ECOLE NATIONALE DES SCIENCES GEOGRAPHIQUES
UNIVERSITE PIERRE et MARIE CURIE (PARIS 6)
"ECOLE DOCTORALE d'ASTRONOMIE-ASTROPHYSIQUE d'ILE DE FRANCE"
(UNIVERSITÉS PARIS 6, PARIS 7, PARIS 11, UVSQ, OBSERVATOIRE DE PARIS, ENSG/IGN, INSTN/CEA)
DEA et FORMATION DOCTORALE
ASTRONOMIE FONDAMENTALE,
MÉCANIQUE CÉLESTE ET GÉODÉSIE
Année Universitaire 1995-1996
Responsable
Nicole CAPITAINE, Astronome, Département d'Astronomie Fondamentale /URA1125-CNRS
Observatoire de Paris, 61, Avenue de l'Observatoire, 75014 - Paris
Secrétariat de la Formation
Danièle MICHOUD, Service de la Scolarité
Observatoire de Paris, 61, Avenue de l'Observatoire 75014 - Paris
Tel: 40 51 21 70, Fax : 40 51 22 96
Le DEA de l'Observatoire de Paris est conçu en collaboration avec l'Ecole Nationale des Sciences Géographiques de l'Institut Géographique National et avec l'Université Pierre et Marie Curie (Paris 6). Il ouvre à la préparation d'un doctorat dans le cadre de la formation doctorale associée. Il constitue également, du fait de son interaction importante avec les mathématiques, la mécanique, la physique et la géophysique, une formation par la recherche à un large domaine d'applications des mathématiques, des sciences de la Terre, de l'astronomie et de la navigation spatiale.
L'enseignement porte sur trois disciplines complémentaires: Astronomie Fondamentale, Mécanique Céleste et Géodésie, dont il présente les aspects les plus modernes ainsi que les outils mathématiques indispensables. L'originalité du programme de ce DEA lui confère une place unique parmi les différents enseignements d'astronomie donnés en France et il repose de ce fait sur une équipe d'enseignants et un ensemble d'équipes d'accueil représentant la discipline au niveau national. Il s'adresse donc, non seulement aux étudiants parisiens, mais également aux étudiants de l'ensemble des universités françaises.
Ce DEA est fédéré avec les DEA "Astrophysique et Techniques Spatiales" (Paris 7, Paris 11, Observatoire de Paris, UVSQ, INSTN/CEA) et "Méthodes Instrumentales en Astrophysique: Applications Spatiales" (Paris 6, Observatoire de Paris, Paris 11, UVSQ) dans l'Ecole Doctorale "Astronomie-Astrophysique" d'Ile de France. Cela se traduit par une harmonisation des calendriers d'enseignements, de propositions de stages et de thèses, et permet aux étudiants de bénéficier d'une certaine ouverture des enseignements optionnels de chacun des DEA. Les enseignements optionnels de ce DEA sont en particulier proposés à l'ensemble de l'Ecole Doctorale et les enseignements fondamentaux sont également ouverts aux étudiants des autres DEA, soit en auditeurs libres, soit en cours de 2 ème année de formation doctorale.
Ce DEA est ouvert aux étudiants titulaires soit d'une maîtrise universitaire scientifique (mathématiques, mécanique, physique), soit d'un diplôme d'une grande école, soit d'un dipôme d'une école d'ingénieur reconnu par la commission des titres et d'un profil approprié. La nature des enseignements de ce DEA exige un profil "mathématicien" des étudiants, qui le distingue du profil "physicien" exigé des autres DEA plus "astrophysique" de l'Ecole Doctorale "Astronomie-Astrophysique" d'Ile de France.
Les étudiants étrangers devront être titulaires d'un diplôme reconnu comme équivalent aux diplômes exigés pour les étudiants français (maîtrise universitaire ou titre d'ingénieur); dans certains cas limites, un examen de niveau portant sur des connaissances générales en mathématiques et physique pourra être exigé. Ces étudiants devront, sauf cas exceptionnel, être boursiers du Gouvernement français ou de leur Gouvernement et posséder une bonne maîtrise de la langue française.
