Jupiter est la planète la plus massive

Comme toutes les géantes, Jupiter est principalement constituée d’un mélange de gaz. La géante gazeuse est 2,5 fois plus massive que toutes les planètes réunies, soit 317 fois plus grande que la Terre. Il y a beaucoup d’autres faits intéressants sur la planète et nous allons essayer de les raconter.

Caractéristiques générales

Jupiter à une distance de 600 millions de kilomètres de la Terre. En bas, vous pouvez voir la trace de la chute d’un astéroïde.

Comme vous le savez, Jupiter est la plus grande planète du système solaire et elle possède 79 satellites. Plusieurs sondes spatiales se sont approchées de la planète pour l’étudier à partir d’une trajectoire de survol. La sonde Galileo s’est mise en orbite autour de la planète et l’a étudiée pendant plusieurs années. La dernière en date est la sonde New Horizons. Après avoir dépassé la planète, la sonde a reçu une accélération supplémentaire et s’est dirigée vers son objectif final : Pluton.

Jupiter a des anneaux. Ils ne sont pas aussi grands et beaux que ceux de Saturne car ils sont plus fins et plus faibles. La grande tache rouge est une tempête géante qui fait rage depuis plus de trois cents ans ! Bien que la planète Jupiter soit vraiment énorme, elle n’a pas la masse nécessaire pour devenir une étoile à part entière.

L’atmosphère

Cette animation de 14 images montre la circulation de l’atmosphère de Jupiter.

L’atmosphère de la planète est énorme, sa composition chimique est de 90 % d’hydrogène et de 10 % d’hélium. Contrairement à la Terre, Jupiter est une géante gazeuse et il n’y a pas de frontière nette entre l’atmosphère et le reste de la planète. Si vous pouviez descendre vers le centre de la planète, la densité et la température de l’hydrogène et de l’hélium commenceraient à changer. Les scientifiques distinguent des couches en fonction de ces caractéristiques. Les couches de l’atmosphère sont, dans l’ordre, la troposphère, la stratosphère, la thermosphère et l’exosphère.

Animation de la rotation de l’atmosphère de Jupiter assemblée à partir de 58 images

Jupiter n’ayant pas de surface solide, les scientifiques définissent la limite inférieure de son atmosphère au point où la pression est de 1 bar. La température de l’atmosphère à ce point, comme celle de la Terre, diminue avec l’altitude jusqu’à atteindre un minimum. La tropopause définit la limite entre la troposphère et la stratosphère. Elle se situe à environ 50 kilomètres au-dessus de la «surface» théorique de la planète.

Stratosphère

La stratosphère s’élève à 320 kilomètres d’altitude et la pression continue de diminuer alors que la température augmente. Cette altitude marque la limite entre la stratosphère et la thermosphère. La température de la thermosphère atteint 1000 K à une altitude de 1000 km.

La puissante atmosphère de la planète

Tous les nuages et les orages que nous voyons sont situés au bas de la troposphère et sont formés d’ammoniac, de sulfure d’hydrogène et d’eau. En fait, la topographie visible de la surface constitue la couche nuageuse inférieure. La couche nuageuse supérieure contient de la glace composée d’ammoniac. Les nuages inférieurs sont composés d’hydrosulfure d’ammonium. L’eau forme les nuages situés sous les couches nuageuses denses. L’atmosphère passe progressivement et en douceur dans l’océan, qui se transforme en hydrogène métallique.

L’atmosphère de la planète est la plus vaste du système solaire et se compose principalement d’hydrogène et d’hélium.

Composition de la planète

Jupiter contient de petites quantités de composés tels que le méthane, l’ammoniac, le sulfure d’hydrogène et l’eau. Ce mélange de composés chimiques et d’éléments contribue aux nuages colorés que l’on peut voir dans les télescopes. Il est impossible de dire avec certitude quelle est la couleur de Jupiter, mais elle est grossièrement rouge-blanc avec des rayures.

Les nuages d’ammoniac observés dans l’atmosphère de la planète forment un ensemble de bandes parallèles. Les bandes sombres sont appelées ceintures et alternent avec des bandes claires, appelées zones. On pense que ces zones sont constituées d’ammoniac. On ne sait pas encore ce qui explique la couleur sombre des bandes.

La grande tache rouge

Vous avez peut-être remarqué qu’il y a plusieurs ovales et cercles dans l’atmosphère, dont le plus grand est la Grande Tache rouge. Il s’agit de tourbillons et de tempêtes qui sévissent dans une atmosphère extrêmement instable. Un tourbillon peut être cyclonique ou anticyclonique. Les tourbillons cycloniques ont généralement un centre où la pression est plus faible qu’à l’extérieur. Les tourbillons anticycloniques sont ceux dont le centre présente une pression plus élevée que l’extérieur du tourbillon.

La grande tache rouge

La grande tache rouge

La Grande Tache rouge (GRS) de Jupiter est une tempête atmosphérique qui fait rage dans l’hémisphère sud depuis 400 ans. Beaucoup pensent que Giovanni Cassini l’a observée pour la première fois à la fin des années 1600, mais les scientifiques doutent qu’elle se soit formée à cette époque.

Comparaison de photos de l’ESB prises en 1879 (à gauche) et en 2014 (à droite)

Il y a une centaine d’années, cette tempête mesurait plus de 40000 kilomètres de diamètre. Actuellement, sa taille diminue. Au rythme actuel de contraction, elle pourrait devenir circulaire d’ici 2040. Les scientifiques en doutent, car l’influence des courants-jets voisins pourrait complètement changer la donne. On ne sait pas encore combien de temps durera le changement de taille.

Qu’est-ce que le BKP ?

La Grande Tache rouge, dont les couleurs sont rehaussées.

