京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第21579号 / 理博第4486号 / 新制||理||1644(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科地球惑星科学専攻 / (主査)教授 橋口 浩之, 教授 塩谷 雅人, 教授 秋友 和典 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DGAM

The GPS radio occultation technique is used to study sporadic E (Es) layer plasma irregularities of the Earth’s ionosphere on a global scale using COSMIC/FORMOSAT-3 satellite constellation GPS signal-to-noise ratio (SNR) profiles. The maximum deviation from the mean SNR is attributed to the height of the Es layer. Es are produced by ion convergence due to vertical wind shear in the presence of a horizontal component of the Earth magnetic field, while the wind shear is provided mainly by solar tides. Indeed, close correlation between Es and wind shear phases have already been found for the semidiurnal and terdiurnal tidal components. Here, we present the global distribution of quarterdiurnal (QDT) signatures in Es occurrence rates. We find that, in accordance with upward energy flux, negative vertical phase gradients of QDT Es signatures are observed. The maximum signal of QDT Es is found at altitudes above 100 km. In the southern hemisphere, maximum QDT Es occurrence rates are found in winter and during equinoxes. In the northern hemisphere, however, at altitudes above 100 km strong QDT activity is also visible. / Die GPS-Radiookkultationstechnik wird verwendet, um ionosphärische Plasmairregularitäten in Verbindung mit sporadischen E- (Es) Schichten auf globaler Skala zu untersuchen. Verwendet werden Signal-Rauschverhältnis- (SNR-) Profile. Die maximale Abweichung vom mittleren SNR wird der Höhe der Es-Schicht zugeordnet. Es werden durch Ionenkonvergenz aufgrund von vertikaler Windscherung in Anwesenheit einer horizontalen Komponente des Erdmagnetfeldes hervorgerufen, wobei die Scherung hauptsächlich durch solare Gezeiten verursacht wird. Tatsächlich wurden schon früher deutliche Übereinstimmungen zwischen dem Auftreten von Es und den Phasen der halb- und dritteltägigen Gezeiten gefunden. Hier stellen wir die globale Verteilung der vierteltägigen (QDT) Signaturen in Es- Auftretensraten vor. Es zeigt sich dass, in Übereinstimmung mit einem aufwärts gerichteten Energietransport, negative vertikale Phasengradienten der QDT in Es auftreten. Die maximale Auftretenswahrscheinlichkeit liegt bei Höhen oberhalb von 100 km. Auf der Südhemisphäre fällt das Maximum der QDT in Es-Auftretensraten in den Winter, während auf der Nordhemisphäre oberhalb von 100 km auch im Sommer starke QDT-Aktivität zu verzeichnen ist.

Ce projet de thèse porte sur l'étude de la haute atmosphère de Titan à partir de mesures en laboratoire de sections efficaces d'absorption et de l'analyse des données de Cassini-UVIS.La caractérisation de l'instrument et des observations effectuées par UVIS était nécessaire. Les données provenant des canaux ultraviolet lointain (FUV) et ultraviolet extrême (EUV) d'UVIS ont été analysées et corrigées des effets instrumentaux. A partir de l'analyse de huit occultations solaires dans l'EUV, les profils de densité volumique de N2 et CH4 ont été déterminés par une méthode d'inversion avec régularisation. Les températures ont ensuite été obtenues à partir des profils de N2 en supposant une haute atmosphère isotherme. Les occultations stellaires dans le FUV ont été modélisés et une technique de détermination des densités caractérisée. La possibilité de détection de différentes molécules (dont certaines n'avaient jamais été observés par cette technique avant) a été analysée. Puis, en utilisant l'algorithme de minimisation de Levenberg-Marquardt, les profils de densité de colonne pour différents hydrocarbures et de profondeurs optiques pour les aérosols ont été obtenus à partir de données simulés. Les densités de colonne ont été inversées avec une procédure de régularisation afin d'obtenir des profils de densité volumique pour les hydrocarbures et des profils d'extinction pour les aérosols. La procédure a finalement été appliquée à deux occultations stellaires mesurées par UVIS. Les hydrocarbures étudiés sont CH4, C2H2, HCN, C2H4, C4H2, HC3N et C6H6.Les profils issus des occultations stellaires et solaires ont été obtenus pour différentes dates et des différents lieux. Les profils et les températures dérivés ont donc été analysés en fonction des variables géographiques et temporelles : latitude, longitude, date d'observation, etc. La variabilité atmosphérique est discutée à la lumière de ces résultats.Le benzène (C6H6), une molécule détectée dans l'atmosphère de Titan, est particulièrement importante car elle est considéré comme intermédiaire entre le gaz et la formation des particules solides. Des mesures de l'absorption du benzène dans le domaine ultraviolet, à des températures qui couvrent une gamme