Interactions de marées

Les ondes internes gravito-inertielles sont des ondes se propageant dans les milieux fluides stablement stratifiés en rotation. Leurs forces de rappel sont la poussée d'Archimède et l'accélération de Coriolis. Elles sont capables de redistribuer de l'énergie et du moment cinétique du fait de leur dissipation et de leur possible déferlement non-linéaire, jouant ainsi un rôle crucial dans l'évolution dynamique des corps dans lesquels elles se propagent. Dans cette thèse, nous nous attachons à caractériser leur propagation, leur amortissement et les échanges de moment cinétique qu'elles induisent, dans les environnements complexes que sont les intérieurs stellaires et de planètes géantes.Au sein des planètes géantes, nous étudions la propagation et la dissipation d'ondes gravito-inertielles de marée, dans une région de convection stratifiée susceptible de se développer proche du cœur. Nous nous intéressons tout d'abord à leur propagation libre et nous montrons qu'une onde incidente sur une telle région est efficacement transmise à condition qu'elle soit résonante avec un de ses modes propres. Sinon, l'onde est réfléchie et ne pénètre pas dans les régions plus profondes de la planète. Ensuite, nous étudions numériquement la dissipation de marée induite lorsque ces ondes sont excitées par un forçage gravitationnel dû à la présence d'un satellite. Nous montrons que le taux de dissipation de marée est en moyenne augmenté par rapport à un milieu purement convectif. Les contributions les plus importantes à cette augmentation proviennent de la dissipation des ondes gravito-inertielles résonantes avec les modes propres de la région de convection stratifiée, qui sont aussi celles qui sont efficacement transmises. Ces résultats sont compatibles avec les hauts taux de dissipation de marée récemment observés dans Jupiter et Saturne.Dans les zones radiatives des étoiles, nous présentons en premier lieu une étude semi-analytique linéaire de l'influence de la rotation globale et différentielle, sur le transport de moment cinétique induit par la dissipation des ondes gravito-inertielles. Dans un modèle équatorial, nous montrons que la rotation a pour effet l'augmentation de la dissipation thermique des ondes. Celle-ci est particulièrement significative dans leur région d'excitation, modifiant ainsi le dépôt de moment cinétique. Nous montrons que cet effet se révèle d'autant plus efficace que l'étoile est jeune et massive. En parallèle de ce travail semi-analytique, cette thèse s'est attachée à développer un modèle 3D non-linéaire ab initio d'une étoile massive couplant le coeur convectif à une enveloppe radiative étendue, sous l'influence de la rotation. L'analyse détaillée de simulations numériques à haute performance, réalisées avec le code ASH, nous a permis de caractériser les propriétés du spectre d'excitation des ondes et des modes résonants qui s'établissent dans l'enveloppe radiative. Proche de la surface de l'étoile, nous montrons que les ondes peuvent atteindre une amplitude suffisante pour interagir de manière significative avec la rotation différentielle. Simultanément, nous y examinons le possible déferlement non-linéaire des ondes. Ce travail numérique offre de nouveaux outils d'interprétation en lien avec les observations sismiques des étoiles, en synergie avec la théorie linéaire des oscillations stellaires.