La Grande Tache Rouge est une tempête de type anticyclonique et depuis que nous l’observons, elle a conservé sa forme depuis plusieurs siècles. Elle est si énorme qu’elle peut être observée même à partir de télescopes terrestres. Les scientifiques n’ont pas encore trouvé la cause de sa couleur rougeâtre.

La Petite Tache Rouge

La petite tache rouge

Une autre grande tache rouge a été découverte en 2000 et n’a cessé de croître depuis. Comme la Grande Tache rouge, elle est anticyclonique. En raison de sa ressemblance avec le BKP, cette tache rouge (qui porte le nom officiel d’Oval) est souvent appelée «Petite tache rouge» ou «Little Red Spot».

Contrairement aux tourbillons, qui persistent pendant de longues périodes, les tempêtes sont plus éphémères. Beaucoup peuvent durer des mois, mais en moyenne elles durent 4 jours. L’apparition de tempêtes dans l’atmosphère culmine tous les 15 à 17 ans. Les tempêtes sont accompagnées d’éclairs, comme sur Terre.

La rotation du BKP

Image de Jupiter et de ses satellites Io et Ganymède

BKP tourne dans le sens inverse des aiguilles d’une montre et effectue une révolution complète tous les six jours terrestres. La période de rotation de la tache a diminué. Certains pensent que c’est le résultat de sa compression. Les vents à l’extrême limite de la tempête atteignent des vitesses de 432 kilomètres par heure. La tache solaire est suffisamment grande pour engloutir trois Terres. Les données infrarouges montrent que le BKP est plus froid et se trouve à une altitude plus élevée que la plupart des autres nuages. Les bords de la tempête s’élèvent à environ 8 km au-dessus du sommet des nuages environnants. Sa position se déplace assez fréquemment vers l’est et l’ouest. Le flou a traversé les ceintures de la planète au moins 10 fois depuis le début du 19e siècle. La vitesse de sa dérive a changé de façon spectaculaire au fil des ans, en raison de la ceinture équatoriale méridionale.

La couleur de l’image BKP

Image de BKP prise par Voyager

On ne sait pas exactement ce qui provoque la couleur de la Grande Tache rouge. La théorie la plus répandue, étayée par des expériences en laboratoire, est que la couleur peut être causée par des molécules organiques complexes telles que des composés de phosphore rouge ou de soufre. La couleur de la Grande Tache rouge varie considérablement, allant du rouge presque brique au rouge clair en passant par le blanc. La zone centrale rouge est plus chaude de 4 degrés que le milieu environnant, ce qui prouve que la couleur est influencée par des facteurs environnementaux.

Comme vous pouvez le constater, la tache rouge est un objet assez mystérieux, qui fera l’objet d’une étude approfondie à l’avenir. Les scientifiques espèrent pouvoir mieux comprendre notre géante voisine, car la planète Jupiter et la Grande Tache rouge font partie des plus grands mystères de notre système solaire.

Pourquoi Jupiter n’est pas une étoile

Jupiter n’a ni la masse ni la chaleur nécessaires pour commencer à fusionner des atomes d’hydrogène en hélium, et ne peut donc pas devenir une étoile. Les scientifiques ont calculé que la masse actuelle de Jupiter devrait être multipliée par 80 environ pour que la fusion s’amorce. Malgré cela, la planète génère de la chaleur grâce à la contraction gravitationnelle. C’est cette réduction de volume qui, en fin de compte, réchauffe la planète.

Le mécanisme de Kelvin-Helmholtz

Cette production de chaleur en excès par rapport à ce qu’elle absorbe du Soleil s’appelle le mécanisme de Kelvin-Helmholtz. Ce mécanisme intervient lorsque la surface de la planète se refroidit, entraînant une baisse de la pression et une contraction du corps. La compression (contraction) réchauffe le noyau. Les scientifiques ont calculé que Jupiter rayonne plus d’énergie qu’elle n’en reçoit du Soleil. Saturne présente le même mécanisme de réchauffement, mais dans une moindre mesure. Les naines brunes présentent également le mécanisme de Kelvin-Helmholtz. Ce mécanisme a été proposé à l’origine par Kelvin et Helmholtz pour expliquer l’énergie du Soleil. L’une des implications de cette loi est que le Soleil doit avoir une source d’énergie qui lui permet de briller pendant plus de quelques millions d’années. À l’époque, les réactions nucléaires n’étant pas connues, on pensait que la source d’énergie du Soleil était la compression gravitationnelle. C’est ce qui s’est passé jusque dans les années 1930, lorsque Hans Bethe a prouvé que l’énergie du Soleil provenait de la fusion nucléaire et qu’elle durait des milliards d’années.

Passage de l’ombre de Io sur le disque de la planète le 22 janvier 2014

Une question connexe souvent posée est de savoir si Jupiter peut acquérir suffisamment de masse dans un avenir proche pour devenir une étoile. Toutes les planètes, les planètes naines et les astéroïdes du système solaire ne peuvent pas lui donner la masse nécessaire, même si elle consomme tout ce qui se trouve dans le système solaire, à l’exception du Soleil. Elle ne deviendra donc jamais une étoile.

Juno à l’arrière-plan du géant

Il est à espérer que la mission JUNO (Juno), qui arrivera sur la planète en 2016, fournira des indices concrets sur la planète concernant la plupart des questions qui intéressent les scientifiques.

Le poids sur Jupiter

Si vous vous inquiétez de votre poids, sachez que la masse de Jupiter est beaucoup plus importante que celle de la Terre et que sa gravité est beaucoup plus forte. En effet, la planète Jupiter a une gravité 2,528 fois plus intense que celle de la Terre. Cela signifie que si vous pesez 100 kg sur Terre, votre poids sur la géante gazeuse sera de 252,8 kg.

