Effets de marée dans les systèmes de planètes géantes et exoplanétaires

par Françoise Remus

Thèse de doctorat en Astronomie et Astrophysique

Sous la direction de Jean-Paul Zahn, Valéry Lainey et de Stéphane Mathis.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .


  • Résumé

    Connus depuis Laplace, puis Lord Kelvin, pour déformer périodiquement les océans terrestres et, depuis Georges Darwin, pour ralentir la rotation de la Terre et éloigner la Lune de celle-ci, les effets de marée sont à l'origine d'une redistribution de masse à l'intérieur des composantes d'un système multiple et d'échanges de moment cinétique entre leur rotation et leur mouvement orbital. Intimement liés à la structure et à la dynamique internes des corps les subissant, leur étude nécessite un traitement spécifique pour chaque type d'objet. Cette thèse s'est attachée à revisiter le mécanisme de la marée d'équilibre dans les étoiles à zone convective extérieure, tel le Soleil, et constitue le premier travail à étudier ce processus dans la region centrale anélastique des planètes géantes gazeuses et glacées possédant une épaisse enveloppe fluide, à partir de la physique interne des corps. Un soin particulier a été apporté à la modélisation théorique, et à la quantification de la dissipation en résultant, à travers sa dépendance aux propriétés internes − structurelles, rhéologiques et dynamiques − et à la fréquence d'excitation. Pour chaque type d'objet, les résultats théoriques ont été mis en regard avec les observations, en particulier l’astrométrie de haute précision dans le cas de Jupiter et de Saturne où résultats théoriques et mesures sont en très bon accord. Le chapitre d'introduction décrit le lien entre la physique interne des composantes et l'évolution dynamique du système. Les trois chapitres suivants traitent successivement du cas des étoiles, des planètes géantes gazeuses puis glacées. Dans chacun d'entre eux, l'efficacité des processus de marée y est discutée.

  • Titre traduit

    Tidal effects in giant planets and exoplanetary systems


  • Résumé

    Since Laplace and Kelvin, tidal effects are known to deform periodically the Earth oceans. Later, Georges Darwin showed that they also are responsible for the braking of the Earth rotation while the moon migrates outwards. More generally, they redistribute the mass in the interior of multiple system components and are at the origin of an exchange of angular momentum between their rotation and their orbital motion. Because they are intimately linked to the internal structure and dynamics of the bodies undergoing them, their study requires a specific treatment for each kind of object. This thesis revisits the equilibrium tide mechanism in stars possessing an external convective shell, just as the Sun. It also provides the first analysis of the action of such process in the anelastic central region of gas and ice giant planets having a large fluid envelope. In each case, the internal physical properties of the bodies are taken into account. A particular care has been taken to model the resulting tidal dissipation and to quantify it, through its dependence to the structural, rheological and dynamical internal properties, and to the excitation frequency. For each kind of object, the theoretical results have been confronted with the observations. In particular, they show a very good agreement when compared to the high precision astrometric measurements obtained in the case of Jupiter and Saturn. The introduction describes how tides link the internal physic of the components to the dynamical evolution of a system. The three following chapters treat successively the cases of stars, and of gas and ice giant planets. Each of them discusses the efficiency of tidal mechanisms.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (IV-284 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.271-284.

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  • Disponible pour le PEB
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