Modélisation numérique du magnétisme solaire et stellaire

par Raphaël Raynaud

Thèse de doctorat en Astronomie et astrophysique

Sous la direction de Emmanuel Dormy et de Ludovic Petitdemange.

Le président du jury était Claude Catala.

Le jury était composé de Emmanuel Dormy, Ludovic Petitdemange, Thierry Alboussière, Michel Rieutord.

Les rapporteurs étaient Thierry Alboussière, Michel Rieutord.


  • Résumé

    Cette thèse traite de la génération d'un champ magnétique par l'écoulement d'un fluide conducteur de l'électricité, connu sous le nom d'effet dynamo. De nombreuses études numériques ont ainsi cherché à comprendre la génération du champ magnétique terrestre dans le noyau fluide terrestre en analysant les propriétés des champs magnétiques générés par la convection d'un fluide Boussinesq dans une coquille sphérique en rotation. Cependant, cette approximation n'est pas valide pour décrire la convection dans des systèmes stratifiés tels que les intérieurs stellaires, dont la zone convective est potentiellement mieux modélisée en ayant recours à l'approximation anélastique qui considère la convection comme une perturbation par rapport à un état de référence stratifié adiabatiquement. Tout comme l'approximation Boussinesq, l'approximation anélastique présente l'intérêt de filtrer les ondes sonores. A l'aide de simulations numériques directes, nous étudions l'influence de la stratification en densité du système sur les propriétés des champs magnétiques générés. Nos analyses tendent à souligner la relative robustesse des résultats de géodynamo sur la structure et l'intensité du champ magnétique, qui semblent donc rester pertinents dans le cadre de l'étude des dynamos stellaires.

  • Titre traduit

    Numerical modelling of solar and stellar dynamos


  • Résumé

    Dynamo action, i. E. The self-amplification of a magnetic field by the flow of an electrically conducting fluid, is considered to be the main mechanism for the generation of the magnetic fields of stars and planets. Intensive and systematic parameter studies by direct numerical simulations using the Boussinesq approximation revealed fundamental properties of these models. However, this approximation considers an incompressible conducting fluid, and is therefore not adequate to describe convection in highly stratified systems like stars or gas giants. A common approach to overcome this difficulty is then to use the anelastic approximation, that allows for a reference density profile while filtering out sound waves for a faster numerical integration. Through a systematic parameter study of spherical anelastic dynamo models, we investigate the influence of the stratification on the dynamo mechanisms, and compare them with previous results obtained in the Boussinesq approximation. We discuss the influence of the density stratification on the field geometry and the field strength. Our results are in overall agreeement with the previous geodynamo studies, and thus the main established results seem to be still relevant to the study of stellar dynamos.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (XI-199 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [185]-199

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Observatoire de Paris (Section de Paris). Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 9208

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Observatoire de Paris (Section de Meudon). Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : MMF-T853
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.