En raison de l’intensité de sa gravité, Jupiter possède un grand nombre de lunes, 67 satellites exactement, dont le nombre peut changer à tout moment.

Rotation

Animation de la rotation atmosphérique réalisée à partir d’images de Voyager

Notre géante gazeuse est la planète qui tourne le plus vite dans le système solaire, effectuant une révolution sur son axe toutes les 9,9 heures. Contrairement aux planètes internes du groupe de la Terre, Jupiter est une boule composée presque entièrement d’hydrogène et d’hélium. Contrairement à Mars ou à Mercure, elle n’a pas de surface que l’on puisse suivre pour mesurer sa vitesse de rotation, et elle n’a pas de cratères ou de montagnes qui apparaissent au bout d’un certain temps.

L’effet de la rotation sur la taille des planètes

La rotation rapide entraîne une différence entre les rayons équatoriaux et polaires. Au lieu de ressembler à une sphère, la rotation rapide fait ressembler la planète à une boule écrasée. La convexité de l’équateur est visible même dans les petits télescopes amateurs.

Le rayon polaire de la planète est de 66 800 kilomètres et le rayon équatorial de 71 500 kilomètres. En d’autres termes, le rayon équatorial de la planète est supérieur de 4 700 kilomètres au rayon polaire.

Caractéristiques de rotation

Jupiter dans le télescope KEK, le 4 juin 2010, aux longueurs d’onde de 1,95 à 2,3 µm. L’animation couvre environ 30 minutes de temps réel.

Bien que la planète soit une boule de gaz, elle tourne de manière différentielle. En d’autres termes, la rotation dure plus ou moins longtemps selon l’endroit où l’on se trouve. Aux pôles, la rotation dure 5 minutes de plus qu’à l’équateur. La période de rotation de 9,9 heures souvent citée est donc en fait la moyenne pour l’ensemble de la planète.

Référentiels de rotation

Les scientifiques utilisent en fait trois systèmes différents pour calculer la rotation de la planète. Le premier système, pour les latitudes situées à 10 degrés au nord et au sud de l’équateur, est une rotation en 9 heures et 50 minutes. Le second, pour les latitudes au nord et au sud de cette région, où le taux de rotation est de 9 heures et 55 minutes. Ces taux sont mesurés pour une tempête particulière qui est en vue. Le troisième système mesure le taux de rotation de la magnétosphère et est généralement considéré comme le taux de rotation officiel.

Gravité de la planète et de la comète

Image composite de la comète et de fragments de Jupiter

Dans les années 1990, la gravité de Jupiter a déchiré la comète Shoemaker-Levy 9 et ses fragments sont tombés sur la planète. C’était la première fois que nous avions l’occasion d’observer une collision entre deux corps extraterrestres dans le système solaire. Pourquoi Jupiter a-t-il été attiré par la comète Shoemaker-Levy 9 ?

Les conséquences d’une collision avec une comète

La comète a eu la malchance de voler à proximité de la géante, et sa puissante gravité l’a attirée vers elle en raison du fait que Jupiter est la plus massive du système solaire. La planète a capturé la comète environ 20 à 30 ans avant la collision, et celle-ci est restée en orbite autour de la géante depuis lors. En 1992, la comète Shoemaker-Levy 9 est entrée dans la limite de Roche et a été déchirée par les forces de marée de la planète. La comète ressemblait à un collier de perles lorsque ses fragments se sont écrasés sur la couche nuageuse de la planète du 16 au 22 juillet 1994. Les fragments, mesurant jusqu’à 2 kilomètres chacun, sont entrés dans l’atmosphère à une vitesse de 60 km/s. Cette collision a permis aux astronomes de faire plusieurs découvertes sur la planète.

Ce que la collision avec la planète a donné

La comète Shoemaker-Levy 9.

Grâce à l’impact, les astronomes ont découvert dans l’atmosphère plusieurs substances chimiques qui n’étaient pas connues avant l’impact. Le soufre à deux atomes et le soufre-carbone étaient les plus intéressants. Ce n’est que la deuxième fois que du soufre diatomique est détecté sur des corps célestes. C’est à cette époque que l’ammoniac et le sulfure d’hydrogène ont été détectés pour la première fois sur une géante gazeuse. Les images de Voyager 1 ont montré la géante sous un jour nouveau, car les données de Pioneer 10 et 11 n’étaient pas aussi instructives, et toutes les missions ultérieures ont été basées sur les données obtenues par Voyager.

Collision astéroïde-planète

Brève description

L’influence de Jupiter sur toutes les planètes se manifeste sous une forme ou une autre. Elle est suffisamment puissante pour déchiqueter les astéroïdes et retenir 79 satellites. Certains scientifiques pensent qu’une planète aussi grosse a pu détruire de nombreux objets célestes dans le passé et empêcher la formation d’autres planètes.

Jupiter nécessite plus d’études que les scientifiques ne peuvent se le permettre et intéresse les astronomes pour de nombreuses raisons. Ses satellites constituent un joyau pour les chercheurs. La planète compte 79 satellites, soit 40 % de tous les satellites de notre système solaire. Certaines de ces lunes sont plus grandes que certaines planètes naines et contiennent des océans souterrains.

Structure

Le noyau de Jupiter contient de la roche et de l’hydrogène métallique, qui prend cette forme inhabituelle sous l’effet d’une pression monstrueuse.

Des données récentes indiquent que la géante contient un noyau dense qui serait entouré d’une couche d’hydrogène métallique liquide et d’hélium, la couche externe étant dominée par de l’hydrogène moléculaire. Les mesures de la gravité indiquent une masse du noyau comprise entre 12 et 45 masses terrestres. Cela signifie que le noyau de la planète représente environ 3 à 15 % de sa masse totale.

