Étude de l’atmosphère de Vénus à l’aide d’un modèle de réfraction lors du passage devant le Soleil des 5-6 Juin 2012

Study of the atmosphere of Venus with a refraction model when passing across the Sun the June, 5-6 2012

• Auteur / Autrice : Christophe Pere
• Direction : Paolo Tanga, Thomas Widemann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la planète et de l'univers
• Date : Soutenance le 23/09/2016
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Joseph-Louis Lagrange (Nice, Alpes-Maritimes ; 2012-....) - Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (Meudon, Hauts-de-Seine ; 2002-....) - Joseph Louis LAGRANGE - Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique
• Jury : Président / Présidente : Guy Libourel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Paolo Tanga, Thomas Widemann, Guy Libourel, Emmanuel Marcq, Colin Wilson, Jean-Philippe Beaulieu, Tristan Guillot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Marcq, Colin Wilson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Réfraction

Planètes -- Atmosphères

Vénus (planète)

Mots clés libres

Vénus

Atmosphère planétaire

Transit

Réfraction

Modelisation

Venus

Planetary atmosphere

Transit

Refraction

Modelisation

Résumé

Le transit de Vénus devant le Soleil est un événement rare et l’occasion unique pourétudier la réfraction de la lumière du Soleil à travers l’atmosphère, afin de déterminer les propriétésatmosphériques de la planète et en particulier la structure thermique de la haute atmosphère.L'objectif de cette thèse a été la modélisation de cette réfraction lors du passage devant le Soleilqui a eu lieu les 5-6 juin 2012, modèle dont les résultats ont pu être comparés aux données de lamission Venus Express.La première partie est consacrée à l’analyse des images des satellites qui a permis lacréation de courbes de lumière en fonction de la latitude de l’auréole qui serviront de référencepour les modèles. L’étude de l’atmosphère a d’abord été réalisée par une approche isotherme(théorie de Baum et Code,1953). Le modèle a ensuite été affiné en simulant trois couchesisothermes concentriques établies grâce à l’analyse préalable des données SPICAV/SOIR deVenus Express. Pour finir, le dernier modèle développé pour l’étude de l’auréole est un modèlemulticouche concentrique à très haute résolution verticale. Ce modèle a permis d’obtenir un profilvertical de densité en fonction de la latitude, ainsi que l’altitude du tau = 1 (le long de la ligne devisée) induite par les aérosols. Ces données ont ensuite été ensuite utilisées pour générer descartes 2D de température en fonction de la latitude et de l’altitude, que nous comparons auxdonnées d’occultation solaire de la mission Venus Express. Cette étude a également permis dedéterminer de façon indépendante l’échelle de hauteur des aérosols et leur chromaticité dansl’atmosphère de Vénus.Dans un second temps, l’étude de la courbe du transit de 2004 a été menée conjointementavec le Dr. Andréa Chiavassa afin de mettre en évidence l’impact de la granulation stellaire sur lescourbes de transit exoplanétaires.

The transit of Venus across the Sun is a rare and unique opportunity to study therefraction of sunlight through the atmosphere, called the "aureola", and determine the atmosphericproperties of the planet and in particular the thermal structure of the upper atmosphere. Theobjective of this thesis was the modeling of this refraction effect at terminator during the passageacross the Sun which took place on June, 5-6 2012, and a comparison with data obtained in thesame region during the Venus Express mission.The first part is devoted to the analysis of data from an Earth-orbiting solar observatory thatallowed the creation of individual aureola light curves according to latitude, that were used as amodeling reference. The study of the refracting atmosphere was first carried out by an isothermalapproach (Baum and Code (1953) theory). The model was then refined by simulating threeconcentric layers based on prior analysis of Venus Express/SPICAV-SOIR vertical density profiledata obtained simultaneously on June 6, 2012. Finally, the complete model developed for thisstudy is a concentric layered model with sub-kilometer vertical resolution. This model has allowedus to retrieve from individual aureole lightcurves a density vertical profile function of the latitudeand the tau = 1 altitude of slanted opacity along the line of sight, induced by mesospheric aerosols.These data were subsequently used to generate temperature maps in 2D function of latitude andaltitude, we compare the solar occultation data from the Venus Express mission (SOIR). This studyalso determined independently the scale height of aerosols and the chromaticity in the atmosphereof Venus.A separate, additional study on 2004 Venus transit data was conducted jointly with Dr.Andrea Chiavassa to highlight the impact of the stellar granulation on exoplanetary transit curves inextrasolar systems