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Spectroscopie


Alain CAMPARGUE
Samir KASSI
Didier MONDELAIN


La spectroscopie du méthane par CRDS dans le proche infrarouge

La connaissance insuffisante du spectre du méthane (CH4) à basse température a pendant longtemps constitué une limitation majeure à l’analyse des données spectrales de certaines planètes. Sur la base de spectres de laboratoire obtenus par des techniques laser ultra sensibles, l’équipe LAME est récemment parvenue à construire deux listes de raies d’absorption pour le méthane à 80 K et 296 K dans la gamme 1.26-1.71 µm. La liste WKLMC (Wang Kassi, Leshchishina, Mondelain & Campargue) permet de simuler le spectre du méthane entre 80 K et 300 K. La liste à 80 K est devenue la liste de référence pour les applications planétologiques. Elle a déjà été appliquée avec succès aux atmosphères de Titan, Pluton, Uranus, Saturne et Jupiter. La liste à 296 K est désormais intégrée à la base de données spectroscopiques HITRAN qui fait référence pour les applications atmosphériques.

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La spectroscopie de l’ozone à l’approche de sa limite de dissociation (1.26 - 1.71 µm)

Ce travail a été réalisé dans le cadre de l’ANR IDEO (2009‒2014) en collaboration avec le GSMA à Reims (UMR 7331, CNRS‒URCA) et le LPMAA à Paris. L’ozone dans ses états excités ainsi que ses processus de formation et de décomposition constituent un véritable défi pour les sciences fondamentales et la compréhension de processus atmosphériques. Depuis la découverte de l’enrichissement isotopique « anormal » de l’ozone dans l’atmosphère, des questions fondamentales sur la dynamique, liées à la forme des surfaces potentielles dans les régions des états de transition sont posées. Des études expérimentales de haut niveau ainsi que des calculs sur les états quantiques au voisinage de la dissociation,sur les résonances et couplages entre différents modes de vibration permettent d’appréhender ces processus complexes de formation-dissociation-recombinaison de l’ozone. Ceci requiert une amélioration des connaissances dans plusieurs directions : nouvelles données expérimentales sur les états excités obtenus pas des techniques de spectroscopie ultra-sensibles, connaissance précise de la surface l’énergie potentielle ainsi que des études expérimentales et théoriques de la dynamique.L’existence et le rôle de la structure dite de « reef », qui sont débattus depuis longtemps, restent une question ouverte. Ce projet a contribué à résoudre d’importantes controverses sur la base de données expérimentales précises et de nouvelles approches théoriques.

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La vapeur d’eau : transitions rovibrationnelles, base de données et continuum

La connaissance du spectre de la vapeur d’eau (70 % de l’effet de serre atmosphérique !) est à l’heure actuelle insuffisante pour rendre compte précisément de l’absorption de la lumière solaire par notre atmosphère et de son impact sur la mesure de certains composants atmosphériques minoritaires. Notre contribution participe à l’amélioration de la connaissance de l’absorption de la vapeur d’eau par la mesure de transitions faibles et du continuum (self continuum et foreign continuum). Elle s’inscrit dans un projet soutenu par l’INSU via le programme LEFE - Chimie Atmosphérique, , projet et au sein du Laboratoire Intenational Associé, SAMIA, avec les partenaires de l’IAO à Tomsk (Russie).

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L’hydrogène (H2, HD et D2)

Le spectre d’absorption de l’hydrogène est constitué de bandes de vibration de transitions quadrupolaires électriques de très faible intensité. Du fait de la valeur élevée de la fréquence de vibration (environ 4160 cm-1) et de la constante de rotation (environ 60 cm-1 dans l’état fondamental), seules quelques raies rovibrationnelles ont été observées pour chaque bande de vibration. Au total, seules 39 transitions de H2 ont été rapportées dans la littérature à partir de mesures en laboratoire. Ces transitions sont de fort intérêt astrophysique et l’hydrogène et ses isotopologues constituent des espèces test pour les calculs ab initio les plus avancés.

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