Jupiter et Saturne : Déchiffrer le mystère de leurs formes
Les scientifiques étudient les formes uniques de Jupiter et Saturne et ce que ça implique.
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Table des matières
Jupiter et Saturne, les deux plus grands planètes de notre système solaire, ont des formes uniques que les scientifiques essaient de comprendre. Ces formes ne sont pas des sphères simples mais sont influencées par plusieurs facteurs comme leur vitesse de Rotation, leur structure interne et les vents dans leurs atmosphères.
Pourquoi les formes comptent
Savoir comment sont ces planètes est important pour plusieurs raisons. Ça aide les scientifiques à comprendre leurs vitesses de rotation, ce qui peut donner des infos sur leur structure interne. Les Mesures des formes peuvent aussi guider les sondes spatiales pendant qu’elles voyagent vers ces planètes, permettant une meilleure collecte de données durant les missions.
Ce qui détermine leurs formes
Les formes de Jupiter et Saturne sont surtout déterminées par leur rotation. Les deux planètes tournent rapidement, ce qui les fait gonfler à l'équateur et s'aplatir aux pôles. On voit cet aplatissement grâce à la motion de rotation qui crée une force vers l'extérieur à l'équateur.
En plus, la distribution de Densité interne de chaque planète joue un rôle. Comme ces planètes sont principalement faites de gaz, la densité varie dans différentes zones. Cette variation affecte leurs champs gravitationnels et, par conséquent, leurs formes.
Les vents dans la haute atmosphère contribuent aussi à la forme de ces planètes. Les vents près de l'équateur sont beaucoup plus forts que ceux aux pôles. Cette différence crée ce que les scientifiques appellent la "hauteur dynamique", une façon de décrire à quelle hauteur l'atmosphère monte à cause de ces vents.
Le rôle des mesures
Ces dernières années, des missions comme Juno, qui étudie Jupiter, et Cassini, qui a étudié Saturne, ont fourni des mesures précises des champs gravitationnels de ces planètes. Ces mesures aident les scientifiques à calculer comment les motifs de vent et les vitesses de rotation affectent la forme de chaque planète.
Avant, les mesures des missions précédentes, comme celles de Pioneer et Voyager, étaient moins précises. Les nouvelles données permettent une compréhension plus précise de la façon dont les formes de ces géants gazeux se comparent aux estimations passées.
Forme et motifs de vent
Pour les deux planètes, les scientifiques ont remarqué une différence significative entre les rayons équatoriaux et polaires. Par exemple, le rayon équatorial est environ 10 % plus grand que le rayon polaire. Cette différence montre à quel point les planètes sont aplaties aux pôles à cause de leur rotation rapide.
La forme de Saturne est étroitement alignée avec les mesures prises lors des occultations radio. Pendant ces expériences, les scientifiques envoient des signaux radio depuis des sondes spatiales vers la Terre en passant derrière la planète. En analysant comment les signaux changent, ils peuvent créer un profil de l'atmosphère de la planète.
Jupiter, en revanche, n'a pas montré le même niveau d'accord entre sa forme calculée et les mesures radio. Cette discordance suggère qu'il y a encore des éléments en jeu que les scientifiques ne comprennent pas complètement.
Importance des expériences futures
Les missions à venir, surtout le travail continu de la sonde Juno, devraient fournir des mesures encore plus précises. Avec ces nouvelles données, les scientifiques espèrent affiner leur compréhension de la forme de Jupiter plus que jamais.
L'effet de la variabilité du vent
Les vents jouent un rôle crucial dans la détermination de la forme des géants gazeux comme Jupiter et Saturne. L'intensité et la direction de ces vents peuvent changer, ce qui entraîne des variations dans la forme résultante. Alors que les scientifiques continuent d'étudier ces vents, ils peuvent mieux évaluer comment ils impactent l'apparence globale des planètes.
Conclusions
Comprendre les formes de Jupiter et Saturne nécessite une combinaison de différentes mesures et théories. En intégrant des données de diverses missions et en se concentrant sur les structures de vent et la dynamique de rotation, les scientifiques avancent dans notre connaissance de ces planètes massives. Les missions actuelles et futures seront cruciales pour faire des calculs plus précis afin de percer complètement les mystères de ces géants de notre système solaire.
Titre: The Shape of Jupiter and Saturn Based on Atmospheric Dynamics, Radio Occultations and Gravity Measurements
Résumé: The shape of the two gas giants, Jupiter and Saturn, is determined primarily by their rotation rate, and interior density distribution. It is also affected by their zonal winds, causing an anomaly of O(10 km) at low latitudes. However, uncertainties in the observed cloud-level wind and the polar radius, translate to an uncertainty in the shape with the same order of magnitude. The Juno (Jupiter) and Cassini (Saturn) missions gave unprecedented accurate gravity measurements, constraining better the uncertainty in the wind structure. Using an accurate shape calculation, and a joint optimization, given both gravity and radio-occultation measurements, we calculate the possible range of dynamical height for both planets. We find that for Saturn there is an excellent match to the radio-occultation measurements, while at Jupiter such a match is not achieved. This may point to deviations from a barotropic flow above the cloud level, which might be tested with the forthcoming radio-occultation measurements by Juno.
Auteurs: Eli Galanti, Yohai Kaspi, Tristan Guillot
Dernière mise à jour: 2023-05-04 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2305.02647
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2305.02647
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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