Modélisation semi-analytique des exosphères planétaires : analyse de l'influence des collisions et de la pression de radiation stellaire

par Arnaud Beth

Thèse de doctorat en Astrophysique

Sous la direction de Dominique Toublanc et de Philippe Garnier.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    La partie externe de l'atmosphère, l'exosphère, est une région encore mal connue. Les densités y sont trop faibles pour nombre d'instruments, et la modélisation de la dynamique des particules peut être complexe. Au cours de ma thèse, je me suis intéressé à deux problématiques: la production de particules " satellites " à partir des rares collisions dans la basse exosphère et l'influence de la pression de radiation sur la structure de l'exosphère. Dans la première partie de ma thèse, nous avons modélisé l'impact des rares collisions près de l'exobase sur les densités à plus haute altitude pour les cas de la Terre, Titan et Mars, au travers de la production de particules " satellites ", absentes des modèles non-collisionnels. Dans une seconde partie, j'ai étudié l'effet de la pression de radiation sur la structure de l'exosphère par une approche semi-analytique. La pression de radiation affecte les profils de densité des populations " balistiques " et induit de fortes asymétries à haute altitude. Elle augmente également le flux d'échappement thermique, que nous avons déterminé analytiquement au point subsolaire. Finalement, nous avons également étudié l'influence de la pression de radiation stellaire sur le problème à trois corps et son impact sur la stabilité des atmosphères, en particulier celles des exoplanètes de type Jupiters chauds.

  • Titre traduit

    Semi-analytical modeling of planetary exospheres : analysis of the influence of collisions and the stellar radiation pressure


  • Résumé

    The external part of the atmosphere, the exosphere, is not a well-known region. The densities are too low for many instruments compared with their detection capabilities, and the modeling of the particles dynamics can be complex. During my PhD thesis, I focused on two problems: the production of "satellite" particles from the scarce collisions in the lower exosphere and the influence of the radiation pressure on the exosphere structure. In the first part of my thesis, we modeled the influence of the scarce collisions near the exobase on the density profiles at higher altitudes for the Earth, Titan and Mars, through the production of "satellite" particles, which are neglected in the collisionless models. In a second part, I studied the effect of the radiation pressure on the structure of the exosphere with a semi-analytical approach. The radiation pressure changes the ballistic particle density profiles and implies strong asymmetries at high altitudes. It increases also the thermal escaping flux, which we determined analytically at the subsolar point. Finally, we studied its influence on the Three-Body problem and on the stability of the atmospheres, in particular for hot Jupiter exoplanets.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (237 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 227-237

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0265

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  • Cote : MMf-T843
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