de température allant de l'ambiante à 215 K, ont été réalisées dans différentes installations internationales. A partir de ces mesures, la section efficace d'absorption du benzène a été déterminée et analysée en termes des transitions observées et en fonction de la température de mesure. Ces résultats ont été utilisés dans le calcul d'abondance de C6H6 dans la thermosphère de Titan comme indiqué dans les paragraphes précédents.En résumé, l'analyse des observations UVIS présentées contribuent à la caractérisation de la haute atmosphère à travers des profils de N2, de températures thermosphériques et des profils de différents hydrocarbures et nitrile. Ces données d'observation aideront à contraindre les modèles photochimiques. Les profils d'abondance donnés en fonction de différentes coordonnées géographiques et temporelles pourront être utilisés pour étudier plus avant la variabilité atmosphérique. Les résultats de ce travail aideront donc à la compréhension de la composition et la dynamique de l'haute atmosphère de Titan. Cette connaissance, combinée avec des informations sur la basse atmosphère et la surface de Titan, aidera à comprendre l'évolution de molécules organiques dans ce corps céleste abiotique voisin.Les résultats de ce travail aideront donc à la compréhension de la composition et la dynamique de la haute atmosphère de Titan. Cette connaissance, combinée avec des informations sur la basse atmosphère et la surface de Titan, aidera à comprendre l'évolution de molécules organiques dans ce corps céleste abiotique voisin

The combined observations of a planet’s transits and the radial velocity variations of its host star allow the determination of the planet’s orbital parameters, and most inter- estingly of its radius and mass, and hence its mean density. Observed densities provide important constraints to planet structure and evolution models. The uncertainties on the parameters of large exoplanets mainly arise from those on stellar masses and radii. For small exoplanets, the treatment of stellar variability limits the accuracy on the de- rived parameters. The goal of this PhD thesis was to reduce these sources of uncertainty by developing new techniques for stellar variability filtering and for the determination of stellar temperatures, and by robustly fitting the transits taking into account external constraints on the planet’s host star. To this end, I developed the Iterative Reconstruction Filter (IRF), a new post-detection stellar variability filter. By exploiting the prior knowledge of the planet’s orbital period, it simultaneously estimates the transit signal and the stellar variability signal, using a com- bination of moving average and median filters. The IRF was tested on simulated CoRoT light curves, where it significantly improved the estimate of the transit signal, particu- lary in the case of light curves with strong stellar variability. It was then applied to the light curves of the first seven planets discovered by CoRoT, a space mission designed to search for planetary transits, to obtain refined estimates of their parameters. As the IRF preserves all signal at the planet’s orbital period, t can also be used to search for secondary eclipses and orbital phase variations for the most promising cases. This en- abled the detection of the secondary eclipses of CoRoT-1b and CoRoT-2b in the white (300–1000 nm) CoRoT bandpass, as well as a marginal detection of CoRoT-1b’s orbital phase variations. The wide optical bandpass of CoRoT limits the distinction between thermal emission and reflected light contributions to the secondary eclipse. I developed a method to derive precise stellar relative temperatures using equiv- alent width ratios and applied it to the host stars of the first eight CoRoT planets. For stars with temperature within the calibrated range, the derived temperatures are con- sistent with the literature, but have smaller formal uncertainties. I then used a Markov Chain Monte Carlo technique to explore the correlations between planet parameters derived from transits, and the impact of external constraints (e.g. the spectroscopically derived stellar temperature, which is linked to the stellar density). Globally, this PhD thesis highlights, and in part addresses, the complexity of perform- ing detailed characterisation of transit light curves. Many low amplitude effects must be taken into account: residual stellar activity and systematics, stellar limb darkening, and the interplay of all available constraints on transit fitting. Several promising areas for further improvements and applications were identified. Current and future high precision photometry missions will discover increasing numbers of small planets around relatively active stars, and the IRF is expected to be useful in characterising them.

