Leur existence résulte principalement de l'existence de forts gradients horizontaux de température et de pression, combinés à la rotation de la Terre. Ils jouent un rôle majeur dans le transport méridien de chaleur, dans la formation et la trajectoire des dépressions et des anticyclones, dans les échanges entre les masses d'air tropicales et polaires ainsi que dans la variabilité météorologique aux moyennes latitudes. Leur dynamique établit également un lien direct entre la circulation atmosphérique à grande échelle et le système climatique global.

Les courants-jets transportent de l'énergie, organisent les trajectoires des perturbations, contrôlent en partie les échanges entre masses d'air et interviennent dans la redistribution globale de la chaleur. Leur structure est continuellement modifiée par les saisons, les continents, les reliefs, les océans et les interactions entre la troposphère et la stratosphère. Leur étude permet ainsi de relier plusieurs niveaux de fonctionnement du système climatique, depuis les propriétés thermodynamiques des masses d'air jusqu'à la circulation atmosphérique planétaire.

La formation des courants-jets est intimement liée au déséquilibre énergétique entre les basses et les hautes latitudes. Les régions tropicales reçoivent en moyenne davantage d'énergie solaire que les régions polaires. L'atmosphère et les océans doivent donc transporter continuellement de la chaleur vers les hautes latitudes. Cette redistribution produit des gradients méridiens de température. Comme la pression atmosphérique diminue avec l'altitude et que la densité de l'air dépend de sa température, les différences thermiques entre masses d'air tropicales et polaires se traduisent par des différences de pression horizontales croissantes avec l'altitude. Dans la haute troposphère, ces gradients deviennent suffisamment importants pour produire des vents très rapides.

La force de Coriolis constitue le second mécanisme fondamental. Elle résulte de la rotation terrestre et dévie les mouvements horizontaux de l'air vers la droite dans l'hémisphère Nord et vers la gauche dans l'hémisphère Sud. Un gradient horizontal de pression tend à accélérer l'air des hautes vers les basses pressions, tandis que la force de Coriolis dévie progressivement cette circulation. À grande échelle et en dehors des régions équatoriales, un équilibre peut s'établir entre le gradient de pression et la force de Coriolis : le vent devient alors approximativement parallèle aux lignes d'égale pression, ou isobares. Ce régime constitue l'écoulement géostrophique.

Dans la haute troposphère, le vent géostrophique est particulièrement important parce que les forces de frottement y sont faibles. Le vent peut donc atteindre de grandes vitesses sans être fortement ralenti par la surface terrestre. La relation entre le gradient horizontal de température et la variation verticale du vent est décrite par le vent thermique. Cette relation constitue l'un des fondements théoriques de la compréhension des courants-jets : plus le gradient horizontal de température est important, plus le cisaillement vertical du vent est marqué. Les régions où les contrastes thermiques méridiens sont particulièrement forts deviennent donc propices à la formation de vents rapides en altitude.

• Le courant-jet polaire constitue le principal courant-jet des moyennes et hautes latitudes. Il se développe généralement autour de 30 à 60° de latitude, à proximité de la zone barocline séparant les masses d'air tropicales des masses d'air polaires. Sa position et son intensité varient considérablement avec les saisons et les situations météorologiques. En hiver, le contraste thermique entre les tropiques et les régions polaires est généralement plus important, ce qui renforce le courant-jet. Il tend alors à se déplacer vers des latitudes plus méridionales. En été, le gradient thermique diminue et le courant-jet polaire devient généralement plus faible et se déplace vers le nord.

• Le courant-jet subtropical est une autre structure majeure de la circulation atmosphérique. Il se situe généralement autour de 25 à 35° de latitude, dans la partie supérieure de la cellule de Hadley. L'air chauffé dans les régions tropicales s'élève près de l'équateur puis se dirige vers les subtropiques dans la haute troposphère. En raison de la conservation du moment cinétique et de la rotation terrestre, cet écoulement acquiert une forte composante d'ouest. Le courant-jet subtropical se forme ainsi principalement autour de la limite supérieure de la cellule de Hadley.