La formation d’une planète géante

Au début de son histoire, Jupiter a dû se former entièrement à partir de roches et de glaces, avec une masse suffisante pour capturer la plupart des gaz de la nébuleuse solaire primitive. Par conséquent, sa composition est entièrement un mélange de gaz provenant de la nébuleuse proto-solaire.

Selon la théorie actuelle, la couche principale d’hydrogène métallique dense s’étend sur 78 % du rayon de la planète. Juste au-dessus de la couche d’hydrogène métallique s’étend une atmosphère intérieure d’hydrogène. Dans cette atmosphère, l’hydrogène est à une température où il n’y a pas de phase liquide ou gazeuse claire, il est en fait dans un état de fluide supercritique. La température et la pression augmentent régulièrement à mesure qu’il s’approche du noyau. Dans la région où l’hydrogène devient métallique, on estime que la température est de 10 000 K et la pression de 200 GPa. La température maximale à la limite du noyau est estimée à 36 000 K avec une pression correspondante de 3 000 à 4 500 GPa.

La température

La planète dans le spectre infrarouge

Sa température, compte tenu de son éloignement du Soleil, est beaucoup plus basse que celle de la Terre.

Les bords extérieurs de l’atmosphère de Jupiter sont beaucoup plus froids que la région centrale. La température dans l’atmosphère est d e-145 degrés Celsius, et l’intense pression atmosphérique contribue à l’augmentation de la température au fur et à mesure de la descente. À quelques centaines de kilomètres de profondeur, l’hydrogène devient le principal composant de la planète et il est suffisamment chaud pour se transformer en liquide (car la pression est élevée). On pense que la température à cet endroit est supérieure à 9 700 °C. La couche d’hydrogène métallique dense s’étend sur 78 % du rayon de la planète. Près du centre de la planète, les scientifiques pensent que la température pourrait atteindre 35 500 °C. Entre les nuages froids et les régions inférieures en fusion se trouve une atmosphère intérieure d’hydrogène. Dans cette atmosphère, la température de l’hydrogène est telle qu’il n’y a pas de frontière entre les phases liquide et gazeuse.

L’intérieur en fusion de la planète réchauffe le reste de la planète par convection, de sorte que la géante dégage plus de chaleur qu’elle n’en reçoit du Soleil. Les tempêtes et les vents violents mélangent l’air froid et l’air chaud, comme sur Terre. La sonde Galileo a observé des vents de plus de 600 kilomètres par heure. L’une des différences par rapport à la Terre est que les tempêtes et les vents sont poussés par des courants-jets, c’est-à-dire par la chaleur de la planète.

Y a-t-il de la vie sur la planète ?

Comme le montrent les données ci-dessus, les conditions physiques sur Jupiter sont assez rudes. Certains se demandent si la planète Jupiter est habitée, s’il y a de la vie ? Mais nous allons vous décevoir : sans une surface solide, la présence d’une pression énorme, l’atmosphère la plus simple, les radiations et les basses températures — la vie sur la planète est impossible. Il en va de même pour les océans sous-glaciaires de ses satellites, mais cela fera l’objet d’un autre article. En fait, la planète ne peut pas abriter la vie ni contribuer à son origine, selon les points de vue modernes sur cette question.

Distance entre le Soleil et la Terre

Distance entre Jupiter et la Terre

La distance au Soleil au périhélie (point le plus proche) est de 741 millions de kilomètres, soit 4,95 unités astronomiques (ua). À l’aphélie (le point le plus éloigné) — 817 millions de kilomètres, soit 5,46 u.a. Il s’ensuit que le grand demi-grand axe est de 778 millions de kilomètres, soit 5,2 u.a. avec une excentricité de 0,048. Rappelons qu’une unité astronomique (u.a.) est égale à la distance moyenne de la Terre au Soleil.

Période orbitale

La planète a besoin de 11,86 années terrestres (4331 jours) pour effectuer une révolution autour du Soleil. La planète se déplace sur son orbite à une vitesse de 13 km/s. Son orbite est légèrement inclinée (environ 6,09°) par rapport au plan de l’écliptique (équateur solaire). Bien que Jupiter soit assez éloigné du Soleil, c’est le seul corps céleste qui partage un centre de masse commun avec le Soleil et qui se trouve en dehors du rayon solaire. La géante gazeuse présente une légère inclinaison de son axe de 3,13 degrés, ce qui signifie que la planète ne connaît pas de changement de saison notable.

Jupiter et la Terre

La Grande Tache rouge et la Terre pour l’échelle

Lorsque Jupiter et la Terre sont au plus près l’une de l’autre, elles sont séparées par 628,74 millions de kilomètres d’espace. À leur point le plus éloigné, elles sont séparées par 928,08 millions de kilomètres. En unités astronomiques, ces distances varient de 4,2 à 6,2 u.a.

Toutes les planètes se déplacent sur des orbites elliptiques. Lorsque la planète est plus proche du Soleil, cette partie de l’orbite est appelée périhélie. Lorsqu’elle est plus éloignée, cette partie de l’orbite est appelée aphélie. La différence entre le périhélie et l’aphélie détermine le degré d’excentricité de l’orbite. Jupiter et la Terre ont les deux orbites les moins excentriques de notre système solaire.

Certains scientifiques pensent que la gravité de Jupiter crée des effets de marée qui peuvent entraîner une augmentation du nombre de taches solaires sur le Soleil. Si Jupiter s’approchait à quelques centaines de millions de kilomètres de la Terre, celle-ci serait durement touchée par la puissante gravité du géant. Il est facile de comprendre comment elle pourrait provoquer des effets de marée, étant donné que sa masse est 318 fois supérieure à celle de la Terre. Jupiter se trouve à une distance respectueuse de nous, ne nous gênant pas et nous protégeant en même temps des comètes en les attirant à elle.

