Les atmosphères des planètes géantes comme Jupiter sont d’une épaisseur sans commune mesure avec celle des atmosphères des planètes telluriques. La circulation des vents, connue depuis les observations au télescope des mouvements des nuages de Jupiter, présente des caractéristiques très différentes. En particulier, la rotation différentielle sur ces planètes voit des bandes de nuages alternativement claires et foncées tourner àdes vitesses différentes, la ceinture équatoriale sur Jupiter et Saturne se déplaçant plus vite que le mouvement moyen de la planète (vents zonaux progrades, dirigés vers l’est). Les premiers résultats d’un modèle météorologique applicable aux planètes géantes, développé par J.I. Yano (LMD, Laboratoire de Météorologie Dynamique de Paris, et CNRM, Toulouse), avec la collaboration de O. Talagrand (LMD) et P. Drossart (LESIA, Observatoire de Paris), parviennent àexpliquer l’origine des vents zonaux.

Figure 1. Superposition d’une projection cylindrique d’images de Jupiter (enregistrées au Pic du Midi en juin 1996) et du profil de vitesse de vents zonaux mesurés par Voyager, interprétés dans la figure. Le phénomène de vents zonaux, qui est difficilement reproduit dans les modèles classiques de météorologie de couche mince, est ici retrouvé par un modèle d’atmosphère épaisse, où les couches fluides sont disposées selon des cylindres concentriques emboîtés traversant la planète. Il est possible de montrer que cette disposition modifie la variation de vorticité du fluide avec la latitude, ce qui entraîne la prédiction de vents zonaux progrades, contrairement aux modèles classiques de vorticité de couche atmosphérique mince. Ce modèle n’est qu’une première esquisse théorique sur la voie d’une compréhension de la circulation atmosphérique des planètes géantes, qui reste un des mystères de ces planètes. Les observations de la sonde Cassini (NASA/ESA) à partir de 2004 devraient fournir de nombreuses observations qui constitueront de nouveaux tests pour ces modèles météorologiques.

Figure 2. Comparaison des profils de vents zonaux de Jupiter et Saturne observés (trait fin) et calculés (trait gras) ----
Référence : J.I. Yano, Laboratoire de Météorologie Dynamique (Paris) et CNRM (Toulouse), O. Talagrand, Laboratoire de Météorologie Dynamique (Paris), P. Drossart, LESIA, Observatoire de Paris — "Origins of atmospheric zonal winds" Nature, 2 Janvier 2003, Brief Communication

Contact

Pierre Drossart (Observatoire de Paris, LESIA)

Dernière modification le 22 février 2013

The atmospheres of giant planets such as Jupiter have a thickness without common measure with that of the atmospheres of telluric planets. The circulation of the winds, known since the observations with a telescope of the motion of the Jupiter clouds, shows very different characteristics. In particular, differential rotation on these planets makes bands of clouds alternatively clear and dark turn at different speeds, the equatorial belt on Jupiter and Saturne moving more quickly than the average of the planet (implying prograde zonal winds, eastward directed). The first results of a meteorological model applicable to giant planets, developped by J.I. Yano (LMD, Laboratoire de Météorologie Dynamique de Paris, et CNRM, Toulouse), with the collaboration of O. Talagrand (LMD) and P. Drossart (LESIA, Observatoire de Paris), succeed to explain the origin of zonal winds.

Figure 1. Superposition of a cylindrical projection of Jupiter (taken at Pic du Midi Observatory in june 1996) and of the velocity profile of zonal winds measured by Voyager, interpreted in the figure. The phenomenon of zonal winds, which is reproduced with difficulty in the traditional meteorological models with a thin layer, is reproduced here by a model of thick atmosphere, where the fluid layers are laid out according to embedded concentric cylinders crossing the planet. It is possible to show that this disposition modifies the variation of vorticity of the fluid with latitude, which involves the prediction of prograde zonal winds, contrary to the traditional models of vorticity with thin atmospheric layers. This model is only a first theoretical sketch on the way of a complete understanding of the atmospheric circulation of giant planets, which remains one of the mysteries of these planets. The observations of the Cassini probe (NASA/ESA) from 2004 should provide many observations which will constitute new tests for these meteorolocical models.

Figure 2. Comparison of zonal winds profiles on Jupiter and Saturn observed (full lines) and computed (bold lines)

Reference : J.I. Yano, Laboratoire de Météorologie Dynamique (Paris) et CNRM (Toulouse), O. Talagrand, Laboratoire de Météorologie Dynamique (Paris), P. Drossart, LESIA, Observatoire de Paris — "Origins of atmospheric zonal winds" Nature, 2 January 2003, Brief Communication

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Pierre Drossart (Observatoire de Paris, LESIA)

Dernière modification le 4 mars 2013