Les étudiants sont admis en première année (DEA) après examen de leur dossier et un entretien avec un jury d'admission constitué du responsable et de quelques enseignants de la formation. Une recommandation confidentielle par au moins un des professeurs de l'année précédente sera demandée. Aucune connaissance préalable dans la spécialité du DEA n'est exigée.
Le volume horaire de ce DEA (230h d'enseignements obligatoires + 700h de stage) correspond à un emploi du temps à temps complet. Certains étudiants, exerçant une activité professionnelle à temps partiel, ou bien en dernière annnée d'une grande école ou d'une école d'ingénieurs, peuvent être autorisés à préparer le DEA en deux ans (après accord du directeur d'études de leur établissement).
Tout renseignement pratique peut être obtenu auprès du Service Scolarité, Observatoire de Paris, 61, avenue de l'Observatoire, 75014 - Paris, Tél: 40 51 21 70, Fax: 40 51 22 96, ou bien de l'Ecole Nationale des Sciences Géographiques, 2, avenue Pasteur, 94160 - St. Mandé.
Les candidatures à l'inscription s'effectuent à l'aide d'un imprimé à retirer, puis à adresser (si possible dès le mois d'avril) avant le 15 juin au: Service Scolarité, Observatoire de Paris (Mme D. Michoud), 61, avenue de l'Observatoire, 75014 - Paris où s'effectuera l'inscription administrative.
Un entretien avec les candidats dont le dossier est retenu aura lieu entre le 15 mai et le 15 juillet. Le nombre des étudiants admis chaque année est de l'ordre de quinze.
Les étudiants peuvent bénéficier en 1ère année d'une allocation d'études de 3ème cycle qui devra être demandée, au moment de l'inscription administrative, avant le 10 octobre.
La rentrée 1995-1996 aura lieu le Lundi 2 octobre 1995; elle sera précédée d'une réunion d'information, le vendredi 29 septembre à 14h 30 à l'Observatoire de Paris (salle de cours de DEA).
Les cours ont lieu à l'Observatoire de Paris, salle de cours de DEA, Bâtiment A, 1er étage (l'entrée s'effectuant par le 77, Avenue Denfert Rochereau, 75014 - Paris, Métro Denfert Rochereau).
L'astronomie fondamentale et la mécanique céleste ont pour objet l'étude cinématique et dynamique des systèmes naturels de l'Univers sur laquelle se base l'astronomie dans son ensemble. La géodésie au sol et dans l'espace a pour but la détermination de la forme de la Terre et de son champ de pesanteur conduisant ainsi à de nombreuses applications. Ces trois disciplines connaissent actuellement une évolution spectaculaire, aussi bien grâce aux nouvelles techniques d'observation comme l'interférométrie à très longue base (VLBI), la télémétrie laser sur la Lune ou sur satellites artificiels et les observations du satellite Hipparcos, qu'au développement des moyens de calcul dont on dispose.
L'astronomie, la géodésie et la mécanique céleste sont des disciplines conduisant à des applications numériques nombreuses (intégrations numériques, analyse de données, méthodes d'approximations, méthodes statistiques,...). Un enseignement d'analyse numérique, d'éléments de statistiques et une initiation à l'informatique est intégré dans ce DEA afin de préparer les étudiants aux méthodes et aux outils des laboratoires qui sont utiles aussi bien dans les branches de l'astronomie que de la géophysique.
(1) des enseignements théoriques (volume horaire annuel: 205h) composés d'enseignements fondamentaux de 1er trimestre (130h) et d'un ensemble d'enseignements optionnels, ou UV, de 2ème trimestre (5 UV obligatoires: 75h, à choisir avec l'accord du responsable de DEA),
(2) des enseignements pratiques (volume horaire annuel: 60h): Travaux Dirigés, TP, Informatique,
(3) un stage dans un laboratoire d'accueil.