Position dans le ciel et observation

Jupiter et ses satellites dans un petit télescope

En effet, la géante gazeuse est le troisième objet le plus lumineux dans le ciel nocturne après la Lune et Vénus. Pour savoir où se trouve la planète Jupiter dans le ciel, il faut savoir qu’elle est le plus souvent plus proche du zénith. Pour ne pas la confondre avec Vénus, notez qu’elle ne s’éloigne pas à plus de 48 degrés du Soleil et qu’elle ne s’élève donc pas très haut.

Mars et Jupiter sont également deux objets assez brillants, surtout en opposition, mais Mars a une teinte rougeâtre, il est donc difficile de les confondre. Elles peuvent toutes deux être en opposition (au plus près de la Terre), il faut donc se concentrer sur la couleur ou utiliser des jumelles. Saturne, bien que de structure similaire, est très différente en termes de luminosité, en raison de sa grande distance, et il est donc difficile de les confondre. Avec un petit télescope, Jupiter apparaît dans toute sa splendeur. En l’observant, vous remarquerez immédiatement les 4 petits points (satellites galiléens) qui entourent la planète. Dans un télescope, Jupiter ressemble à une boule rayée, et même dans un petit instrument, on peut voir sa forme ovale.

La trouver dans le ciel

À l’aide d’un ordinateur, il n’est pas difficile de la trouver. Le programme Stellarium fait parfaitement l’affaire. Si vous ne savez pas quel type d’objet vous observez, le programme Stellarium vous donnera la réponse en connaissant les côtés du monde, votre position et l’heure.

En l’observant, nous avons l’occasion de voir des phénomènes inhabituels comme le passage de l’ombre d’un satellite sur le disque de la planète ou l’éclipse d’un satellite par la planète. En général, regardez souvent dans le ciel, il y a beaucoup de choses intéressantes et ayez une bonne recherche de Jupiter ! Pour vous orienter plus facilement dans les événements astronomiques, utilisez le calendrier astronomique.

Champ magnétique

Champ magnétique et ceintures de radiation

Le champ magnétique de la Terre est créé par son noyau et par l’effet dynamo. Jupiter possède un champ magnétique d’une puissance vraiment immense. Les scientifiques pensent qu’elle possède un noyau rocheux/métallique et que, pour cette raison, son champ magnétique est 14 fois plus puissant que celui de la Terre et qu’il contient 20 000 fois plus d’énergie. Les astronomes pensent que le champ magnétique est généré par de l’hydrogène métallique près du centre de la planète. Ce champ magnétique piège les particules ionisées du vent solaire et les accélère presque à la vitesse de la lumière.

Intensité du champ magnétique

Le champ magnétique de la géante gazeuse est le plus intense de notre système solaire. Il varie de 4,2 Gs (unité d’induction magnétique égale à un dix millième de tesla) à l’équateur, à 14 Gs aux pôles. La magnétosphère s’étend sur sept millions de kilomètres en direction du Soleil et jusqu’au bord de l’orbite de Saturne.

Forme

Le champ magnétique de la planète a la forme d’un beignet (toroïde) et contient d’énormes équivalents des ceintures de Van Allen sur Terre. Ces ceintures constituent un piège pour les particules chargées de haute énergie (principalement des protons et des électrons). La rotation du champ correspond à la rotation de la planète et est approximativement égale à 10 heures. Certains satellites de Jupiter interagissent avec le champ magnétique, notamment le satellite Io.

Volcan Pelé en éruption sur Io, photographie Hubble

Io a plusieurs volcans actifs à sa surface qui crachent des gaz et des particules volcaniques dans l’espace. Ces particules finissent par se diffuser dans le reste de l’espace entourant la planète et deviennent la principale source de particules chargées piégées dans le champ magnétique de Jupiter.

Ceintures de radiation

Les ceintures de radiation de la planète sont des tores de particules chargées énergétiques (plasma). Elles sont maintenues en place par un champ magnétique. La plupart des particules qui forment les ceintures proviennent du vent solaire et des rayons cosmiques. Les ceintures se trouvent dans la région interne de la magnétosphère. Il existe plusieurs ceintures différentes contenant des électrons et des protons. Les ceintures de radiation contiennent également de plus petites quantités d’autres noyaux ainsi que des particules alpha. Les ceintures constituent un danger pour les engins spatiaux, qui doivent protéger leurs composants sensibles par un blindage adéquat si leur trajectoire se trouve dans les ceintures de radiations. Autour de Jupiter, les ceintures de radiations sont très fortes et un vaisseau spatial qui les traverse a besoin d’une protection spéciale pour préserver les composants électroniques sensibles.

Aurores polaires sur la planète

Le champ magnétique de la planète crée certaines des aurores les plus spectaculaires et les plus actives du système solaire.

L’aurore boréale au pôle nord de Jupiter dans les UV

Sur Terre, les aurores sont causées par des particules chargées éjectées par les tempêtes solaires. Certaines aurores sur Jupiter sont créées de la même manière, mais la planète a une autre façon de produire des aurores. La rotation rapide de la planète, son champ magnétique intense et la source abondante de particules provenant du satellite volcanique actif Io créent un énorme réservoir d’électrons et d’ions.

Patera Tupana est un volcan sur Io.

Ces particules chargées, capturées par le champ magnétique, sont constamment accélérées et pénètrent dans l’atmosphère au-dessus des régions polaires, où elles entrent en collision avec des gaz. Ces collisions produisent des aurores que nous ne pouvons pas observer sur Terre.

Lumières polaires sur Jupiter, photographiées par le télescope spatial Hubble, printemps 2005

On pense que les champs magnétiques de Jupiter interagissent avec presque tous les corps du système solaire.