The molecular compositions of the atmospheres of the giant planets (Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune) are fundamental to understanding the processes which formed these planets and the solar system as a whole. Microwave observations of these planets probe regions in their atmospheres from approximately 0.1 to several bars, a process otherwise unachievable by visible and infrared means. Many gases and various cloud layers influence the millimeter wave spectra of the outer planets; however phosphine and ammonia are the main microwave absorbers at Saturn at pressures less than two bars. Understanding the pressure induced absorption of both constituents at observational frequencies is therefore vital to the analysis of any observational data. Laboratory measurements have been conducted to measure the microwave absorptivity and refractivity of phosphine and ammonia at Ka-band (32-40 GHz) and W-band (94 GHz), under conditions characteristic of the atmosphere of Saturn. The results were used to verify the accuracy of the phosphine formalism created by Hoffman et. al (2001) for use at millimeter wavelengths. Based on the laboratory measurements conducted, new formalisms were also created to express the opacity of ammonia at the measured frequencies. An important method for the study of planetary atmospheres is the radio occultation experiment ??method that uses radio links between Earth, and the spacecraft which passes behind the planet. The Cassini mission to Saturn, which will be conducting such experiments at Ka-band as well as S (2.3 GHz) and X (8.4 GHz) bands, has prompted the development of a radio occultation simulator used to calculate excess Doppler shifts and attenuation profiles for Saturn, utilizing the newest formalisms for phosphine and ammonia. The results indicate that there will be unambiguous detection and profiling of phosphine and ammonia, and predictions are made for the pressures at which loss of signal is anticipated.

Ce travail part du postulat que l’occultation des femmes croyantes au Québec résulte de la combinaison de trois facteurs : la sécularisation de la société, l’idéologie des féminismes de la deuxième vague et les discours patriarcaux propres aux communautés abrahamiques du Québec. À compter de la Révolution tranquille, dans les années soixante, la société québécoise s’est d’abord laïcisée puis sécularisée rapidement. Cette révolution a progressivement éloigné les institutions religieuses des dynamiques politiques, ainsi que du milieu de la santé et de l’éducation. En même temps, la sécularisation a écarté le discours religieux de l’espace public et l’a relégué à l’espace privé, où le discours des femmes croyantes s’est trouvé circonscrit. Parallèlement à ce processus rapide de sécularisation, durant le dernier quart du 20e siècle, se produisait la montée des féminismes de la deuxième vague. Depuis le début du troisième millénaire de l’ère commune, cette deuxième vague a commencé à céder la place à une troisième, mais celle-ci n’est toujours pas dominante en milieu québécois. Il faut mentionner que pour les adhérentes des féminismes de la deuxième vague, religion et féminisme sont incompatibles. Outre la sécularisation et la montée des féminismes de la deuxième vague, le troisième facteur d’occultation demeure toujours la dimension patriarcale traditionnelle des institutions et communautés abrahamiques (juive, chrétienne et musulmane). Leur édification millénaire et leurs processus herméneutiques respectifs, fortement ancrés dans des systèmes patriarcaux, s’ouvrent difficilement à la plupart des innovations suggérées par leurs adeptes féministes. Pour chacune des religions abrahamiques qui font l’objet de cette thèse, une universitaire féministe a été sélectionnée : Norma Baumel Joseph, juive orthodoxe, Denise Couture chrétienne catholique romaine et Samia Amor, musulmane de tradition sunnite. Ce travail cherche à comprendre l’approche herméneutique postmoderne ainsi que les actions préconisées par chacune de ces femmes afin de lutter contre la triple occultation des femmes croyantes. Par la relecture des textes sacrés, ces croyantes, spécialistes de leur tradition religieuse respective, tentent d’innover en matière d’interprétation religieuse pour ouvrir de nouvelles perspectives confrontant les exégèses patriarcales traditionnelles. Leurs approches de croyantes féministes invitent les féminismes du Québec à une ouverture à la