6a) Les différents référentiels

∑

Dans l’exemple étudié, cela donne une erreur sur l’intensité de 0.018 kR et le rapport signal sur bruit sur l’intensité vaut environ 80.

III.6) Géométrie des observations

III.6a) Les différents référentiels

A chaque observation est associé un fichier géométrie contenant différents paramètres géométriques utiles pour étudier les données, comme par exemple, dans la dernière version développée par A. Réberac et J-F Daloze : les altitudes des points tangents, les directions des lignes de visée correspondant à chacune des bandes, l’altitude de Mars Express au moment de l’observation, etc.

Quatre référentiels vont être utilisés pour étudier les observations faites par SPICAM. Les deux premiers sont ceux dans lesquels sont exprimés les paramètres qui nous intéressent. Deux référentiels sont utilisés pour exprimer ces paramètres :

o Référentiel EMEJ 2000 (Earth Mean Equator J2000)

Le centre de ce référentiel est le centre de Mars : M ; un point P est repéré par 2 angles et une distance. (repère sphérique, la co-latitude étant remplacée par la latitude)

La distance correspond à la distance entre M et P. Les deux angles sont :

- l’ascension droite (a), c’est-à-dire l’angle entre le point P et le point vernal. - La déclinaison (d), c’est-à-dire l’angle entre le point P et l’équateur terrestre. La direction des lignes de visée est exprimée dans ce référentiel.

3.5 Géométrie des observations

F

o Référentiel IAUM

C’est un référentiel en rotation avec Mars dont le centre est le centre de Mars : M ; un point P est repéré par sa distance au point M, et deux angles : (repère sphérique)

- La longitude, mesurée par rapport au premier méridien de Mars défini par le cratère Airy 0 d’environ 500 m de diamètre situé dans le cratère plus large Airy, dans la région de Sinus Meridiani et nommé ainsi en hommage à l’astronome Sir Georges Biddel Airy qui définit le premier méridien terrestre comme le méridien passant par Greenwich en 1851.

- La latitude (mesurée par rapport à l’équateur martien)

La position de la sonde Mars Express (notée Mex) et du point de la ligne de la planète le plus proche de la ligne de visée (Mars Nearest Point, noté MNP) est donnée dans le référentiel IAUM. De même que dans le référentiel EMEJ 2000, il est possible de définir un repère cartésien pour ce référentiel dont les axes sont définis sur la figure 3.18.

Les autres grandeurs importantes données dans le fichier géométrie sont :

- La position du soleil et donc la distance du Soleil à Mars exprimée en km, que l’on peut convertir en unité astronomique (UA) grâce à la relation 1 UA ~ 150x106 km

- L’angle solaire zénithal de Mars Express (et du MNP), exprimé en degré qui correspond à l’angle entre la droite passant par le point considéré (Mars Express ou le MNP par exemple) et le soleil et la verticale martienne au point considéré (l’axe er en coordonnées sphériques).

- Le temps local du MNP, exprimé en heure qui correspond à la différence entre la longitude du soleil à l’instant de la mesure et la longitude du MNP (15° par heure).

La longitude du soleil varie au cours de la mesure du fait de la rotation de la planète Mars sur elle-même ; connaissant la vitesse de rotation de Mars (légèrement inférieur à la vitesse de rotation terrestre), on a :

( )

Long_soleil = _soleil −Ω_M × − (3.36)

F

Les autres référentiels sont utilisés lors de l’étude des données présentées dans les chapitres 5 et 6.

La dernière version des fichiers géométrie contient la matrice permettant de passer du repère IAUM au repère EMEJ 2000.

o Le référentiel héliocentrique écliptique

Ce référentiel est utilisé pour déterminer l’angle Mars-Soleil-Terre et corriger tous les flux solaires observés depuis la Terre au niveau de Mars (flux solaire à 121.6 nm, à 130.4 nm, flux radio F10.7). Il est par ailleurs nécessaire de connaître la direction de la ligne de visée dans ce référentiel pour pouvoir utiliser le modèle anisotropique chaud développé au service d’aéronomie par R. Lallement et estimer la contribution du rayonnement Lyman-α du milieu interplanétaire au rayonnement mesuré par SPICAM.

Ce référentiel a pour centre le soleil, les deux angles permettant de repérer un point dans ce référentiel sont l’angle par rapport au plan de l’écliptique terrestre (latitude écliptique β) et la longitude mesurée par rapport au point vernal de la Terre (longitude écliptique λ).

o Le référentiel d’étude

L’étude des émissions exosphériques est indirecte, c’est-à-dire que je comparerai les intensités observées sur les lignes de visée de l’instrument SPICAM à des intensités intégrées obtenues à l’aide de modèles de profils de densité et un modèle de transfert de rayonnement (décrit au chapitre suivant). Les profils de densité étant supposés avoir une symétrie sphérique

3.5 Géométrie des observations

et le rayonnement solaire étant dirigé suivant l’axe Soleil-Mars, deux paramètres vont être essentiels dans l’étude des émissions exosphériques :

-La distance par rapport au centre de Mars : r -L’angle solaire zénithal : SZA

Le choix du référentiel d’étude doit donc pouvoir permettre de facilement prendre en compte ces éléments ; le référentiel d’étude le plus simple est celui qui consiste à prendre comme origine le centre de Mars ; la distance par rapport au centre de Mars est alors la coordonnée r sphérique et l'axe de référence (l’axe x d’un repère cartésien) l’axe Mars-Soleil. Le cosinus de l’angle solaire zénithal d’un point est alors le rapport entre sa coordonnée x et sa distance par rapport à l’origine r. Les deux autres axes y et z sont ensuite définis arbitrairement de telle sorte que le repère (O, x, y, z) soit un repère orthonormé direct.

Pour pouvoir modéliser l’intensité intégrée, il est donc nécessaire de connaître la ligne de visée dans ce référentiel, ce que je vais décrire dans le paragraphe suivant.