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Approche numérique du couplage par effets de marée entre transferts thermiques internes et évolution orbitale des corps planétaires
Les effets de marée qui ont lieu au sein de certains corps du Système Solaire et probablement dans un grand nombre des planètes extrasolaires détectées jusqu à présent associent la friction visqueuse produite par la déformation cyclique de leurs enveloppes internes et éventuellement externes (atmosp...
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| Auteurs principaux : | , |
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| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Approche numérique du couplage par effets de marée entre transferts thermiques internes et évolution orbitale des corps planétaires / Jonathan Besserer; sous la direction de Antoine Mocquet ; co-encadrant Gabriel Thobie |
| Publié : |
2012 |
| Description matérielle : | 1 vol. (358 p.) |
| Condition d'utilisation et de reproduction : | Publication autorisée par le jury |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Sciences de la Terre et de l'univers. Planétologie : Nantes : 2012 |
| Sujets : | |
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| Particularités de l'exemplaire : | BU Sciences, Ex. 1 : Titre temporairement indisponible à la communication |
| Résumé : | Les effets de marée qui ont lieu au sein de certains corps du Système Solaire et probablement dans un grand nombre des planètes extrasolaires détectées jusqu à présent associent la friction visqueuse produite par la déformation cyclique de leurs enveloppes internes et éventuellement externes (atmosphère et océans) à une modification de leurs paramètres orbitaux. La dissipation d énergie de marée étant fortement dépendante de la rhéologie et donc de la température, il existe naturellement un couplage entre ces effets et les transferts de chaleur au sein des corps planétaires. Cette thèse a été dédiée à la construction d un modèle numérique permettant de simuler de manière cohérente la convection thermique dans un manteau planétaire compressible, à viscosité variable et soumis à un chauffage de marée hétérogène, ainsi que l évolution orbitale du corps. Les équations de conservation pour la dynamique du manteau sont traitées via une méthode en volumes finis dans la géométrie bidimensionnelle d anneau sphérique ; cette dernière permet d approximer des transferts thermiques tridimensionnels sphériques en gardant des temps de calcul raisonnables. En particulier, un solveur mécanique multigrille et un schéma à haute résolution pour l advection de la chaleur ont été implémentés. La dissipation de marée qui influence l évolution orbitale est ensuite évaluée via une solution semi-analytique dérivée au cours de ce travail. Deux applications préliminaires sont présentées pour examiner, d une part, l influence de la compressibilité dans le traitement du problème de convection couplée avec la dissipation de marée et, d autre part, l effet de ce couplage sur l évolution orbitale. Tidal effects that occur in some objects of the Solar System, and probably in a great part of the extrasolar planets detected so far, associate the viscous friction induced by the periodic deformation of their internal, possibly external layers (atmosphere and oceans), to a change of their orbital parameters. Since tidal dissipation strongly depends on rheology, hence on temperature, there is a natural coupling between these effects and heat transfer inside planetary bodies. This thesis was devoted to the building of a numerical model that self-consistently simulates thermal convection in a compressible mantle with variable viscosity and subjected to heterogeneous tidal heating, and the orbital evolution of the body. Conservation equations for mantle dynamics are treated by a finite volume method based on the bi-dimensional spherical annulus geometry; this approach approximates three-dimensional heat transfer while keeping moderate computational time. In particular, a multigrid mechanical solver and a high resolution advection scheme for the heat equation were implemented. The dissipation of tidal energy, which influences orbital evolution, is then computed through a semi-analytical solution derived during this work. Two preliminary applications are presented to investigate, on one hand the influence of compressibility in the treatment of the convection problem coupled with tidal dissipation and, on the other hand the effect of this coupling on orbital evolution. |
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| Variantes de titre : | Numerical modeling of the tidally induced coupling between internal heat transfer and orbital evolution of planetary bodies |
| Bibliographie : | Bibliogr. p. 343-358 |