Quand on parle de deux courants-jets, on entend : deux dans chaque hémisphère, présents aux latitudes équivalentes. Mais leur phénoménologie n'est pas excatement la même. L'hémisphère Nord possède une configuration particulièrement complexe en raison de la présence de vastes continents et de grandes chaînes montagneuses. Les montagnes Rocheuses et l'Himalaya-Tibet jouent un rôle majeur dans la dynamique des courants-jets. Leur relief perturbe l'écoulement atmosphérique et génère des ondes planétaires appelées ondes de Rossby. Les contrastes thermiques entre continents et océans renforcent également les variations longitudinales des courants-jets. L'hémisphère Sud, où la surface est davantage dominée par les océans, présente généralement une circulation zonale plus régulière, même si elle reste affectée par les reliefs antarctiques, les contrastes thermiques et les interactions avec la stratosphère.

Les courants-jets présentent fréquemment de grandes ondulations méridiennes. Ces ondulations sont principalement associées aux ondes de Rossby, qui constituent des perturbations de grande longueur d'onde de la circulation atmosphérique. Les courants-jets peuvent ainsi former des crêtes correspondant à des extensions vers les hautes latitudes et des talwegs correspondant à des incursions vers les basses latitudes. Ces ondulations contrôlent en grande partie la distribution des masses d'air et la succession des situations météorologiques.

Lorsque le courant-jet présente une trajectoire relativement rectiligne, l'écoulement atmosphérique est souvent qualifié de zonal. Les systèmes météorologiques se déplacent alors rapidement d'ouest en est. Lorsque les ondulations deviennent importantes, la circulation devient plus méridienne. De l'air froid peut descendre vers les basses latitudes tandis que de l'air chaud remonte vers les régions polaires. Les situations de blocage peuvent alors apparaître, ralentissant considérablement le déplacement des systèmes météorologiques et favorisant la persistance de vagues de chaleur, de périodes froides ou de précipitations prolongées.

Les courants-jets jouent un rôle essentiel dans la formation des dépressions extratropicales. Les zones de divergence et de convergence de la haute troposphère associées aux variations de vitesse du courant-jet peuvent favoriser les mouvements verticaux de l'air. Une divergence en altitude au-dessus d'une région donnée peut favoriser l'ascendance de l'air depuis les basses couches. Cette ascendance diminue la pression au niveau de la mer et contribue à l'approfondissement d'une dépression. Les courants-jets sont ainsi directement associés aux régions de cyclogenèse des moyennes latitudes.

Les maxima de vent des courants-jets présentent eux-mêmes des structures particulières appelées sorties et entrées de jet. Ces régions sont associées à des configurations de divergence et de convergence en altitude qui peuvent favoriser ou inhiber les mouvements ascendants. Leur localisation permet aux météorologues de déterminer les régions susceptibles de connaître un développement cyclonique important.

Les courants-jets interviennent également dans l'aviation. Les avions volant d'ouest en est peuvent bénéficier de vents arrière importants lorsqu'ils empruntent certaines parties du courant-jet, ce qui réduit la durée du vol et la consommation de carburant. Dans la direction opposée, les vents de face augmentent au contraire la durée du trajet et la consommation. Les compagnies aériennes utilisent donc les prévisions des courants-jets pour optimiser les trajectoires. Les fortes variations de vent avec l'altitude peuvent cependant provoquer des turbulences, notamment à proximité des régions de fort cisaillement vertical.

La turbulence en air clair est particulièrement associée aux zones où le gradient de vitesse du vent est élevé, notamment à proximité des courants-jets. Contrairement aux turbulences liées aux nuages convectifs, elle peut se produire sans signe visuel évident. Les modèles météorologiques permettent néanmoins d'identifier les régions présentant un risque accru en analysant la structure du cisaillement du vent et la stabilité atmosphérique.

