Experimental and numerical study of Jupiter’s dynamics : jets, vortices and zonostrophic turbulence
Year: 2021
Type: dissertation
Abstract: Etude expérimentale et numérique de la dynamique de Jupiter : jets, tourbillons et turbulence zonostrophique Cette thèse vise à modéliser certains aspects de la dynamique des fluides à l’œuvre sur Jupiter. Notre étude est axée autour de trois dispositifs expérimentaux en rotation, de simulations numériques idéalisées et d'analyses théoriques. L'objectif est de mieux comprendre les processus fondamentaux qui gouvernent la dynamique de la géante gazeuse, et ainsi compléter les observations spatiales et modèles numériques globaux. En premier lieu, nous étudions les grands vortex Joviens. En tirant profit de leur état de quasi-équilibre, nous montrons que les anticyclones des moyennes latitudes sont superficiels et restreints à l'atmosphère de la géante gazeuse. Nous étudions ensuite les puissants vents est-ouest de Jupiter appelés jets zonaux. Nous avons mis en place un dispositif expérimental capable de reproduire l'émergence spontanée de jets zonaux intenses au sein d'un écoulement turbulent en rotation rapide, soumis à un effet beta topographique. Nous démontrons le rôle primordial des ondes de Rossby dans la formation et la saturation non-linéaire des jets, au travers d'une transition entre deux régimes accompagnée de bistabilité. Nous étudions les propriétés de l'écoulement turbulent obtenu dans le régime le plus extrême, pertinent pour les géantes gazeuses, et nous interrogeons sa stabilité à long terme. Enfin, la sonde Juno a récemment révélé la présence de cyclones organisés en polygones autour des pôles de Jupiter. Nous proposons des expériences préliminaires visant à modéliser la migration et l’interaction des cyclones aux hautes latitudes. L'ensemble des résultats présentés se veut générique, et applicable à tout système fluide soumis à des effets physiques analogues
Source: theses.fr (ABES)
Author: Daphné Lemasquerier
Institution: Aix-Marseille Université
Language: French
Subfield: Computational Mechanics
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7150841703