Atmosphère de Jupiter - Définition

Zones, bandes et courants-jets

La carte la plus détaillé de Jupiter jamais effectué; prise par la sonde Cassini

La surface visible de Jupiter se divise en un certain nombre de bandes parallèles à l'équateur. Il en existe deux types: les claires appelées « zones » et les sombres appelées « bandes » (anglais : belts). La zone équatoriale (ZE) s'étend sur les latitudes allant de 7°S to 7°N. En dessus et au-dessous de la zone équatoriale, les bandes équatoriales nord et sud (BEN et BES) s'étendent jusqu'à 18°N et 18°S, respectivement. Plus loin se trouvent les zones tropicales nord et sud (ZTN et ZTS). L'alternance entre bandes et zones continue jusqu'à la région polaire à partir de 50 degrés de latitude, où leur visibilité diminue. La base de la structure bande/zone s'étend probablement plus loin vers les pôles, atteignant au moins 80° nord et sud.

La différence d'apparence entre zone et bande est due à l'opacité des nuages. La concentration d'ammoniac est plus importante dans les « zones », ce qui entraine l'apparition de nuages plus denses de glace d'ammoniac en haute altitude, ce qui entraine à son tour leur couleur plus claire. D'autre part, les nuages des « bandes » sont plus fins et se trouvent à plus basse altitude. La haute troposphère est plus froide dans les « zones » et plus chaude dans les « bandes ». La nature exacte des composés chimiques qui rendent les « zones » et les « bandes » joviennes colorées est inconnue, mais ils doivent comporter des composés complexes de soufre, de phosphore et de carbone.

Origine et circulation

Vitesse des vents dans l'atmosphère de Jupiter

L'origine de la structure en bande de la planète n'est pas claire. L'explication la plus simple consiste à considérer les « zones » comme des régions où l'air entame un processus ascendant, tandis que les « bandes » seraient la manifestation de région où l'air est descendant. Quand l'air enrichi en ammoniac monte dans les « zones », il se dilate et se refroidit, formant des nuages à la fois denses et hauts. Dans les « bandes », toutefois, l'air descend, se chauffant adiabatiquement, et les nuages blancs d'ammoniac s'évaporent, révélant les nuages sombres des profondeurs. La localisation et la longueur des régions, la vitesse et la localisation des courants-jets sont remarquablement stables sur Jupiter, ayant rarement changé entre 1980 et 2000. Un exemple de changement est la lente diminution de la vitesse du courant-jet qui se trouve à la frontière entre la Zone Tropicale Nord et la Bande Tempérée Nord à 23°N. Toutefois les bandes varient en intensité et en coloration dans le temps.

Les bandes joviennes ont pour limites des écoulements atmosphériques zonaux (des vents) appelés courants-jets. Les courants-jets qui se dirigent vers l'ouest, rétrogrades, se trouvent dans la zone de transition de « zones » vers « bandes » (s'éloignant de l'équateur), tandis que les courants-jets allant vers l'est, progrades, marquent la transition de « bandes » vers « zones ». De tels modèles signifient que la vitesse de ces vents diminue dans les « bandes » et augmente dans les « zones » de l'équateur au pôle. Donc, le cisaillement des « bandes » est cyclonique, tandis que dans les « zones » il est anticyclonique. La zone équatoriale est une exception à la règle, présentant un courant prograde et présentant une vitesse des vents minimale exactement au niveau de l'équateur. La vitesse des vents est élevée sur Jupiter, atteignant les 100 m/s. Les courants-jets progrades sont généralement plus puissants que les courants-jets rétrogrades.

Régions

Les zones et bandes de Jupiter. La zone équatoriale est visible au centre environnée par deux bandes équatoriales (BEN et BES). La Grande tache rouge se trouve à la limite sud de la BES. Cette animation représente 24 jours joviens, soit environ 10 jours terrestres. Le mouvement est 600 000 fois plus rapide dans la réalité.

Les zones et bandes qui divisent l'atmosphère de Jupiter ont leur propres noms et des caractéristiques uniques. Elles commencent en dessous des Régions polaires nord et sud. Des bandes et des zones intermédiaires peuvent exister mais sont difficiles à observer depuis la Terre. La Région tempérée sud sud et la région tempérée nord nord sont ainsi difficiles à discerner sans appareils spéciaux.

