Dynamique des fluides en astrophysique et cosmologie

La mécanique des fluides est un outil fondamental pour les sciences de l’Univers : depuis la Terre et les planètes géantes jusqu’aux étoiles, aux disques d'accrétion et au milieu interstellaire c’est une approche incontournable pour étudier les objets astrophysiques. L’UE « Dynamique des fluides en astrophysique et cosmologie » constitue un approfondissement de l’UE « Hydrodynamique » organisée autour de 3 thèmes centraux en astrophysique : fluides en rotation, convection thermique, et magnétohydrodynamique.

· Être capable de décrire un problème astrophysique grâce aux équations de la mécanique des fluides

· Connaître les principales propriétés des écoulements en rotation, de la convection thermique et des écoulements magnétohydrodynamiques

· Savoir appliquer une analyse de stabilité à un problème astrophysique

L’objectif général de ce cours est de pouvoir aborder les cours de M2 d’astrophysique stellaire et de milieu interstellaire qui font largement intervenir l’hydrodynamique et la magnétohydrodynamique.

· Hydrodynamique

· Outils Mathématiques

Contrôle terminal

1. Fluides en rotation

◦ équations et nombres caractéristiques

◦ écoulement géostrophique

◦ ondes inertiellles et ondes de Rossby

◦ effets de la viscosité

2. Convection thermique

◦ équilibre conductif

◦ approximation de Boussinesq et approximation anélastique

◦ baroclinicité

◦ critère de Schwarzschild et instabilité de Rayleigh-Bénard

◦ critère de Ledoux et convection thermohaline

3. Magnétohydrodynamique

◦ rappels sur le mouvement de particules chargées dans un champ magnétique

◦ approximation fluide pour la description des plasmas et équations du mouvement

◦ propriétés remarquables des écoulements MHD

◦ champ gelé, pression et tension magnétique, champ-sans-force, équipartition

◦ ondes d'Alfven et magnétosonores

◦ le problème de la dynamo

· Une introduction à la dynamique des fluides, M. Rieutord, De Boeck, 2014

· Astrophysics for physicists, A.R. Choudhuri, Cambridge University Press, 2010