L'instabilité elliptique dans les enveloppes fluides des planètes et des étoiles

• Main Author: Cébron, David
• Language: FRE
• Published: Université de Provence - Aix-Marseille I 2011
• Subjects: [PHYS:MECA:MEFL] Physics/Mechanics/Mechanics of the fluids; [SPI:MECA:MEFL] Engineering Sciences/Mechanics/Fluids mechanics; [SDU:STU:GP] Sciences of the Universe/Earth Sciences/Geophysics; [PHYS:PHYS:PHYS_GEO-PH] Physics/Physics/Geophysics; [SDE:MCG] Environmental Sciences/Global Changes; instabilité elliptique; rotation; marées; précession; libration; convection; champ magnétique; dynamo; Lune; exoplanètes
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00660764; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/66/07/64/PDF/CEBRON_PhDthesis.pdf

L'instabilité elliptique peut apparaître dès qu'un écoulement présente des lignes de courant elliptiques. Sa prise en compte en géo- et astrophysique pose de nombreuses questions qui constituent la motivation principale de ce travail théorique, numérique et expérimental. Après une introduction aux écoulements tournants, le chapitre 1 présente les trois forçages mécaniques qui seront considérés dans ce travail: les marées, la précession et la libration. Le chapitre 2 présente les premières simulations de l'instabilité en géométrie ellipsoïdale, qui nous permettent d'obtenir des lois d'échelles la caractérisant. La section 2.4 montre que la présence simultanée de marées et de libration est susceptible d'exciter une instabilité elliptique au sein des astres synchronisés. La section 2.5 développe et valide une théorie analytique sur l'interaction des marées et de la précession. La section 2.6 démontre que l'instabilité elliptique peut se développer à partir d'écoulements convectifs ou stratifiés. Le chapitre 3 s'intéresse à la magnétohydrodynamique (MHD) de l'instabilité. De nouveaux résultats sur l'aspect inductif de l'instabilité sont obtenus et validés numériquement. Une partie expérimentale liée à ce travail est ensuite décrite, basée sur un dispositif MHD. Après une étude de l'instabilité sous champ, le dispositif est modifié afin de mettre en place une dynamo synthétique. Le chapitre 4 étudie la présence de l'instabilité elliptique au sein de planètes, lunes et étoiles connues. Le cas particulier de la Lune est d'abord considéré et un scénario, basé sur l'instabilité elliptique, est proposé puis évalué pour expliquer la dynamo lunaire primitive. Les astres telluriques sont ensuite considérés dans un cadre plus général, et une étude de stabilité adaptée montre que l'instabilité est possible sur la Terre primitive, Europe et trois exoplanètes (55CnCe, CoRoT-7b et GJ1214b). Enfin, la possible existence de l'instabilité au sein de certains systèmes extra-solaires est considérée.