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Séminaire Maylis Landeau

22 mai 2014

Deux aspects de la dynamique des fluides des noyaux planétaires

Maylis Landeau - Johns Hopkins University

jeudi 5 juin à 16 h 00

Salle Castex Rez de chaussé

Résumé :

La première partie de cet exposé est une étude numérique de la convection thermique et de la génération de champ magnétique dans une sphère pleine en rotation ; une configuration qui a reçu peu d’attention jusqu’à présent et qui est appropriée pour étudier la dynamique d’un noyau planétaire sans graine. Quand la vigueur de la convection est suffisamment élevée, nous obtenons des écoulements fortement asymétriques par rapport au plan équatorial, contrastant avec les écoulements essentiellement symétriques obtenus dans les études précédentes. Nous montrons que l’émergence spontanée de cet écoulement fortement asymétrique induit un champ magnétique localisé dans un hémisphère. Ces résultats suggèrent un scénario parcimonieux pour expliquer l’asymétrie du champ magnétique crustal de Mars.

Dans la seconde partie, je présenterai des expériences sur la déstabilisation et la fragmentation d’un volume de fluide dense dans un autre liquide non miscible. De tels processus ont eu lieu à grande échelle lors des impacts qui ont formé la Terre et son noyau : le métal liquide de l’impactant était alors relâché dans un océan de magma moins dense. Pour des nombres de Weber suffisamment faibles, le régime de fragmentation résulte de la compétition entre une instabilité de Rayleigh-Taylor et la formation d’un anneau de vorticité. Pour des nombres de Weber suffisamment élevés (le régime pertinent pour la formation du noyau), l’écoulement grande échelle se comporte comme un thermique turbulent : il forme une structure cohérente et autosimilaire qui croit par entraînement de fluide ambiant. Un modèle basé sur l’hypothèse d’entraînement turbulent est en accord avec nos résultats expérimentaux, ce qui démontre que le concept d’entraînement turbulent peut être appliqué à une interface séparant des fluides non miscibles pour des nombres de Weber et de Reynolds suffisamment élevés.