et l'effet induit sur l'évolution interne de cette planète. -Le couplage par dissipation de marée de l'évolution orbitale et thermique d'une planète interagissant avec sa proche étoile parente. -L'effet de la déformation due aux marées sur les paramètres observables d'une planète en transit grâce au suivi photométrique de son passage devant l'étoile. -L'incidence sur la structure et l'évolution d'une diminution de l'efficacité du transport de chaleur par convection due à un gradient d'éléments lourd dans l'enveloppe gazeuse d'une planète géante, conduisant au phénomène de convection double-diffusive. A travers l'étude des ces divers processus, j'ai développé différents modèles analytiques et codes numériques qui sont à la fois flexibles et robustes, et qui permettent maintenant d'étudier certaines propriétés des nouveaux objets substellaires détectés à mesure qu'ils sont découverts.

La détection et la caractérisation d'exoplanètes apparaissent clairement comme des thèmes centraux de l'observation astronomique pour les années à venir. Les projets spatiaux ou au sol sont nombreux (HARPS, CoRoT, Kepler, JWST, SPHERE...), mais les études théoriques visant à l'analyse et à la compréhension des données recueillies et à venir sont nécessaires. Durant cette thèse j'ai étudié divers processus physiques affectant la structure interne et l'évolution des planètes géantes, aussi bien au sein, qu'à l'extérieur de notre système solaire. J'ai notamment modélisé en détail: -L'impact de l'irradiation intense émise par l'étoile sur l'atmosphère d'une planète à faible distance orbitale, et l'effet induit sur l'évolution interne de cette planète. -Le couplage par dissipation de marée de l'évolution orbitale et thermique d'une planète interagissant avec sa proche étoile parente. -L'effet de la déformation due aux marées sur les paramètres observables d'une planète en transit grâce au suivi photométrique de son passage devant l'étoile. -L'incidence sur la structure et l'évolution d'une diminution de l'efficacité du transport de chaleur par convection due à un gradient d'éléments lourd dans l'enveloppe gazeuse d'une planète géante, conduisant au phénomène de convection double-diffusive. A travers l'étude des ces divers processus, j'ai développé différents modèles analytiques et codes numériques qui sont à la fois flexibles et robustes, et qui permettent maintenant d'étudier certaines propriétés des nouveaux objets substellaires détectés à mesure qu'ils sont découverts. / The detection and characterization of extrasolar planets clearly appears as one of the main goals of observational astronomy for the coming years. Space and ground project are numerous, but theoretical studies aimed at analyzing and understanding available and future data are needed. During this thesis, I study various physical processes affecting the internal structure and evolution of both solar, and extrasolar giant planets. In particular I investigate : -the impact of the intense stellar irradiation received by a close in planet on its subsequent internal evolution. This allows me to quantify the radius anomaly of bloated Hot Jupiters and to constrain their internal composition. -the tidal and centrifugal distortion of a fluid planet. By using both analytical and numerical models, I show how non-sphericity of the planet affects transit measurements, yielding an underestimation of its radius. -how the presence of double-diffusive convection caused by a heavy elements gradient in the gaseous envelope of a planet can decrease the efficiency of its internal heat transport, and affect its structure and evolution. -the coupling between the orbital and the thermal evolution of a planet arising from the strong star-planet tidal interaction. Subsequently, I find that tidal heating alone is not a viable explanation for the observed radius anomaly of transiting planets. Through these different studies, I developed various analytical models and numerical codes that are both flexible and robust, and which now allow one to study the properties of new extrasolar planets and brown dwarfs as they are discovered.

Les géomètres de la section Survey de l’Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire (CERN) utilisent le nivellement hydrostatique HLS pour effectuer des alignements verticaux précis. Le HLS atteint des précisions micrométriques, ce qui lui permet d’être utilisé pour les expériences à but de physique fondamentale comme le Large Hadron Collider (LHC). HLS mesure certes des déformations qui ont pour conséquence de désaligner tout accélérateur de particules lié au sol, mais il mesure également d’autres phénomènes aux caractéristiques bien particulières. Parmi ces phénomènes mesurés, les marées terrestres représentent une part très largement majoritaire du signal. Leur effet sur les mesures HLS est périodique et engendre une inclinaison longue base qui n’aboutit pas au désalignement relatif des aimants constitutifs d’un accélérateur. Les objectifs de ce doctorat sont de pouvoir prédire les effets ne perturbant pas l’alignement relatif d’un accélérateur de particules et ainsi corriger les mesures HLS de ces signaux. En effet, les tolérances planimétrique et altimétrique à respecter dans le domaine des accélérateurs de particules sont de plus en plus serrées. Par exemple, le Compact Linear Collider (CLIC), aujourd’hui à l’étude de faisabilité, nécessite une précision d’alignement à 3σ de 10 μm dans une fenêtre glissante de 200 m selon les directions transversale et verticale. Le HLS est candidat pour assurer cet alignement vertical mais l’amplitude de marée est d’environ +/-20 μm à 200 m, rendant nécessaire la prise en compte de ce phénomène longue base pour que l’instrumentation réponde aux besoins du CLIC. Ce doctorat est inspiré des travaux déjà réalisés sur les inclinomètres longue base et décrit les effets mesurés par HLS afin de classer ces phénomènes selon qu’ils désalignent ou non un accélérateur de particules. Enfin, les outils et modèles pour prédire les effets maitrisables sont utilisés pour anticiper les différents signaux mesurés par les HLS installés au CERN. / The surveyors of the Large Scale Metrology section of the European Organization for Nuclear Research (CERN) use hydrostatic levelling systems (HLS) to perform precise vertical alignment measurements. The HLS achieves micrometer accuracy, which allows it to be used for the fundamental physics experiments such as the Large Hadron Collider (LHC). An HLS measures the deformations that lead to the misalignment of any particle accelerator linked to the ground, but it also measures other phenomena with very particular characteristics. Among these measured phenomena Earth tides form the main part of the signal. Their effect on HLS measurements is periodic and produces a long baseline tilt that does not lead to a relative misalignment of the magnets that constitute the accelerator.The objectives of this doctoral research are to be able to predict the effects which do not disturb the relative alignment of a particle accelerator and to remove these signals from the HLS measurements. Indeed, the horizontal and vertical positioning tolerances to be respected in the realm of particle accelerators are becoming tighter and tighter. For example, the Compact Linear Collider (CLIC), currently the object of a feasibility study, requires a 3σ alignment accuracy of 10 μm in a sliding window of 200 m, in both the transverse and vertical directions. The HLS is a candidate for measuring the vertical alignment but the amplitude of the tidal effect is approximately +/-20 μm over200 m, making it necessary to take into account this long baseline phenomenon for the instrument to meet the CLIC requirements.This doctoral thesis is inspired by previous work on the long baseline tiltmeters and describes the effects measured by HLS in order to classify the measured phenomena according to whether they could produce a misalignment of a particle accelerator or not. Finally, the tools and models to predict those effects that are well understood are used to anticipate the different signals measured by HLS installed at CERN.