Les enseignements optionnels (UV) proposés sont conçus de façon à ne pas être une continuation des enseignements de 1er trimestre, mais plutôt comme le développement de sujets particulièrement prospectifs des trois grands thèmes de ce DEA. Chaque étudiant devra obtenir l'accord du responsable de DEA pour le choix des enseignements optionnels afin d'assurer une cohérence satisfaisante des enseignements suivis; cette cohérence devra être adaptée au mieux à l'orientation choisie pour le stage et devra correspondre au choix d'une discipline "majeure": Astronomie, Mécanique Céleste ou Géodésie.
Une certaine ouverture est prévue entre les enseignements optionnels de l'ensemble de l'Ecole Doctorale.
A2: Astrométrie moderne (15h)
A3: Astrophysique stellaire (5h) + Cosmologie observationnelle (5h)
+ 15h de TD d'Astronomie
MC1: Méthodes analytiques de la mécanique céleste (15h)
MC2: Problème de Kepler. Perturbations (15h)
MC3: Systèmes dynamiques et mécanique céleste (10h)
+ 15h de TD de Mécanique Céleste
G1: Géodésie: Notions fondamentales (15h)
G2: Géodésie spatiale: Notions fondamentales (15h)
+ 10h de TD de Géodésie
MM1: Analyse numérique (15h)
MM2: Initiation à l'estimation statistique (5h)
+ 5h de TD d'Analyse Numérique
+ Informatique (15h): cours et Travaux Pratiques (FORTRAN, VMS, UNIX, Editeur).
UVA2: Structure et évolution de la Galaxie (15h)
UVA3: Dynamique gravitationnelle des disques et des satellites naturels (15h)
UVMC2: Méthodes numériques pour l'étude de la stabilité et du chaos dans le Système solaire (15h)
UVMC3: Aspects géométriques et topologiques de la mécanique céleste (15h)
UVG2: Le champ de pesanteur terrestre (15h)
UVG3: Géodésie spatiale et environnement (15h)
Possibilité de choix d'un enseignement optionnel du DEA de "Géophysique Interne" de Paris7/IPGP (15h)
+ Travaux Pratiques d'Astronomie ou de Géodésie (réalisation d'un projet d'observation) (environ 15h)
+ série de conférences "Eléments d'histoire de l'astronomie"
+ conférences d'actualité astronomique et série de conférences communes à l' Ecole Doctorale
L'autre part de l'emploi du temps de cette période est consacrée à des travaux préparatoires au stage choisi.
Chaque étudiant effectue un stage de recherche d'une durée minimale de quatre mois dans une des équipes d'accueil de la formation doctorale (voir exemples de sujets de stages, p 8). La soutenance du mémoire de stage a lieu au cours de la première semaine de juillet.
constituent les bases indispensables à une formation dans les domaines couverts par le DEA, les enseignements optionnels plus spécialisés de deuxième trimestre permettant ensuite une initiation aux recherches les plus modernes dans ces domaines. Au deuxième trimestre, l'association des enseignements optionnels avec le début du stage de DEA à temps partiel, sous la forme d'études bibliographiques liées au sujet retenu, a pour but de permettre à l'étudiant de s'intégrer dès ce moment dans une thématique de recherche. Le stage en lui-même constitue une réelle initiation à la recherche dans un domaine directement lié aux disciplines enseignées dans ce DEA, ou plus largement au sein de l'Ecole Doctorale.
Les équipes d'accueil de la formation (voir liste en p 7) constituent un important potentiel d'encadrement de stages et de doctorats. La participation de membres des équipes d'accueil à l'enseignement du DEA facilitera l'intégration des étudiants dans ces équipes.
Les propositions de sujets de stages et de thèses relatives à cette formation sont examinées, pour avis, par le Conseil du DEA et le Conseil de l'Ecole Doctorale, respectivement avant la fin du 1er et du 2ème trimestres.
