Dynamique et stabilité des satellites irréguliers de Jupiter

par Julien Frouard

Thèse de doctorat en Astronomie et astrophysique

Sous la direction de Marc Fouchard et de Alain Vienne.

Le président du jury était Bruno Sicardy.

Le jury était composé de Marc Fouchard, Alain Vienne, Carl D. Murray, Anne Lemaître, Sławomir Breiter, Radu Stefan Stoica.

Les rapporteurs étaient Carl D. Murray, Anne Lemaître.


  • Résumé

    La région dynamique des satellites irréguliers de Jupiter présente un enchevêtrement complexe de zones stables et chaotiques, à la limite des régions où un satellite est gravitationnellement lié à la planète. L’objectif de ce travail est l’étude de ces résonances et de leur impact sur l’évolution à long terme des satellites. Pour ce faire une étude numérique a été entreprise, et des modèles analytiques et/ou numériques spécialisés ont également été développés. L’étude numérique a permis d’obtenir une image claire de la région dynamique globale où les satellites évoluent. En premier lieu, les résultats montrent que la grande majorité des satellites possèdent des orbites chaotiques. En ce qui concerne leur diffusion à long terme et celle des trois familles de satellites connues, les familles Ananke et Carme montrent une très faible diffusion alors que celle de la famille Pasiphae et des satellites les plus éloignés est au contraire très importante. Les résonances les plus importantes agissant sur la dynamique des satellites ont ensuite été déterminées. En particulier, le rôle déterminant dans la chaoticité des satellites des résonances impliquant la Grande Inégalité entre Jupiter et Saturne a été démontré. Les modèles analytiques ont permis quand à eux d’étudier en détail des résonances et des perturbations précises et ciblées. La dynamique de la résonance d’évection a ainsi été étudiée analytiquement et numériquement, en permettant une comparaison entre ces deux méthodes. Un modèle analytique séculaire des perturbations directes des planètes sur les satellites a également été construit, et constitue un premier pas dans l’étude analytique de ces perturbations.

  • Titre traduit

    Dynamics and stability of the Jovian irregular satellites


  • Résumé

    The dynamical region of the Jovian irregular satellites shows a complex web of regular and chaotic zones, near the limit where satellites are no more gravitationally bounded to the planet. The goal of this work is the study of these resonances and their influence on the long-term evolution of the satellites. In this way a numerical study has been performed. Some analytical and/or numerical models have also been made during this thesis, in the cases where they show a good approximation of the real motion of the satellites. The numerical study allowed to obtain a global picture of the dynamical region where the satellites evolve. First, the results show that the great majority of the satellites have chaotic orbits. Concerning their long-term stability and those of the three known families, the Ananke and Carme families show a very weak diffusion while that of the Pasiphae family and the outermost satellites is very strong. Secondly, the most important resonances acting on the dynamics of the satellites have been determined. In particular, the leading effect on the chaoticity of the satellites of the resonances implying the Great Inequality between Jupiter and Saturn has been proven. The analytical models allowed the detailled study of particular resonances and perturbations. The evection resonance dynamics have been investigated in a numerical and an analytical way, which allowed for a comparative study of the two methods. Besides this, an analytical secular model modelling the direct perturbations of the planets on the motion of the satellites has been made, which represents a first step in the analytical study of these perturbations.

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  • Détails : 1 vol. ([124] p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 116-[124]

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