pluralité culturelle qui inclurait la pluralité du religieux, tant intra-religieux que multireligieux. Finalement, ces auteures croyantes partagent, pour deux d’entre elles, la pratique du dialogue interreligieux comme piste possible pour redonner aux femmes croyantes une visibilité au sein de la société sécularisée, favorisant ainsi une reconnaissance de la place et des rôles particuliers qu’elles peuvent jouer dans une société québécoise réellement inclusive et égalitaire. / The premise of this thesis is that the concealment of religious women in Quebec is the result of three factors: the secularization of the society, the ideology of the second wave feminism in Quebec, and the patriarchal discourses found in the Abrahamic communities of Quebec. Starting with the Quiet Revolution in the 1960s, Quebec society first laicized its institutions and then quickly secularized socially. At the same time, this secularization process put aside religious discourse from public space and relegated it to the private sphere, where the discourse of religious women was circumscribed. Parallel to this rapid process of secularization, in the last quarter of the 20th century, the rise of second wave feminism took place. Since the beginning of the third millennium, this second wave has started to give way to a third wave, but this latest wave has not yet become dominant in Quebec. It is important to add that for the followers of second wave feminism, religion and feminism are incompatible. Apart from this secularization and the increase in second wave feminism, the third concealment factor still remains the traditional patriarchal dimension of the Abrahamic institutions and communities (Jewish, Christian and Muslim). Their respective millennial edification and hermeneutical processes are deeply anchored in patriarchal systems, making it very difficult to open up to most innovations suggested by their feminist members. For each one of those Abrahamic religions that are the focus of this thesis, a feminist scholar was selected; Norma Baumel Joseph, an Orthodox Jew, Denise Couture, a Roman Catholic Christian, and Samia Amor, a Muslim of Sunni tradition. This work aims to understand the postmodern hermeneutical approach as well as the actions suggested by each one of these women in order to fight against the triple concealment of religious women. By re-reading the sacred texts, these believers, specialists of their respective religious tradition, try to innovate in matters of religious interpretation in order to open up new perspectives that confront traditional patriarchal exegesis. Their approach as religious feminists invite the feminists of Quebec to be more open to a cultural plurality that would include religious plurality, both intra-religiously and multi-religiously. Finally, these religious authors share, for two of v them, the practice of interreligious dialogue as a possible avenue for giving religious women anew a visibility in a secularized society, thus enabling a recognition of the place and particular roles they can play in a Quebec society that is truly inclusive and egalitarian.

This thesis is concerned with the role of internal gravity waves (IGWs) in the stratospheric dynamics and variability demonstrating the effect of spatiotemporal distribution of their activity on the stratospheric dynamics and transport. The first part introduces a theoretical overview of the most recent as well as classical approaches used for description of the wave-mean interaction in the middle atmosphere. Methodology for an IGW analysis from the GPS radio occultation density data is described in the next chapter and the advantages of utilization of density data are listed. The third chapter presents results describing the peculiar dynamics and anomalous IGW activity in the Eastern Asia/Northern Pacific region. An important part is dedicated to a discussion of accuracy limits and usability of different IGW activity proxies. The possible impact of the localized IGW activity is investigated using a mechanistic middle and upper atmosphere model in the last chapter. Sensitivity simulations are used to demonstrate an important role of the spatial distribution of IGW activity for a formation of planetary waves and for the longitudinal variability of the Brewer-Dobson circulation. Implications for the middle atmospheric and climate change research are discussed along with consequences for parameterizations of...