Chaque équipe d'accueil prend en charge l'encadrement du stage de DEA. Le rapport de stage doit être rédigé sous forme d'un mémoire et présenté devant un jury de DEA: la note attribuée au stage tient compte de l'appréciation du directeur de stage, de la qualité du mémoire et de la soutenance orale.
La note finale donnant lieu à l'attribution du diplôme de DEA, sous le triple sceau des établisements: Observatoire de Paris, Ecole Nationale des Sciences Géographiques, Université Pierre et Marie Curie, est obtenue en pondérant la note moyenne des enseignements (60%) et la note de stage (40%).
Autres: P. Bauer (Directeur de Recherche, LERTS/Toulouse), C. LeProvost (Directeur de Recherche, IMG/Grenoble), M. Soffel (Professeur, Observatoire de Dresden).
Divers types de bourses de Doctorat peuvent être obtenues sur concours: MESR (Contrats salariaux du Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche), AMN (Allocatations pour Moniteurs Normaliens), BDI (Bourses CNRS pour les diplômés d'écoles d'Ingénieurs), IGN (Bourses de doctorat de l'IGN), CIFRE (Contrats Industriels de Formation par la Recherche),...
- les UV optionnelles de ce DEA non suivies au cours de la première année,
- les UV optionnelles des autres DEA de l'Ecole Doctorale,
- les cours de de 2ème et 3ème années d'autres DEA de province (ex: Nice, Strasbourg,...),
- les écoles de printemps et d'été (Chamonix, Goutelas, Cortina, ...), les écoles du réseau doctoral européen,
- les séminaires du DANOF, BdL, Paris 6, "Journées Systèmes de Référence spatio-temporels" du DANOF/URA1125,
- les cours et les "Journées" organisées annuellement dans le cadre de l'Ecole Doctorale
DANOF/URA1125 "Systèmes de Référence spatio-temporels",
DASGAL/URA335 "Astrophysique Stellaire et Galactique" ,
DESPA/URA264 "Département de Recherche Spatiale",
JE EUROPA "Recherche et observation en planétologie et astrophysique",
ARPEGES "Astronomie radio planétaire, cométaire, extragalactique, galactique et stellaire"
- UMR 9994 "Géométrie Différentielle, Systèmes Dynamiques et Applications" (UFR de Matématiques de l'UPMC)
- JE "Laboratoire des Systèmes Dynamiques" (UFR de Mécanique de l'UPMC)
- Laboratoire de Recherche en Géodésie (LAREG), IGN/GRGS
- URA 707 "Service des Calculs et de Mécanique Céleste" du Bureau des Longitudes
- JE 337 "Astronomie et Systèmes Dynamiques" du Bureau des Longitudes
- URA 1360 "Centre d'Etudes et de Recherches en Géodynamique et astrométrie" Observatoire de la Côte d'Azur
- UPR234 "Dynamique Terrestre et Planétaire", Observatoire Midi-Pyrénées, GRGS/CNES
- URA 352 "Laboratoire d'Astrodynamique, d'Astrophysique et d'Aéronomie", Observatoire de Bordeaux
- URA1280 "Astronomie Statistique", Observatoire de Strasbourg
- JE 83 "Structure et Dynamique Galactique", Observatoire de Besançon
- JE 84 "Planétologie", Observatoire de Besançon
- UMR39 "MOUETTE", Observatoire Midi Pyrénées, GRGS/CNES
La vocation principale de ce DEA est la préparation à la recherche en astronomie, en mécanique céleste et en géodésie, ainsi que la formation par la recherche suivant un profil "mathématiques appliquées". Une telle formation par la recherche est destinée aussi bien à des enseignants en mathématiques ou en mécanique, qu'à de futurs ingénieurs du domaine spatial, ou bien plus largement à des utilisateurs potentiels de ces connaissances en géophysique (gravimétrie, sismologie,...), dans des techniques spatiales (définition et calculs d'orbites, observation de la Terre,...) et en géodésie appliquée.