Région tempérée nord nord

La Région tempérée nord nord montre rarement plus de détails que les régions polaires, à cause de l'assombrissement centre-bord, la réduction, et le caractère diffus des éléments. La Bande tempérée nord nord est la bande la plus distincte au nord de la planète, bien qu'elle disparaisse occasionnellement. Les perturbations tendent à être mineures et de courtes durées. La Zone tempérée nord nord est peut-être plus facile à voir. D'autres bandes et zones mineures sont occasionnellement observées dans la région.

Région tempérée nord

La Région tempérée nord est une région latitudinale facilement observable depuis la Terre, et, a ainsi un record d'observation. Elle comporte aussi le plus puissant des courants-jets progrades de la planète—un courant qui forme la frontière sud de la Bande tempérée nord (BTN). Le BTN s'efface approximativement une fois par décennie (ce fut le cas lors de la rencontre de Voyager), faisant que la Zone tempérée nord (ZTN) se mêle apparemment à la Zone tropicale du Nord (ZTropN). D'autres fois, la ZTN est divisée par une bande étroite en deux éléments nord et sud.

Région tropicale nord

La région tropicale nord est composée de la Zone tropicale nord (ZTropN) et de la Bande équatoriale nord (BEN). La ZTropN a généralement une coloration stable, ne changeant de teinte qu'en rapport avec l'activité du courant de la Bande tropicale nord (BTN). Comme la Zone tropicale nord, elle est parfois divisée en deux bandes étroites, la Bande tropicale nord (BTropN). En de rares occasions, le sud de la ZTropN accueille des « Petites taches rouges ». Comme le nom le suggère, celles-ci sont les équivalents au nord de la Grande tache rouge. Mais contrairement à cette dernière, elles tendent à apparaître par paires et disparaissent rapidement (un an de vie en moyenne).

Bande équatoriale nord (BEN)

La BEN est l'une des bandes les plus actives de la planète. Elle est caractérisée par des ovales blancs anticyloniques et des ovales marrons cycloniques; comme dans la ZTropN, la plupart de ces caractéristiques ont une coute durée de vie. Comme la Bande équatoriale sud, la BEN s'est parfois très effacée avant de « réapparaitre ». Ces changements se produisent environ tous les 25 ans.

Zone équatoriale (ZE)

La Zone équatoriale est l'une des régions les plus stables de la planète, en latitude et en activité. La bordure nord de la ZE présente des convections qui s'étirent vers le sud ouest à partir de la BEN, et qui sont bordées par des points chauds sombres (en infrarouge). Quoique la frontière du sud de la ZE soit habituellement tranquille, des observations de la fin du 19^e siècle et du début du 20^e siècle montrent que cette partie a changé complètement par rapport à aujourd'hui. La ZE varie considérablement en coloration, de pâle à un ocre, ou même une nuance cuivreuse; elle est localement divisée par une Bande équatoriale (BE). Les éléments présents dans la ZE se déplacent à une vitesse de 390 km/h.

Région tropicale sud

La région tropicale sud inclut la Bande équatoriale sud (BES) et la Zone tropicale sud (ZtropS). C'est la région la plus active de la planète, puisqu'elle possède le courant-jet rétrograde le plus puissant. La BES est habituellement la ceinture la plus large et la plus sombre de Jupiter; toutefois, elle est parfois divisée par une zone (la Zone Bande équatoriale sud), et peut disparaitre durant un de ses cycles. L'observation récente de la bande recense une disparition de cette dernière de 1973 à 1975, 1989 à 1990, 1993, 2007 (disparition partielle) et 2010.

Une autre caractéristique de la BES est une longue trainée de perturbations cycloniques après la Grande tache rouge. Similaire à la ZtropN, la ZtropS est l'une des zones les plus importantes de la planète; pas seulement parce qu'elle contient la Grande tache rouge, mais aussi parce qu'elle accueille occasionnellement une perturbation tropicale sud, une division de la zone qui se maintient longtemps; la plus connue ayant duré de 1901 à 1939.

Région tempérée sud

La région tempérée sud est composée de la Zone tempérée sud (ZTS) et de la Bande tempérée sud (BTS). La BTS est une bande sombre et importante, plus que la BTN; jusqu'à mars 2000, sa caractéristique la plus connue était les ovales BC, DE, et FA, qui ont fusionné pour former l'Oval BA. En fait, les ovales faisaient partie de la Zone tempérée sud, mais ils se sont étendus dans la BTS, la bloquant partiellement. La BTS a occasionnellement commencé à disparaitre, apparemment à cause des interactions complexes entre les ovales blancs et la Grande tache rouge. L'apparition de la ZTS—dans laquelle les ovales blancs sont nés—est hautement variable.