Etude de la transition collisionnelle - non collisionnelle dans les atmosphères planétaires : application à Mars et Titan

Study of the collisional - non collisional transition of the planetary atmospheres : application to Mars and Titan

• Auteur / Autrice : Vincent Boqueho
• Direction : Pierre-Louis Blelly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Atmosphères planétaires
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Propriétés thermiques

Ondes de choc

Mécanique céleste

Physique des hautes énergies

Gravitation

Magnétosphère

Satellites de recherche astronomique

Titan (satellite de Saturne) -- Atmosphère

Vénus (planète)

Mars (planète)

Exoplanètes

Planètes -- Atmosphères

Mots clés libres

Circulation

Modélisation

Atmosphères

Exosphère

Températures

Flux de chaleur

Superrotation

Vénus

Titan

Résumé

La plupart des modélisations effectuées sur les atmosphères planétaires se basent sur une seule et même approche : l’approche diffusive. Elle présuppose l’existence d’un milieu collisionnel, ce qui restreint le domaine d’application des modèles aux régions situées sous l’exobase. Afin de s’affranchir de ces limitations et d’étudier l’ensemble de l’atmosphère depuis la surface jusqu’au cœur de l’exosphère, un nouveau modèle a été développé, basé sur une approche innovante, multi-fluides multi-moments. Le modèle (2D) résout l’évolution des concentrations, des vitesses, des températures, des flux de chaleur et du tenseur de contraintes, pour chaque espèce de l’atmosphère, en fonction du temps local et de l’altitude. L’application a été faite sur Mars et Titan. Elle a permis de mettre en évidence une exosphère beaucoup plus complexe qu’on ne le pensait, incluant des changements considérables avec l’altitude. Elle a aussi montré que des phénomènes de superrotation ou de sous-rotation étaient générés très facilement au sein-même des régions collisionnelles, en rapport avec de semblables phénomènes détectés sur Vénus et Titan.

Most of the models of planetary atmospheres are based on the diffusive approach. It requires the hypothesis of a collisional medium, which constrains the applications of the models inside the regions located below the exobase. In order to alleviate these limitations and to study the whole atmosphere from the surface up to the exosphere, an new model has been developed, based on an innovative approach, multi-fluid multi-moment. The model (2D) solves the evolution of the concentrations, the velocities, the temperatures, the heat flows and the stress tensor in an altitude – local time plan, for each species of the atmosphere. The application has been made on Mars and Titan. The results show that the exosphere is much more complex than believed, including huge differences according to the altitude considered. It also appears that the superrotation or underrotation phenomena are very easily generated even inside the collisional regions, which is consistent with similar phenomena detected on Venus and Titan.