Dans sa composante "géodésie", ce DEA contribue à la formation d'ingénieurs géographes étrangers. Dans ses composantes "astronomie fondamentale" et "mécanique céleste", cette formation offre traditionnellement à un certain nombre d'enseignants en mathématiques ou en physique une ouverture vers la recherche; elle a, par ailleurs, des liens privilégiés avec des Universités ou organismes étrangers.
En ce qui concerne la recherche, cette formation prépare aux travaux des différentes équipes d'accueil, dans la perspective des "grands progammes" et dans le cadre des missions nationales et internationales. Le nombre de postes disponibles dans la recherche est très limité et tout étudiant doit être conscient de la difficulté des concours de recrutement sur les quelques postes ouverts chaque année (CNRS, Observatoires, Universités). C'est pourquoi les étudiants doivent rester ouverts aux autres débouchés possibles dans le secteur public ou privé et dans les organismes internationaux. Le développement actuel des Universités peut laisser espérer un accroissement du recrutement d'enseignants-chercheurs dont pourraient profiter les étudiants issus d'une formation doctorale de ce type.
Parmi les étudiants issus de cette formation doctorale (DEA+thèse+post-doc), il y a, par an, une moyenne de 3 recrutements dans les organismes publics de recherche, l'obtention de 2 contrats divers (CERN, CNES, ESA, IGN, Industrie) et 2 cas d'étudiants retournant comme enseignants du niveau enseignement supérieur dans leur pays d'origine. Par ailleurs, plusieurs étudiants ayant obtenu le diplôme de ce DEA ont été recrutés dans divers organismes publics ou privés, tandis qu'une dizaine d'étudiants par an entreprennent une thèse après le DEA.
Analyse photométrique et astrométrique des clichés grand champ de l'amas des Pléiades à l'aide de la MAMA(URA1125 et CAI-INSU, Observatoire de Paris).
Etude de la variabilité et de la binarité stellaire à l'aide de données photométriques d'Hipparcos (URA335, Obs. Paris-section de Meudon).
Les relations possibles entre variations du diamètre solaire et rotation de la Terre (URA1125, Obs. Paris).
Recherche d'effets systématiques dans des observations des satellites galiléens de Jupiter (URA707, Bureau des Longitudes).
Observations astrométriques à l'astrolabe équipé d'une caméra CCD (DANOF/URA 1125, Obs. Paris)
Rotation des planètes telluriques (DANOF/URA 1125, Obs. Paris)
Etude de la stabilité de certaines configurations d'équilibre relatif dans le problème des n corps (UFR Mécanique, Université Pierre et Marie Curie).
Exploration systématique de la dynamique des petits corps du Système Solaire et applications aux mouvements de comètes et leur origine dans la ceinture de Kuiper (CERGA, Observatoire de la Côte d'Azur).
Application du lemme de l'ombre d'Erston aux solutions de seconde espèce du problème restreint (URA 213, Université Pierre et Marie Curie).
Développement des équations du mouvement moyen du satellite artificiel dans le cas des faibles excentricités (CERGA, Observatoire de la Côte d'Azur).
Etude analytique des perturbations planétaires directes des satellites de Saturne (Laboratoire d'Astronomie, Université de Lille I).
Dynamique de la résonance Mimas-Thétys (Laboratoire d'Astronomie, Université de Lille I)
Effet sur le positionnement DORIS de l'utilisation simultanée de données de plusieurs satellites (GRGS/CNES, Toulouse, UMR 39, Observatoire Midi-Pyrénées).
Calcul de réseaux de nivellement en mode cinématique (Institut Géographique National/GRGS/LAREG).
Traitement intégré de mesures de géodésie, d'astronomie et de gravimétrie, (Institut Géographique National/GRGS/LAREG).