Le présent manuscrit est composé de deux parties relativement indépendantes.La première partie est consacrée au problème de la stéréovision binoculaire, et plus particulièrement au traitement de l'occultation. En partant d'une analyse de ce phénomène, nous en déduisons un modèle de régularité qui inclut une contrainte convexe de visibilité. La fonctionnelle d'énergie qui en résulte est minimisée par relaxation convexe. Les zones occultées sont alors détectées grâce à la pente horizontale de la carte de disparité avant d'être densifiées.Une autre méthode gérant l'occultation est la méthode des graph cuts proposée par Kolmogorov et Zabih. L'efficacité de cette méthode justifie son adaptation à deux problèmes auxiliaires rencontrés en stéréovision, qui sont la densification de cartes éparses et le raffinement subpixellique de cartes pixelliques.La seconde partie de ce manuscrit traite de manière plus générale de deux algorithmes d'optimisation convexe, pour lequels deux variantes accélérées sont proposées. Le premier est la méthode des directions alternées (ADMM). On montre qu'un léger relâchement de contraintes dans les paramètres de cette méthode permet d'obtenir un taux de convergence théorique plus intéressant.Le second est un algorithme de descentes proximales alternées, qui permet de paralléliser la résolution approchée du problème Rudin-Osher-Fatemi (ROF) de débruitage pur dans le cas des images couleurs. Une accélération de type FISTA est également proposée. / This thesis is splitted into two relatively independant parts. The first part is devoted to the binocular stereovision problem, specifically to the occlusion handling. An analysis of this phenomena leads to a regularity model which includes a convex visibility constraint. The resulting energy functional is minimized by convex relaxation. The occluded areas are then detected thanks to the horizontal slope of the disparity map and densified. Another method with occlusion handling was proposed by Kolmogorov and Zabih. Because of its efficiency, we adapted it to two auxiliary problems encountered in stereovision, namely the densification of sparse disparity maps and the subpixel refinement of pixel-accurate maps.The second part of this thesis studies two convex optimization algorithms, for which an acceleration is proposed. The first one is the Alternating Direction Method of Multipliers (ADMM). A slight relaxation in the parameter choice is shown to enhance the convergence rate. The second one is an alternating proximal descent algorithm, which allows a parallel approximate resolution of the Rudin-Osher-Fatemi (ROF) pure denoising model, in color-image case. A FISTA-like acceleration is also proposed.

The objective of this thesis was to select a star for observation and determine the error in the retrieval technique for a rocket experiment to measure lower thermospheric Nitric Oxide in the polar night using stellar occultation technique. These objectives are accomplished by planning the geometry, determining the requirements for observations, window for launch and discussing the retrieval technique. The planning is carried out using an approximated (no drag) and simulated rocket trajectory (provided by NSROC: NASA Rocket Operations Contract). The simulation for the retrievals is done using data from Student Nitric Oxide Explorer. Stars were taken from a catalogue called TD1. Launch times were obtained from the geometry planned resulting from selecting a zenith angle after choosing a maximum occultation height and determining rocket apogee. Window for observing Spica was found to be 20 minutes. The retrieval technique and simulations showed that column densities and volume densities should be retrievable to less than 5% and 20% respectively observing occultation heights 90-120km. The study suggests that choosing a star positioned north w.r.t the observation location gives us more poleward latitudes and larger launch window. Future research can be carried out applying the stellar occultation and retrieval technique to a satellite. / Master of Science