Comment la durée du jour a-t-elle été calculée ?

Les scientifiques ont calculé la durée du jour à partir de la vitesse de rotation de la planète. Les premières tentatives ont consisté à observer les tempêtes. Les scientifiques trouvaient une tempête appropriée et mesuraient sa vitesse de rotation autour de la planète pour avoir une idée de la durée du jour. Le problème est que les tempêtes sur Jupiter changent très rapidement, ce qui en fait des sources imprécises de la rotation de la planète. Une fois les émissions radio de la planète détectées, les scientifiques ont calculé la période et la vitesse de rotation de la planète. Alors que les différentes parties de la planète tournent à des vitesses différentes, la vitesse de rotation de la magnétosphère reste constante et est utilisée comme vitesse officielle de la planète.

Origine du nom de la planète

La planète est connue depuis l’Antiquité et a été nommée d’après un dieu romain. À l’époque, la planète portait de nombreux noms et, tout au long de l’histoire de l’Empire romain, c’est à elle que l’on a accordé le plus d’attention. Les Romains ont donné à la planète le nom de leur roi des dieux, Jupiter, qui était aussi le dieu du ciel et du tonnerre.

Dans la mythologie romaine.

Dans le panthéon romain, Jupiter était le dieu du ciel et le dieu central de la triade capitoline avec Junon et Minerve. Il est resté la principale divinité officielle de Rome pendant les époques républicaine et impériale, jusqu’à ce que le système païen soit remplacé par le christianisme. Il personnifiait l’autorité divine et les hautes fonctions à Rome, l’organisation interne des relations extérieures : son image dans le palais républicain et impérial revêtait une grande importance. C’est à Jupiter que les consuls romains prêtaient serment. Pour le remercier de son aide et s’assurer de son soutien constant, ils priaient une statue de taureau aux cornes dorées.

Comment les planètes sont-elles nommées ?

Image de Cassini (à gauche, ombre d’Europe).

Il est courant de donner aux planètes, aux lunes et à de nombreux autres corps célestes des noms tirés de la mythologie grecque et romaine, ainsi qu’un symbole astronomique spécifique. Quelques exemples : Neptune, le dieu de la mer, Mars, le dieu de la guerre, Mercure, le messager, Saturne, le dieu du temps et père de Jupiter, Uranus, le père de Saturne, Vénus, la déesse de l’amour, et la Terre, qui n’est qu’une planète, ce qui va à l’encontre de la tradition gréco-romaine. Nous espérons que l’origine du nom de la planète Jupiter ne vous posera plus de questions.

Découverte

Vous êtes-vous déjà demandé qui avait découvert une planète ? Malheureusement, il n’existe aucun moyen fiable de savoir comment et par qui elle a été découverte. Elle est l’une des cinq planètes visibles à l’œil nu. Si vous sortez et que vous voyez une étoile brillante dans le ciel, c’est probablement elle, car sa luminosité est supérieure à celle de n’importe quelle étoile, seule Vénus étant plus brillante qu’elle. Les peuples anciens la connaissent donc depuis plusieurs milliers d’années et il est impossible de savoir quand la première personne a repéré cette planète.

Il serait peut-être plus judicieux de se demander quand nous avons réalisé que Jupiter était une planète. Dans l’Antiquité, les astronomes pensaient que la Terre était le centre de l’univers. C’était le modèle géocentrique du monde. Le soleil, la lune, les planètes et même les étoiles tournaient tous autour de la Terre. Mais il y a une chose qui est difficile à expliquer : ce mouvement étrange des planètes. Elles se déplaçaient dans une direction, puis s’arrêtaient et revenaient en arrière, ce que l’on appelle le mouvement rétrograde. Les astronomes ont créé des modèles de plus en plus complexes pour expliquer ces mouvements étranges.

Copernic et le modèle héliocentrique du monde

Modèle héliocentrique du monde

Dans les années 1500, Nicolas Copernic a développé son modèle héliocentrique du système solaire, dans lequel le Soleil est devenu le centre et les planètes, y compris la Terre, tournent autour de lui. Ce modèle expliquait parfaitement les mouvements étranges des planètes dans le ciel.

La première personne à avoir réellement vu Jupiter est Galilée, et il y est parvenu grâce au premier télescope de l’histoire. Même avec son télescope imparfait, il a pu voir les bandes de la planète et les quatre grands satellites galiléens qui ont été nommés en son honneur.

Par la suite, grâce à des télescopes plus grands, les astronomes ont pu voir plus de détails sur les nuages de Jupiter et en apprendre davantage sur ses satellites. Mais c’est avec le début de l’ère spatiale que les scientifiques l’ont vraiment étudiée. La sonde Pioneer 10 de la NASA a été la première à survoler Jupiter en 1973. Elle est passée à 34 000 kilomètres des nuages.

Masse

Image de Jupiter et Io

La masse de Jupiter est de 1,9 x 10*27 kg. Il est difficile de se rendre compte de l’ampleur de ce chiffre. La masse de la planète est 318 fois supérieure à celle de la Terre. Elle est 2,5 fois plus massive que toutes les autres planètes de notre système solaire réunies.

La masse de la planète n’est pas suffisante pour permettre une fusion nucléaire soutenue. La fusion nécessite des températures élevées et une compression gravitationnelle intense. De grandes quantités d’hydrogène existent sur la planète, mais celle-ci est trop froide et pas assez massive pour permettre une réaction de fusion soutenue. Les scientifiques ont calculé qu’il faut 80 fois plus de masse pour déclencher la fusion.

Caractérisation

La planète a un volume de 1,43128 10*15 km3. C’est assez pour contenir 1321 objets de la taille de la Terre à l’intérieur de la planète, et il reste encore un peu d’espace.

