Propriétés physiques des anneaux de saturne : de CAMIRAS à la mission CASSINI

par Cédric Leyrat

Thèse de doctorat en Astrophysique

Sous la direction de André Brahic.

Soutenue en 2006

à Paris 7 .


  • Résumé

    Cette thèse présente une étude des propriétés rotationnelles des particules dans les anneaux A et C de Saturne. Leur rotation dépend des vitesses relatives lors des collisions mutuelles et de leur état de surface. La contrainte du spin ω passe par l'interprétation de l'émission thermique du disque (fonction de l'inertie thermique Γ et de ω) avec l'angle de phase a et la longitude. Les variations azimutales de la température T observées en infrarouge à différents a sont modulées par le refroidissement des particules à chaque orbite, lorsqu'elles traversent l'ombre de Saturne. Les vitesses de réchauffement dépendent de Γ, alors que les variations de T avec a nous informent sur l'anisotropie d'émission associée au spin. Un modèle thermique d'anneau de particules de glace sphériques en rotation, réparties sur une structure monocouche, a été développé pour interpréter les températures observées et comprendre comment elles varient avec α et la longitude. La forte asymétrie d'émission de l'anneau C, observée avec CAMIRAS et IRIS, suggère que le spin des plus grosses particules est proche de la vitesse angulaire Keplerienne Ω (ω/Ω=0. 5±0. 4). L'inertie thermique du régolite (Γ=6±4 Jm-²K-1s-1/²) est 1000 fois plus faible que celle de la glace d'eau cristalline indiquant une structure poreuse probablement liée au resurfaçage dû aux collisions, ou aux tensions crées par les variations brusques de T à chaque orbite. Cette faible inertie a également été mesurée pour la première fois dans l'anneau A, avec VISIR et CIRS : Γ=6±4 Jm-²K-1s-1/²). L'émission thermique est ici compatible avec agrégats.

  • Titre traduit

    Physical properties of Saturn's ring : from CAMIRAS to the CASSINI mission


  • Résumé

    This thesis presents a study of the rotational properties of particles in Saturn's A and C rings. Their own rotation rate ω depends on relative speeds and on the surface quality of regolith. To constrain ω, we need to interpret the thermal emission of the dise (function of thermal inertia Γ and ω) according to the phase angle a and the longitude, as it is still impossible to observe particles separately. Azimuthal variations of temperature T observed with various α are modulated by the cooling of the particles, when they cross the Saturn's shadow. The heating rate depends on thermal inertia, whereas differences in T with a inform us on the anisotropy of emission associated with the spin rate. A thermal model of planetary ring made up of rotating icy spherical particles, distributed according to a monolayer structure, was developed to interpret observed temperatures and to understand their dependence with α and the longitude. The strong asymmetrycal emission in the C ring, observed with CAMIRAS and IRIS, suggest an average spin rate for largest particles, slightly slower than thé keplerian angular velocity Ω (ω/Ω=0. 5±0. 4). Thermal inertia of the regolith in the C ring (Γ=6±4 Jm-²K-1s-1/²) is 3 orders of magnitude weakerthan that of the crystalline water ice and indicate a porous structure, probably generated by cracks due to the permanent patching in mutual collisions, or to tensions related to the variations in T with each orbit. Similar Γ have been measured in the A ring with VISIR and CIRS instruments (Γ=6±4 Jm-²K-1s-1/²). Thermal emission of this ring is compatible with the presence of gravitational instabilities (wakes) in which the particles form aggregates.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (230 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 102 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2006) 130

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Sciences de la Terre Recherche - cartothèque - CADIST.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 06 PA07 7130
  • Bibliothèque : Observatoire de Paris (Section de Meudon). Bibliothèque.
  • PEB soumis à condition
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