Abstract This thesis studies the ionospheres of the Earth and Mars by combining the observations of versatile instruments providing information on various aspects of the planetary environments. The work on the terrestrial ionosphere focuses particularly on solar wind–magnetosphere–ionosphere coupling, while the work on the Martian ionosphere is based on the development of a new approach to analyse radio-occultation data to retrieve the atmospheric and ionospheric profiles. In the Earth's ionosphere, two papers study the effects of solar wind high-speed streams on the ionospheric F-region peak electron density and on cosmic noise absorption resulting from the precipitation of energetic (>30 keV) electrons into the D region. For the first paper, a modified version of the superposed epoch analysis method, called phase-locked superposed epoch analysis method, was developed. The main finding is that a depletion near the F-region peak takes place in the afternoon and evening sectors during high-speed stream events. This could be explained by an increase in the electron loss rate as a consequence of ion-neutral frictional heating, which enhances the ion temperature and leads to neutral atmosphere expansion. In addition, dayside and post-midnight F-peak electron density increases are observed, probably related to soft particle precipitation. The second study reveals that cosmic noise absorption occurs during up to 4 days after the arrival of a high-speed stream, as substorm-injected energetic electrons precipitate in the midnight to early-afternoon ionosphere, principally at auroral latitudes. A third study reports for the first time observations of a modulation of cosmic noise absorption at periods near 10 s, associated with pulsating aurora. This suggests that the energetic component of the precipitating ux is modulated consistently with the auroral (1–10 keV) energies. At Mars, radio-occultation experiments have been performed by the Mars Express spacecraft since 2004. In this thesis, a new data analysis approach is developed, based on the numerical simulation of radio wave propagation through modelled Martian atmosphere and ionosphere. This approach enables one to overcome limitations inherent in the classical inversion method which has been in use so far. It also gives access to new parameters such as ion density profiles. The new method is tested by analysing the data from two radio-occultation experiments. / Tiivistelmä Tämä väitöskirja tutkii Maapallon ja Marsin ionosfäärejä yhdistämällä useiden eri instrumenttien havaintoja, joilla saadaan tietoa planeettojen ympäristöistä. Maapallon ionosfääriä koskeva työ tutkii aurinkotuuli–magnetosfääri–ionosfäärikytkentää, kun taas Marsin ionosfääriä koskevan työn tavoite on uuden radio-okkultaatiomittauksen data-analyysimenetelmän kehittäminen, joka tuottaa ilmakehän ja ionosfäärin profiileja. Maan ionosfäärin tapauksessa yhdessä julkaisussa tutkitaan nopeiden aurinkotuulivirtausten vaikutuksia F-kerroksen elektronitiheyteen ja toisessa julkaisussa tutkitaan energeettisten (>30 keV) elektronien sateesta johtuvaa kosmisen radiokohinan absorptiota D-kerroksessa. Ensimmäisessä julkaisussa on kehitetty uusi versio data-analyysimenetelmästä, jota kutsutaan vaihelukituksi epookkien superpositiomenetelmäksi. Julkaisun päätulos on, että nopeiden aurinkotuulivirtausten aikana F-kerroksen maksimielektronitiheys pienenee iltapäivän ja illan sektoreilla. Tämä voidaan selittää johtuvan siitä, että ioni-neutraalitörmäysten synnyttämä kitkalämpö kasvattaa ionilämpötilaa ja aiheuttaa lisäksi ilmakehän laajenemisen. Molemmat prosessit kasvattavat elektronien häviönopeutta. F-kerroksen elektronitiheysmaksimi puolestaan kasvaa sektorilla, joka ulottuu keskiyöstä aamun kautta keskipäivään, ja tämä johtuu matalaenergeettisestä elektronisateesta. Toisessa julkaisussa havaitaan, että lisääntynyt kosmisen radiokohinan absorptio kestää jopa neljä päivää nopean aurinkotuulivirtauksen saavuttua Maan kohdalle. Tämä johtuu siitä, että alimyrskyitse injektoidut energeettiset elektronit satavat keskiyön ja aamun ionosfääriin, pääasiassa revontuliovaalin alueella. Kolmas julkaisu raportoi ensimmäistä kertaa havainnon sykkiviin revontuliin liittyvästä kosmisen radiokohinan absorptiosta n. 10 s jaksollisuudella. Tämä osoittaa, että elektronivuon energeettinen komponentti on moduloitu samalla jaksollisuudella kuin revontulielektronien energiat (1–10 keV). Marsissa on tehty radio-okkultaatiomittauksia vuodesta 2004 saakka Mars Express -luotaimen avulla. Vaitoskirjassa on kehitetty uusi datan analyysimenetelmä, joka perustuu numeeriseen simulointiin radioaaltojen etenemisestä Marsin ilmakehässä ja ionosfäärissä. Tämän lähestymistavan avulla vältetään tähän asti käytetyn klassisen inversiomenetelmän rajoitukset. Lisäksi menetelmä tuottaa uusia parametrejä kuten ionitiheysprofiileja. Uutta menetelmää testattiin tulkiten kahden radio-okkultaatiomittauksen aineistoa. / Résumé Le travail présenté dans ce manuscrit de thèse s'articule autour de l'étude des ionosphères terrestre et martienne. Une approche multi-instrumentale est adoptée afin de combiner des observations permettant de mettre en perspective des manifestations de phénomènes physiques de natures différentes mais intervenant dans un même contexte global. Le travail doctoral comporte également un volet modélisation. Le manuscrit de thèse consiste en une partie introductrice à laquelle sont adossées cinq publications dans des revues scientifiques