Sa surface est de 6,21796 par 10*10 à 2. À titre de comparaison, cela représente 122 fois la surface de la Terre.

Surface de la planète

Photographie infrarouge de Jupiter prise par le télescope VLT.

Si un vaisseau spatial descendait sous les nuages de la planète, il verrait une couche nuageuse composée de cristaux d’ammoniac avec des impuretés d’hydrosulfure d’ammonium. Ces nuages se trouvent dans la tropopause et sont divisés par couleur en zones et ceintures sombres. Dans l’atmosphère du géant, des vents violents soufflent à une vitesse de plus de 360 kilomètres par heure. Toute l’atmosphère est constamment bombardée par les particules excitées de la magnétosphère et par la matière qui entre en éruption dans les volcans du satellite Io. Des éclairs ont été observés dans l’atmosphère. À quelques kilomètres sous la surface théorique de la planète, tout engin spatial sera écrasé par la pression monstrueuse.

La couche nuageuse s’étend sur 50 kilomètres de profondeur et contient une fine couche de nuages d’eau sous une couche d’ammoniac. Cette hypothèse est basée sur les éclairs. Les éclairs sont causés par les variations de polarité de l’eau, qui permettent la formation de l’électricité statique nécessaire à la foudre. Les éclairs peuvent être mille fois plus puissants que nos éclairs terrestres.

L’âge de la planète

L’âge exact d’une planète est difficile à déterminer, car nous ne savons pas exactement comment Jupiter s’est formée. Nous ne disposons pas d’échantillons de roches à analyser chimiquement, ou plutôt pas du tout, car la planète est entièrement constituée de gaz. Quand la planète s’est-elle formée ? Les scientifiques pensent que Jupiter, comme toutes les planètes, s’est formé dans la nébuleuse solaire il y a environ 4,6 milliards d’années.

La théorie affirme que le Big Bang s’est produit il y a environ 13,7 milliards d’années. Les scientifiques pensent que notre système solaire s’est formé lorsqu’un nuage de gaz et de poussière s’est formé dans l’espace à la suite de l’explosion d’une supernova. Après l’explosion de la supernova, une onde s’est formée dans l’espace et a créé une pression dans le nuage de gaz et de poussière. La compression a fait rétrécir le nuage et plus il rétrécissait, plus la gravité accélérait le processus. Le nuage a tourbillonné et un noyau plus chaud et plus dense s’est formé en son centre.

Comment il s’est formé

Mosaïque de 27 images.

Sous l’effet de l’accrétion, les particules ont commencé à se coller les unes aux autres et à former des caillots. Certains caillots étaient plus gros que d’autres, car des particules moins massives s’y sont collées, formant ainsi des planètes, des satellites et d’autres objets de notre système solaire. En étudiant les météorites provenant des débuts du système solaire, les scientifiques ont découvert qu’elles étaient âgées d’environ 4,6 milliards d’années.

On pense que les géantes gazeuses se sont formées en premier et ont eu la possibilité de former de grandes quantités d’hydrogène et d’hélium. Ces gaz ont existé dans la nébuleuse solaire pendant les premiers millions d’années avant d’être absorbés. Cela signifie que les géantes gazeuses pourraient être un peu plus anciennes que la Terre. Le nombre de milliards d’années qui s’est écoulé depuis la naissance de Jupiter n’a pas encore été élucidé.

La couleur

La couleur d’une planète est déterminée par son atmosphère

De nombreuses images de Jupiter montrent qu’elle reflète de nombreuses nuances de blanc, de rouge, d’orange, de brun et de jaune. La couleur de Jupiter change en fonction des tempêtes et des vents dans l’atmosphère de la planète.

La couleur de la planète est très variée, créée par différents produits chimiques qui reflètent la lumière du Soleil. La plupart des nuages de l’atmosphère sont constitués de cristaux d’ammoniac, avec des impuretés de glace d’eau et d’hydrosulfure d’ammonium. De puissantes tempêtes se forment sur la planète en raison de la convection dans l’atmosphère. Cela permet aux tempêtes de soulever des substances telles que le phosphore, le soufre et les hydrocarbures des couches profondes, ce qui donne lieu aux taches blanches, brunes et rouges que nous voyons dans l’atmosphère.

Les scientifiques utilisent la couleur de la planète pour comprendre le fonctionnement de l’atmosphère. Les futures missions, telles que Juno, prévoient de mieux comprendre les processus qui se déroulent dans l’enveloppe gazeuse de la géante. Les missions futures étudieront également l’interaction entre les volcans d’Io et la glace d’eau d’Europe.

Rayonnement

Les radiations cosmiques constituent l’un des plus grands problèmes pour les sondes de recherche qui étudient de nombreuses planètes. Jupiter reste la plus grande menace pour tout vaisseau se trouvant à moins de 300 000 kilomètres de la planète.

Jupiter est entourée d’intenses ceintures de radiations qui détruiront facilement toute l’électronique embarquée si le vaisseau n’est pas correctement protégé. Des électrons accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière l’entourent de toutes parts. La Terre possède des ceintures de radiations similaires, appelées ceintures de Van Allen.

Le champ magnétique du géant est 20 000 fois plus puissant que celui de la Terre. La sonde Galileo (Galileo) a mesuré l’activité des ondes radio à l’intérieur de la magnétosphère de Jupiter pendant huit ans. D’après ses données, les ondes radio courtes pourraient être responsables de l’excitation des électrons dans les ceintures de radiation. L’émission d’ondes radio courtes de la planète résulte de l’interaction entre les volcans du satellite Io et la rotation rapide de la planète. Les gaz volcaniques s’ionisent et quittent le satellite sous l’effet de la force centrifuge. Cette matière forme un flux interne de particules qui excitent les ondes radio dans la magnétosphère de la planète.

