Physique des plasmas (Vol. 2)

Le présent traité (en deux volumes) résulte de l'expérience des auteurs dans l'enseignement de la physique des plasmas, à l'université de Paris-Sud et au Massachusetts lnstitute of Technology depuis une trentaine d'années. Il contient notamment la matière enseignée au D.E.A. de physique des gaz et des plasmas à l'université Paris-Sud. C'est un ouvrage d'enseignement à l'usage des professeurs et des étudiants. Mais il a été également conçu comme un ouvrage de référence pour les chercheurs et les ingénieurs sur les méthodes générales et les données de base de la physique des plasmas.

Le mot "plasma" y est pris dans son sens large de gaz ionisé. Il est en effet utile de décrire dans un même ouvrage à la fois la physique des "vrais" plasmas (gaz totalement ionisés), dont les principales applications sont en astrophysique et dans la fusion thermonucléaire, et celle des gaz faiblement ionisés dont les applications technologiques n'ont cessé de se diversifier depuis les premières études de décharges dans les gaz. En fait les deux domaines sont étroitement liés, tant du point de vue des concepts que des techniques expérimentales. Ils présentent d'ailleurs de nombreuses (et intéressantes) difficultés didactiques que nous avons essayé de surmonter :

â?¢ Un exposé cartésien et linéaire serait peu satisfaisant : il conduirait à ne présenter certains concepts fondamentaux qu'après plusieurs centaines de pages. C'est pourquoi le livre est organisé en trois vagues successives, en revenant ainsi plusieurs fois sur le même sujet mais à des niveaux de plus en plus approfondis.

Le chapitre 1 est une introduction générale à toute la physique des plasmas. Les notions fondamentales y sont présentées de façon qualitative, ou avec des calculs élémentaires. Il se situe au niveau du premier cycle des universités.

La planétologie d'aujourd'hui peut se définir autour de deux grands axes : d'une part, l'étude de l'origine et de l'évolution du système solaire (notamment à partir de l'étude du système solaire extérieur et de la matière extraterrestre) et, d'autre part, l'étude comparative des objets du système solaire (qu'il s'agisse de leur intérieur, de leur surface, de leur atmosphère ou de leur magnétosphère). Ces deux aspects vont largement bénéficier des missions spatiales à venir, avec en particulier Cassini et Rosetta vers le système solaire extérieur, Mars Sample Return et Bepi-Colombo pour la planétologie comparée, sans oublier les futurs observatoires spatiaux, NGST et Herschel. On voit que, par ses deux axes, la planétologie entretient des liens de plus en plus étroits avec les disciplines connexes : l'astronomie, pour ce qui concerne l'étude de la physique solaire, de la formation stellaire, du milieu interstellaire et des exoplanètes ;

Le système solaire est constitué d'un corps central, le Soleil, autour duquel orbitent les planètes et les petits corps. Des satellites et des anneaux orbitent autour des planètes. L'observation précise de la position et du mouvement des corps du système solaire a permis la découverte de la gravitation, principe structurant l'ensemble des corps célestes : au début du XVIIe siècle, Kepler énonce les lois qui décrivent le mouvement des planètes. Quelques dizaines d'années plus tard, Newton découvre qu'une même force, la gravitation, gouverne le mouvement des planètes et la pesanteur sur Terre. L'association des mathématiques et des ordinateurs permet aujourd'hui de bien comprendre les mouvements des corps du système solaire et d'étudier la stabilité du système solaire dans son ensemble.