Les courants-jets jouent également un rôle dans les échanges entre troposphère et stratosphère. La tropopause n'est pas une surface parfaitement horizontale et uniforme. Les régions où les courants-jets sont particulièrement intenses peuvent être associées à des zones de forte dynamique verticale et à des échanges de masses d'air entre la troposphère et la stratosphère. Les courants-jets polaires sont notamment associés aux structures de la tropopause et aux processus de cyclogenèse qui favorisent certains échanges verticaux.

Les courants-jets subtropicaux et polaires sont également sensibles au changements climatique. Une modification de la distribution méridienne des températures peut déplacer ou modifier les gradients de pression responsables de leur dynamique. Le réchauffement particulièrement rapide de l'Arctique réduit le contraste thermique entre les hautes latitudes et les latitudes tempérées, ce qui peut modifier la structure du courant-jet polaire. Cependant, les relations entre réchauffement arctique, ondulations du courant-jet et événements météorologiques extrêmes demeurent complexes et font encore l'objet de recherches. Il est établi que le changement climatique modifie certains aspects de la circulation atmosphérique, mais il n'est pas possible d'attribuer systématiquement chaque événement extrême à une modification particulière du courant-jet.

À l'échelle saisonnière, la position des courants-jets constitue un élément essentiel de la climatologie régionale. Leur déplacement influence les trajectoires des perturbations, les régimes de précipitations et les températures. Le déplacement saisonnier vers le nord ou vers le sud des zones de vents rapides est notamment associé aux variations des zones de précipitations des moyennes latitudes et aux transitions saisonnières des régions subtropicales.

• Le courant-jet nocturne équatorial constitue un phénomène distinct des grands courants-jets extratropicaux. Dans la stratosphère équatoriale, des oscillations de la circulation zonale appelées oscillation quasi-biennale se manifestent par une alternance de vents d'est et d'ouest descendant progressivement avec le temps. Leur période moyenne est d'environ 28 mois. Bien qu'il ne s'agisse pas d'un courant-jet permanent comparable au jet polaire, ce phénomène influence la circulation atmosphérique globale, la propagation des ondes et certaines propriétés de la stratosphère tropicale.

L'archétype des courants-jets extraterrestres se trouve sans doute dans l'atmosphère de Jupiter. Celle-ci est zébrée de bandes claires et sombres parallèles à l'équateur, qui sont en réalité les frontières visibles de puissants jets zonaux. Ces vents soufflent de manière alternée : les flux dirigés vers l'est (progrades) et ceux dirigés vers l'ouest (rétrogrades) s'entremêlent sur toute la circonférence de la géante, atteignant régulièrement des vitesses dépassant les 500 km/h. Ces structures ne sont pas de simples phénomènes météorologiques de surface. Les mesures gravimétriques de la sonde Juno ont démontré que ces courants-jets s'enracinent profondément, sur près de 3000 kilomètres sous la couche nuageuse visible. Ils s'étendent jusqu'à ce que la pression devienne si colossale que l'hydrogène se transforme en un fluide métallique conducteur, une limite qui semble freiner et étouffer la dynamique des jets. Cette profondeur explique la très grande stabilité des bandes joviennes, dont certaines sont observées sans discontinuer depuis l'invention du télescope.

Sur Saturne, la dynamique atmosphérique partage de nombreuses similitudes avec le modèle jovien, bien qu'elle soit masquée par une brume haute altitude qui atténue les contrastes visuels. Saturne possède un vaste et puissant courant-jet équatorial prograde. Lors du survol des sondes Voyager à la fin des années 1970, ce jet atteignait des vitesses stupéfiantes de 1800 km/h. Les observations ultérieures de la mission Cassini ont révélé un ralentissement apparent de ce flux en surface, bien que les scientifiques soupçonnent aujourd'hui qu'il s'agisse d'un changement d'altitude du courant-jet plutôt que d'une véritable perte de vitesse. Outre ses jets alternés aux latitudes moyennes, Saturne abrite l'une des manifestations les plus énigmatiques de la dynamique des fluides connue à ce jour : l'hexagone polaire nord. Il s'agit d'une structure stationnaire en forme d'hexagone parfait de plus de 20 000 kilomètres de large, délimitée par un courant-jet puissant et sinueux. Les modèles suggèrent que cette onde stationnaire est le fruit d'interactions entre des masses d'air tournant à des vitesses différentes autour du pôle, une sorte d'onde de Rossby figée dans le temps.

