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 Objectifs
I
Cahier des charges
Les fluides géophysiques et environnementaux sont des fluides qui ne sont pas produits par les activités humaines et dont l'écoulement est largement indépendant de celles-ci. La distinction principale entre les fluides géophysiques et environnementaux réside dans l'importance de la force de Coriolis liée à la rotation de la Terre. Le cours présente les aspects principaux de la dynamique des océans, de la troposphère, de la haute atmosphère et de l'ionosphère. Pour l'étude de cette dernière, il faut introduire les effets des champs électriques et magnétiques, et tenir compte du caractère raréfié du milieu. D'autres écoulements peuvent également être abordés, selon les centres d'intérêt des étudiants.
Résumé
- Fluides en rotation; approximation de Boussinesq; approximation hydrostatique; équations des eaux peu profondes.
- Ondes interne, ondes de Poincaré, ondes de Rossby.
- Instabilités de Kelvin-Helmhotz, barotrope et barocline.
- Notions sur les fermetures turbulentes.
- Couche limite planétaire; échanges air-sol; échanges air-mer.
- Equations de Liouville, Boltzmann et Fokker-Planck.
- Equations hydromagnétiques et magnétohydrodynamiques dans le cas d'un gaz partiellement ou totalement ionisés.
- Plasmas du vent solaire et du vent polaire.
- A la demande: eaux souterraines, écoulement dans le manteau de la Terre
Autres informations du cahier des charges
Prérequis : Connaissance des équations de base de la mécanique des milieux continus ou des fluides; à défaut, notions sur les équations différentielles aux dérivées partielles.
Débouchés : Cours d'intérêt général et de formation à la recherche pour les étudiants intéressés par les sciences de la Terre et de l'espace.
Ouvrages de référence :
Canuto, C., M.Y. Hussaini, A. Quarteroni and T.A. Zang, 1988, Spectral Methods in Fluid Dynamics, Springer Series in Computational Physics, Springer-Verlag
Chapman, S. and T.G. Cowling, 1960, The Mathematical Theory of Non-Uniform Gases, Cambridge University Press
Chandrasekhar, S., 1960, Plasma Physics, University of Chicago Press
Cushman-Roisin, B., 1994, Introduction to Geophysical Fluid Dynamics, Prentice Hall
Ichimaru, S., 1973, Basic Principles of Plasma Physics - A Statistical Approach, W.A. Benjamin, Inc. Advanced Book Program
Kundu, P.K., 1990, Fluid Mechanics, Academic Press
Landahl, M.T. and E. Mollo-Christensen, 1986, Turbulence and Random Processes in Fluid Mechanics, Cambridge University Press
LeBlond, P.H. and L.A. Mysak, 1978, Waves in the Ocean, Elsevier
Lesieur, M., 1990, Turbulence in Fluids, Kluwer
Rodi, W., 1993, Turbulence Models and their Applications in Hydraulics – A State-of-the-Art Review, Balkema
Le cours PHYS2223 est mentionné dans les programmes suivants :
MATH2 Licence en sciences mathématiques
PHYS2 Licence en sciences physiques
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