La superrotation est un phénomène fascinant observé sur certains géantes gazeuses en rotation rapide, ainsi que sur des planètes à rotation lente et celles qui sont verrouillées gravitationnellement. Les chercheurs ont comparé et contrasté les mécanismes qui produisent ce phénomène, en mettant l'accent sur les différences entre les planètes à rotation lente et celles en rotation synchrone avec leur étoile. Ils ont examiné diverses propriétés planétaires, principalement le nombre de Rossby thermique, qui est influencé par la taille de la planète, sa vitesse de rotation et l'intensité de la lumière qu'elle reçoit, ainsi qu'un temps de relaxation radiatif qui caractérise l'opacité de l’atmosphère. À travers un modèle simplifié comprenant les principaux mécanismes de superrotation, les chercheurs ont pu explorer comment les tourbillons atmosphériques favorisent ce phénomène.
Un des points clés abordés dans l'étude est la façon dont certaines structures, semblables à celles d'un modèle développé par Matsuno et Gill, organisent les effets des tourbillons dans les planètes verrouillées. Cependant, cette structure seule ne suffit pas à déclencher la superrotation; il faut également des éléments comme la baroclinicité – qui se réfère à la variation de densité dans l’atmosphère – et une faible résistance au niveau de la surface. Des simulations non linéaires ont révélé que même dans des conditions d'équilibre statistique, il existe une variabilité temporelle marquée. De plus, toutes les planètes verrouillées ne présentent pas de superrotation : par exemple, des atmosphères optiquement denses peuvent donner lieu à un phénomène inverse appelé subrotation, surtout lorsque la force de frottement est faible.
Le modèle met également en lumière l'interconnexion entre différents scénarios de superrotation, en montrant que pour certaines planètes en rotation lente, ce phénomène est souvent associé à une instabilité appelée Rossby-Kelvin. Fait intéressant, cette instabilité contribue aussi à l'accélération de la superrotation dans certains cas de planètes à rotation synchrone. Les chercheurs se sont penchés sur la manière dont les mécanismes de superrotation évoluent progressivement, passant d’un régime forcé axial à des planètes à rotation verrouillée, en appliquant une force équatoriale asynchrone de plus en plus forte. Ils ont découvert que le schéma de Matsuno-Gill finit par dominer les vagues de Rossby-Kelvin, bien que ces deux dynamiques puissent exister en parallèle. Ces résultats fournissent une perspective unifiée sur les différents mécanismes de superrotation présents dans une variété de corps planétaires, ouvrant la voie à de nouvelles recherches et à une meilleure compréhension des atmosphères extraterrestres.
Retrouvez l'article scientifique au complet (en anglais) ici : Mechanisms of Superrotation in Slowly-Rotating and Tidally-Locked Planets
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