Study of the nitric oxide (NO) nightglow, observed in ultraviolet by SPICAV/Venus Express, in the stellar occultation mode
Etude des émissions de monoxyde d'azote (NO), observées en ultraviolet par SPICAV/Venus Express, en mode d'occultation stellaire
Résumé
NO airglow is observable on each terrestrial planets surrounded by an atmosphere. On Venus, this emission have been identified in 1979. It is classicaly observed in ultraviolet, between 180 and 300 nm, but it is possible to detect it in infrared, between 1.2 and 1.3 μm too. NO nightglow is du to radiative recombinaison process occuring on the night side of the planet. Venus' atmosphere is essentially composed of CO2 and N2 and on the day side, solar radiations break this molecules and make the N and O atoms free. In the upper atmosphere, above 100 km, zonal winds transport these atoms to the night side where they recombine to form NO and emit an ultraviolet radiation. NO nightglow is thus a good tracer of this sub-solar/anti-solar circulation. The Venus Express mission, currently in orbit around Venus, possess the SPICAV instrument onboard. It is a spectrometer which is able to observe NO nightglow in ultraviolet. This thesis work is based on SPICAV observations realised in the stellar occultation mode. This data set, on which NO nightglow appears, allows to expand the data base on airglow and allows a complementary approach to limb observations. This work consist in the establishment of two NO nightglow data's inversion methods. The first method, called forward model, is a simulation of what it should be seen with SPICAV during stellar occultation. The second method, called algorithm of inversion, is a matricial inversion of the data. Both methods reach to the characteristics of the NO layer present in the atmosphere of Venus. Our results allow to better constrain the dynamical context of the Venusian atmosphere, at altitudes above 100 km.
Les émissions de monoxyde d'azote (NO) sont observables sur toutes les planètes telluriques entourées d'une atmosphère. Sur Vénus, ces émissions ont été identifiées en 1979. Elles sont classiquement observables dans l'ultraviolet, entre 180 et 300 nm, mais il est également possible de les détecter en infrarouge entre 1,2 et 1,3 μm. L'émission aéronomique du NO est due à un processus de recombinaison radiative se produisant du côté nuit de la planète. L'atmosphère de Vénus est composée essentiellement de CO2 et de N2 et côté jour, les radiations solaires cassent ces molécules et libèrent des atomes d'azote et d'oxygène. Dans la haute atmosphère, au-dessus de 100 km, les vents zonaux transportent ces atomes vers le côté nocturne où ils se recombinent pour former du NO et émettent alors un rayonnement ultraviolet. L'émission aéronomique du NO est ainsi un bon traceur de cette circulation sub-solaire/anti-solaire. La mission Venus Express, actuellement en orbite autour de Vénus, possède à son bord l'instrument SPICAV, un spectromètre capable d'observer les émissions de NO dans l'ultraviolet. Les travaux de cette thèse se basent sur les observations SPICAV réalisées en mode d'occultation stellaire. Ce jeu de données, sur lequel les émissions de NO apparaissent, permet d'agrandir la base de données sur cette émission aéronomique et permet une approche complémentaire des observations au limbe. Le travail a consisté à établir deux méthodes d'inversion de ces émissions de NO. La première méthode, appelée modèle direct, est une simulation de ce que nous devons observer avec SPICAV en occultation stellaire. La seconde méthode, nommée algorithme d'inversion, est une inversion matricielle des données. Chaque méthode aboutit aux caractéristiques de la couche de NO présente dans l'atmosphère de Vénus. Nos résultats permettent de mieux contraindre le contexte dynamique de l'atmosphère vénusienne, aux altitudes supérieures à 100 km.
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