Faits intéressants

1. La planète est très massive

Photo de Jupiter et de ses satellites Io et Ganymède. Par Damian Peach, septembre 2010

Jupiter a une masse 318 fois supérieure à celle de la Terre. Et sa masse est 2,5 fois supérieure à celle de toutes les autres planètes du système solaire réunies.

2) Jupiter ne deviendra jamais une étoile.

Les astronomes qualifient Jupiter d’étoile ratée, mais ce n’est pas vraiment approprié. C’est comme si vous faisiez un gratte-ciel de votre maison qui a échoué. Les étoiles génèrent leur énergie en fusionnant des atomes d’hydrogène. L’énorme pression au centre crée des températures élevées et les atomes d’hydrogène fusionnent pour créer de l’hélium, tout en générant de la chaleur. Il faudrait à Jupiter plus de 80 fois sa masse actuelle pour que la fusion s’amorce.

3- Jupiter est la planète du système solaire qui tourne le plus vite

Malgré sa taille et sa masse, sa rotation est très rapide. Il ne lui faut qu’une dizaine d’heures pour effectuer une révolution complète autour de son axe. C’est pourquoi sa forme est légèrement convexe à l’équateur.

Le rayon de la planète Jupiter est plus de 4600 km plus éloigné du centre à l’équateur qu’aux pôles. Cette rotation rapide permet également de générer un puissant champ magnétique.

4- Les nuages de Jupiter ne font que 50 km d’épaisseur.

Tous ces magnifiques nuages et tempêtes que l’on voit sur Jupiter ne font qu’une cinquantaine de kilomètres d’épaisseur. Ils sont constitués de cristaux d’ammoniac répartis en deux couches. On pense que les plus sombres sont constitués de composés provenant de couches plus profondes et qui changent de couleur sous l’effet du soleil. Sous ces nuages s’étend un océan d’hydrogène et d’hélium, jusqu’à la couche d’hydrogène métallique.

5. La grande tache rouge

La Grande Tache rouge. L’image est une image composite RBG+IR et UV. Le traitement est effectué par Mike Malaska en tant qu’amateur.

La Grande Tache Rouge est l’une des caractéristiques les plus connues de la planète. Elle semble exister depuis 350 à 400 ans. Elle a été identifiée pour la première fois par Giovanni Cassini, qui l’a remarquée en 1665. Il y a cent ans, la Grande Tache rouge mesurait 40 000 kilomètres de diamètre, mais elle a aujourd’hui diminué de moitié.

6. La planète a des anneaux

Le faible système d’anneaux de Jupiter

Les anneaux autour de Jupiter sont le troisième ensemble d’anneaux découvert dans le système solaire, après ceux de Saturne (bien sûr) et d’Uranus.

Image des anneaux de Jupiter photographiée par la sonde New Horizons.

Les anneaux de Jupiter sont peu lumineux et sont probablement composés de matière éjectée de ses satellites lorsque ceux-ci sont entrés en collision avec des météorites et des comètes.

Le système d’anneaux et les satellites

7. Le champ magnétique de Jupiter est 14 fois plus puissant que celui de la Terre

Les astronomes pensent que le champ magnétique est créé par le mouvement de l’hydrogène métallique dans les profondeurs de la planète. Ce champ magnétique piège les particules ionisées du vent solaire et les accélère presque à la vitesse de la lumière. Ces particules créent de dangereuses ceintures de radiations autour de Jupiter, qui peuvent endommager les engins spatiaux.

8. Jupiter possède 67 satellites

Io est un satellite de Jupiter

En 2014, Jupiter comptait 67 satellites au total. Presque tous ont un diamètre inférieur à 10 kilomètres et n’ont été découverts qu’après 1975, lorsque le premier vaisseau spatial est arrivé sur la planète.

À quoi ressembleraient les satellites de Jupiter dans le ciel de la Terre ?

L’un de ses satellites, Ganymède, est le plus grand satellite du système solaire et mesure 5262 kilomètres de diamètre.

9. Jupiter a été visité par 7 engins spatiaux différents depuis la Terre

Images de Jupiter prises par six engins spatiaux (il manque la photo de Willis, car il n’y avait pas d’appareil photo).

Jupiter a été visitée pour la première fois par la sonde Pioneer 10 de la NASA en décembre 1973, suivie par Pioneer 11 en décembre 1974. Les sondes Voyager 1 et 2 ont suivi en 1979. Une longue interruption a suivi jusqu’à l’arrivée de la sonde Ulysse en février 1992. La station interplanétaire Cassini a ensuite effectué un survol en 2000, en route vers Saturne. Enfin, la sonde New Horizons a survolé la géante en 2007. La prochaine visite est prévue pour 2016, la planète sera explorée par la sonde Juno (Juno).

Galerie de dessins consacrée au voyage de Voyager

10. Vous pouvez voir Jupiter de vos propres yeux

Jupiter est le troisième objet le plus brillant dans le ciel nocturne de la Terre, après Vénus et la Lune. Il est probable que vous ayez déjà vu une géante gazeuse dans le ciel, mais que vous n’ayez jamais pensé qu’il s’agissait de Jupiter. N’oubliez pas que si vous voyez une étoile très brillante haut dans le ciel, il s’agit très probablement de Jupiter. Ces informations sur Jupiter sont essentiellement destinées aux enfants, mais pour la plupart d’entre nous qui avons oublié nos cours d’astronomie au lycée, ces informations sur la planète seront utiles.

Voyage vers la planète Jupiter film de vulgarisation scientifique

Date de publication: 12-26-2023

Mettre à jour la date: 12-26-2023