Utilisation de mesures GPS pour évaluer le retard de propagation ionosphérique (BIPM, Sèvres)
Analyse des données altimétriques du satellite ERS 1 (UMR 39/GRGS-CNES-Observatoire Midi Pyrénées)
Réponse continentale à la charg atmosphérique pour géodésie spatiale (UPR234/GRGS-CNES-Observatoire Midi Pyrénées)
Utilisation du GPS pour études tectoniques (UPR234/GRGS-CNES-Observatoire Midi Pyrénées)
Corrections à appliquer aux observations: transformation de coordonnées géocentriques/barycentriques
Transformation entre repère terrestre et repère céleste géocentrique: précession, nutation, rotation de laTerre
Rappel d'optique physique, diffraction, aberrations instrumentales, Réfraction atmosphérique,
Notions sur l'instrument méridien et sur l'astrolabe de Danjon
Photographie astrométrique et CCD; applications des CCD astrométriques
HIPPARCOS, Interférométrie optique, VLBI.
Le diagramme H-R, L'évolution stellaire
Equations de Hamilton, Hamiltonien réduit, variable auxiliaire
Transformations canoniques, Crochets de Lagrange et de Poisson
Méthode de Hamilton-Jacobi. Applications, Méthode de la variation des constantes
Systèmes séparables. Variables Angle-action. Théorème de Liouville.
Problème des N corps
Normalisation d'un hamiltonien
Elimination des perturbations de courte période
Exemples. Problème des deux corps
Problème restreint et problème de Hill
Modèle physique pour la Géodésie
Systèmes de référence
Géodésie géométrique
Géodésie physique
Les mesures (distances, fréquences, phases)
Les traitements (méthodes géométriques, semi-dynamiques, dynamiques)
Exemples: les systèmes GPS et DORIS
Interpolation, Approximation, Quadrature numérique
Résolution numérique des systèmes différentiels, Transformée de Fourier discrète.
Méthodes d'ajustement
Propriétés des Estimateurs, Méthode du Maximum de Vraisemblance
Réalisations pratiques et raccordements des systèmes de référence d'espace (M. FEISSEL, 3h)
Echelles de temps astronomiques (N. CAPITAINE, 2h)
Echelle de temps TAI, Métrologie du temps (M. GRANVEAUD, 3h)
The Reference Systems in General Relativity (M. SOFFEL, 4h)
Analyse statistique du voisinage solaire
Populations stelllaires
Orbites stellaires
Modèles de distribution de masse de la Galaxie.
Modéles d'évolution chimique et dynamique de la Galaxie
Problème d es résonances. effet d'un satellite sur les anneaux et d'une barre dans une galaxie
Influence de la dissipation (marée, friction gazeuse ou effet Poynting-Robertson) sur l'évoultion de satellites autour d'une planète.
Notion d'invariant adiabatique
Fonctions spéciales,
Développements de l'inverse de la distance, Exemples de développements de la fonction perturbatrice
Précession
Mouvement des corps principaux du Système Solaire (P. BRETAGNON)
Analyse numérique de la stabilité et du chaos
Exemples de mouvements chaotiques dans le système solaire
Rappel sur les systèmes complètement intégrables, Théorème de Liouville, variables actions-angles
Perturbations d'un système complétement intégrable
Stabilité exponentielle, théorème de Nekhoroshev
Applications des références géodésiques (J.-Ph DUFOUR, 5h)
Le champ de pesanteur terrestre, développement du potentiel en harmoniques sphériques et ellipsoïdiques, potentiel normal, théorèmes fondamentaux de la géodésie physique, gravimétrie, déterminations locales de géoïde
Méthodes de détermination du champ (R. BIANCALE) (9h)
Variations du champ de gravité, les satellites senseurs du champ de gravité, Résolution analytique et numérique, les modèles globaux de champ, les projets: la gradiométrie, la poursuite satellite-satellite.
Le niveau des mers (C. LE PROVOST, 3h)
Les effets de l'atmosphère sur les liaisons radioélectriques (P. BAUER, 3h)
Les effets dynamiques de l'atmosphère : modèles d'atmosphère, apport de la géodésie spatiale (F. BARLIER, 3h)
Possibilité de choix d'un enseignement optionnel du DEA "Géophysique Interne" de Paris7/IPGP