à comité de lecture. La partie introductrice de ce manuscrit de thèse a pour objectif de présenter le contexte scientifique sur lequel est basé le travail doctoral. Un premier chapitre passe en revue les principaux aspects théoriques dans lesquels s'inscrivent les études dont les résultats sont publiés dans les cinq articles. Les atmosphères et ionosphères de la Terre et de Mars y sont succinctement décrites, de même que les interactions entre ces planètes et le vent solaire, comprenant notamment la formation de magnétosphères. Les deux chapitres suivants présentent les instruments dont sont issues les données utilisées dans ce travail doctoral ainsi que les méthodes d'analyse des données. Le quatrième chapitre résume les principaux résultats obtenus autour des trois grandes thématiques abordées au cours de cette thèse. Enfin, des pistes quant à la continuation potentielle du travail présenté dans ce manuscrit de thèse sont évoquées en conclusion. Le premier article porte sur une étude statistique des effets des courants de vent solaire rapide sur la région F de l'ionosphère aurorale. Il s'appuie sur des données mesurées par l'ionosonde de Sodankylä entre 2006 et 2008. Au cours de cette période, 95 événements associés à des courants de vent solaire rapide ont été sélectionnés, et la réponse de l'ionosphère au-dessus de Sodankylä a été étudiée à partir des fréquences critiques des régions E et F de l'ionosphère, qui donnent la valeur du pic de concentration électronique dans ces deux régions. Pour cela, une version modifiée de la méthode des époques superposées a été développée, appelée “méthode des époques superposées avec verrouillage de phase”. Une augmentation du pic de concentration des régions E et F est observée du côté nuit et le matin, en lien avec une activité aurorale accrue, tandis qu'une déplétion de la région F est révélée aux temps magnétiques locaux situés entre 12 h et 23 h. Une estimation des effets d'une possible modification de l'équilibre photo-chimique résultant d'un accroissement du chauffage issu de la friction entre les ions et les éléments neutres est proposée. Le deuxième article s'intéresse aux précipitations énergétiques dans l'ionosphère aurorale durant ces mêmes 95 événements, en étudiant l'absorption du bruit cosmique qui en résulte. Il apparaît que les événements au cours desquels le vent solaire demeure rapide pendant plusieurs jours produisent davantage de précipitations énergétiques, qui peuvent atteindre les latitudes subaurorales. Par ailleurs, trois types de précipitations énergétiques sont étudiés séparément, selon qu'elles sont associées avec des signatures de sous-orage magnétique, avec des pulsations géomagnétiques, ou ni l'un ni l'autre. Les deux premiers types de précipitations semblent liés. En effet, l'analyse des données suggère que les électrons énergétiques sont injectés dans la magnétosphère interne durant les sous-orages. Tandis qu'une partie d'entre eux précipitent immédiatement du côté nuit, d'autres dérivent vers le côté matin, où ils subissent des interactions avec des ondes électromagnétiques de type siffleur (whistler en anglais), qui peuvent être modulées par des pulsations géomagnétiques, menant à leur précipitation. Le troisième article présente pour la première fois l'observation de signatures d'aurore pulsante dans des données d'absorption du bruit cosmique. Ces signatures sont consistantes avec les pulsations observables dans l'émission aurorale, et semblent indiquer une modulation cohérente des composantes aurorale (1–10 keV) et énergétique (> 30 keV) du spectre des précipitations électroniques au cours d'une aurore pulsante. Le quatrième article introduit une nouvelle méthode proposée pour analyser les données de radio-occultation mesurées par la sonde Mars Express. Cette approche vise à contourner des difficultés posées par les hypothèses fortes nécessaires à la mise en œuvre de la méthode classique d'inversion, notamment celle d'un environnement martien à symétrie sphérique — qui n'est pas acceptable lors de sondages proches du terminateur jour-nuit. La nouvelle méthode est basée sur la modélisation de l'atmosphère et de l'ionosphère de Mars, et sur la simulation de la propagation des ondes radio entre la station sol sur Terre et Mars Express lors d'une expérience de radio-occultation. Les paramètres libres contrôlant les profils atmosphériques et ionosphériques sont ajustés afin que la simulation reproduise le plus fidèlement possible les mesures. Le cinquième article est une réponse à un commentaire sur l'article précédent. Il vise d'une part à répondre aux critiques émises sur la méthode développée, montrant que celles-ci n'en remettent en cause ni la validité ni la pertinence, et d'autre part à y apporter quelques améliorations.