Plus loin du Soleil, les géantes de glace réservent des surprises météorologiques extrêmes. Neptune, bien qu'elle reçoive très peu d'énergie solaire, possède les courants-jets les plus violents de tout le Système solaire. Cette violence est entretenue par un flux de chaleur interne remarquablement élevé, peut-être lié à la cristallisation de son manteau de glaces ou à la séparation de l'hélium et du méthane. L'équateur de Neptune est balayé par des vents rétrogrades, tandis qu'aux latitudes moyennes, de larges courants progrades peuvent atteindre et dépasser les 2000 km/h, s'approchant de la vitesse du son dans cette atmosphère froide. Ces courants-jets ultrarapides sont intimement liés aux Grandes Taches Sombres, d'immenses tempêtes anticycloniques qui se forment et se dissipent en quelques années, agissant comme des obstacles autour desquels les vents s'accélèrent et se déchirent. 

Uranus, la jumelle de Neptune en termes de composition, présente une circulation atmosphérique différente en raison de son inclinaison axiale extrême de 98 degrés. La planète roule littéralement sur son orbite, ce qui soumet ses pôles et son équateur à des cycles d'insolation extrêmement longs et contrastés, chacun durant plus de vingt ans. Pendant longtemps, son atmosphère est apparue terne et dépourvue de caractéristiques marquantes, mais les récentes observations, notamment dans le domaine infrarouge grâce au télescope spatial James Webb, ont révélé une météorologie complexe et active. Uranus possède des courants-jets rapides qui s'inversent selon la latitude : les vents soufflent vers l'ouest à l'équateur, mais changent de direction aux latitudes moyennes pour souffler vers l'est. Les données récentes ont également mis en évidence l'apparition d'un vaste vortex polaire nord, prouvant que les courants-jets et la circulation globale d'Uranus subissent des bouleversements majeurs au gré de ses longues saisons.

Les planètes rocheuses, bien que dotées d'atmosphères beaucoup plus ténues, développent également leurs propres courants-jets. Sur Mars, dont l'atmosphère est composée à 95 % de dioxyde de carbone et est cent fois moins dense que la nôtre, les jets streams sont principalement générés par les immenses contrastes thermiques entre les calottes polaires et l'équateur. Ces courants-jets martiens sont plus faibles que les nôtres, mais ils jouent un rôle important dans le cycle climatique global. Ce sont eux qui canalisent et intensifient les vents lors des tempêtes de poussière régionales, pouvant parfois dégénérer en tempêtes globales qui obscurcissent la planète entière pendant des mois en modifiant radicalement son bilan thermique.

Enfin, le cas de Vénus demeure l'une des plus grandes énigmes de la planétologie comparée. La planète ne possède pas de courants-jets zonés et alternés comme les géantes, mais elle est le siège d'un phénomène unique appelé la superrotation. Alors que la surface rocheuse de Vénus met 243 jours terrestres pour accomplir une seule rotation sur elle-même, la haute atmosphère fait le tour complet de la planète en seulement quatre jours, avec des vents soufflant en continu d'est en ouest à des vitesses dépassant les 350 km/h. Ce gigantesque flux continu agit comme un courant-jet planétaire global. Les mécanismes précis permettant à cette atmosphère dense et brûlante de maintenir une telle vitesse, en défiant les frictions et en transférant l'énergie de la surface vers les nuages, impliquent des ondes atmosphériques et des cellules de convection thermiques d'une complexité que les modèles climatiques peinent encore à simuler parfaitement.