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Thèse

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Conclusion et perspectives

L'objectif principal de ce travail de thèse était d'analyser et de comprendre les phénomènes de luminescence diurne qui apparaissent dans la thermosphère terrestre, à savoir les deux raies de l'atome d'oxygène : la raie rouge émise à 630,0 nm et la raie verte à 557,7 nm. Plus précisément, j'ai évalué l'influence de l'activité solaire et de l'activité magnétique sur l'intensité et l'altitude du maximum de ces raies. En effet, la question sous-jacente à ce travail de thèse est de savoir si l'on peut utiliser ce rayonnement de l'oxygène atomique pour obtenir des renseignements sur l'état de la thermosphère terrestre. Pour mener à bien cette étude, j'ai utilisé une double approche modélisation - analyse de données, en comparant les mesures de l'interféromètre Windii et les simulations du modèle d'ionosphère Transcar. Récapitulons les différentes étapes que nous avons suivies et qui correspondent aux cinq chapitres de ce manuscrit :

  1. Le premier chapitre introduit le contexte de ce travail de thèse, à savoir la couche de l'atmosphère dans laquelle sont observées les émissions de l'oxygène atomique, les principaux processus qui jouent un rôle dans la production de ces raies, ainsi que les grandeurs que nous avons à notre disposition pour quantifier les activités solaires et magnétiques.

  2. Le deuxième chapitre présente l'interféromètre spatial Windii, en décrivant les principes de la mesure par interférométrie et les spécificités de cet instrument. Sont également présentés les traitements que j'ai mis au point et appliqué aux mesures pour obtenir les paramètres caractéristiques utilisés tout au long de cette étude : les intensités et altitudes du pic de la raie rouge et du pic thermosphérique de la raie verte de l'oxygène atomique.

  3. Au cours du troisième chapitre fut abordé la modélisation du rayonnement de l'oxygène atomique avec le modèle Transcar. J'ai présenté ce code qui décrit la structure verticale de l'ionosphère de la Terre et son rayonnement. Il s'articule autour d'un transport cinétique, d'un transport fluide, et d'un modèle photochimique. Cette partie correspond à une familiarisation avec ce programme complexe, et avec la physique de la haute atmosphère terrestre et de son couplage avec l'ionosphère. Je présente à la fin de ce chapitre les récents développements du modèle Transcar, et en particulier les différentes améliorations que j'ai apportées à ce code pendant mon travail de thèse.

  4. Les deux derniers chapitres exposent les résultats à proprement parler. Le chapitre 4 présente une étude concernant l'influence de l'activité solaire sur les émissions de l'oxygène atomique, et montre que le flux solaire dans l'extrême ultraviolet est un des paramètres qui a le plus d'influence sur ces raies, avec l'angle solaire zénithal. Ces résultats ont été publiés dans Culot et al. (2004).

  5. Le dernier chapitre présente l'influence de l'activité magnétique terrestre sur le rayonnement diurne de l'oxygène atomique, et montre que cette activité induit des variations notables sur l'intensité du pic thermosphérique de la raie verte, et de très faibles variations sur la raie rouge. Ces résultats ont été publiés dans Culot et al. (2004b).

Le travail effectué apporte donc des résultats intéressants qui améliorent notre compréhension du rayonnement diurne de l'oxygène atomique dans la thermosphère terrestre. En particulier, il apparaît que l'intensité du pic thermosphérique de la raie à 557,7 nm de l'oxygène atomique pourrait être un bon candidat pour servir d'indicateur de l'état de la thermosphère. D'autres études seront cependant nécessaires pour confirmer ces résultats et certaines améliorations peuvent encore être apportées au modèle Transcar. Il semble en particulier nécessaire d'étudier les points suivants :

Ce travail de thèse s'inscrit donc dans le cadre de la météorologie de l'espace, et nous avons montré que le rayonnement de la raie à 557,7 nm de l'oxygène atomique représentait un bon témoin de l'état de la thermosphère. Notre étude ouvre donc une voie qu'il serait intéressant de continuer à explorer, en particulier pour savoir si les données conjointes de TEC et des raies permettraient de corriger en temps réel les modèles thermosphériques et d'estimer les profils ionosphériques, ce qui aurait de fortes implications en météorologie de l'espace, en particulier au niveau de l'orbitographie et de l'estimation de la friction qui s'applique sur les satellites.