Saturne — «Le Seigneur des anneaux».

La planète Saturne est la sixième planète à partir du Soleil. Tout le monde connaît cette planète. Presque tout le monde peut la reconnaître facilement car ses anneaux sont sa carte de visite.

Informations générales sur la planète Saturne

Savez-vous de quoi sont faits ses fameux anneaux ? Les anneaux sont constitués de roches glacées dont la taille varie du micron à plusieurs mètres. Saturne, comme toutes les planètes géantes, est composée essentiellement de gaz. Sa rotation varie de 10 heures et 39 minutes à 10 heures et 46 minutes. Ces mesures sont basées sur des observations radio de la planète.

Image de la planète Saturne

En utilisant les systèmes de propulsion et les lanceurs les plus récents, il faudra au moins 6 ans et 9 mois pour que la sonde arrive sur la planète.

Pour l’instant, la sonde Cassini est en orbite depuis 2004 et a été le principal fournisseur de données et de découvertes scientifiques pendant de nombreuses années. Pour les enfants, Saturne est la plus belle des planètes, comme pour les adultes.

Caractéristiques générales

La plus grande planète du système solaire est Jupiter. Mais le titre de deuxième plus grande planète revient à Saturne.

À titre de comparaison, le diamètre de Jupiter est d’environ 143 000 kilomètres, alors que celui de Saturne n’est que de 120 000 kilomètres. La taille de Jupiter est 1,18 fois plus grande que celle de Saturne, et 3,34 fois plus massive que cette dernière.

Comparaison de Jupiter et de Saturne. L’échelle n’est pas la bonne.

En effet, Saturne est très grande, mais légère. Et si la planète Saturne est immergée dans l’eau, elle flottera à la surface. La gravité de la planète ne représente que 91 % de celle de la Terre.

La taille de Saturne et celle de la Terre sont 9,4 fois différentes et leur masse 95 fois différente. Le volume d’une géante gazeuse pourrait contenir 763 planètes comme la nôtre.

Orbite

La durée d’une révolution complète de la planète autour du Soleil est de 29,7 ans. Comme toutes les planètes du système solaire, son orbite n’est pas un cercle parfait, mais une trajectoire elliptique. La distance au Soleil est en moyenne de 1,43 milliard de kilomètres, soit 9,58 ua.

Le point le plus proche de l’orbite de Saturne est appelé périhélie et se situe à 9 unités astronomiques du Soleil (1 u.a. est la distance moyenne de la Terre au Soleil).

Le point le plus éloigné de l’orbite est appelé aphélie et se situe à 10,1 unités astronomiques du Soleil.

Cassini traverse le plan des anneaux de Saturne.

L’une des caractéristiques intéressantes de l’orbite de Saturne est la suivante. Comme la Terre, l’axe de rotation de Saturne est incliné par rapport au plan du Soleil. À mi-chemin de son orbite, le pôle sud de Saturne fait face au Soleil, suivi du pôle nord. Au cours de l’année saturnienne (près de 30 années terrestres), il y a des périodes où la planète est visible de la Terre depuis la côte et où le plan des anneaux de la géante coïncide avec notre angle de vue, et où ils disparaissent de la vue. Le fait est que les anneaux sont extrêmement fins et qu’il est donc presque impossible de les voir à une grande distance de la côte. La prochaine disparition des anneaux pour un observateur terrestre aura lieu en 2024-2025. Comme l’année de Saturne dure presque 30 ans, depuis que Galilée l’a observée pour la première fois à l’aide d’un télescope en 1610, elle a fait environ 13 fois le tour du Soleil.

Caractéristiques climatiques

Fait intéressant, l’axe de la planète est incliné par rapport au plan de l’écliptique (tout comme celui de la Terre). Et tout comme nous, il y a des saisons sur Saturne. Au milieu de son orbite, l’hémisphère nord reçoit davantage de rayonnement solaire, puis les choses changent et l’hémisphère sud est baigné par la lumière du soleil. Cela crée d’énormes systèmes de tempêtes qui varient considérablement en fonction de la position orbitale de la planète.

Une tempête dans l’atmosphère de Saturne. Image composite, les couleurs sont artificielles, les filtres MT3, MT2, CB2 et les données infrarouges ont été utilisés.

Les saisons ont un impact sur le climat de la planète. Au cours des 30 dernières années, les scientifiques ont constaté que la vitesse des vents autour des régions équatoriales de la planète a diminué d’environ 40 %. Les sondes Voyager de la NASA ont relevé des vitesses de vent allant jusqu’à 1 700 km/h en 1980-1981, alors qu’elles ne sont plus que d’environ 1 000 km/h aujourd’hui (mesures effectuées en 2003).

La révolution complète de Saturne autour de son axe dure 10 656 heures. Il a fallu beaucoup de temps et de recherches aux scientifiques pour trouver un chiffre aussi précis. La planète n’ayant pas de surface, il n’existe aucun moyen d’observer le passage des mêmes zones de la planète et d’estimer ainsi sa vitesse de rotation. Les scientifiques ont utilisé les émissions radio de la planète pour estimer sa vitesse de rotation et trouver la durée exacte du jour.

Galerie d’images

Images de la planète prises par le télescope Hubble et la sonde Cassini.

Propriétés physiques

Image du télescope Hubble

Diamètre équatorial — 120 536 km, soit 9,44 fois celui de la Terre ;

Diamètre polaire — 108 728 km, soit 8,55 fois celui de la Terre ;

La superficie de la planète est de 4,27 x 10*10 km2, soit 83,7 fois celle de la Terre ;

Le volume est de 8,2713 x 10*14 km3, soit 763,6 fois celui de la Terre ;

Masse — 5,6846 x 10*26 kg, 95,2 fois celle de la Terre ;

Densité — 0,687 g/cm3, 8 fois moins que la Terre, Saturne est même plus légère que l’eau ;

Cette information est incomplète, plus de détails sur les propriétés générales de la planète Saturne, nous allons écrire ci-dessous.

Faits intéressants sur Saturne

Saturne possède 62 satellites, en fait environ 40% des satellites de notre système solaire orbitent autour d’elle. Beaucoup de ces satellites sont très petits et ne peuvent pas être vus de la Terre. Les plus récents ont été découverts par la sonde Cassini, et les scientifiques s’attendent à ce que la sonde trouve d’autres satellites glacés au fil du temps.

Les trois satellites de Saturne

Bien que Saturne soit trop hostile pour toute forme de vie que nous connaissons, son satellite Encelade est l’un des candidats les plus propices à la découverte de la vie. Encelade se distingue par la présence de geysers de glace à sa surface. Il existe un mécanisme (probablement l’influence des marées de Saturne) qui crée suffisamment de chaleur pour que de l’eau liquide puisse exister. Certains scientifiques pensent qu’il y a une chance de vie sur Encelade.

Formation de la planète

Comme les autres planètes, Saturne s’est formée à partir d’une nébuleuse solaire il y a environ 4,6 milliards d’années. Cette nébuleuse solaire était un vaste nuage de gaz froid et de poussière qui est peut-être entré en collision avec un autre nuage ou avec l’onde de choc d’une supernova. Cet événement a déclenché le début de la contraction de la nébuleuse protosolaire et la formation subséquente du système solaire.

Le nuage s’est comprimé de plus en plus jusqu’à former une protoétoile au centre, entourée d’un disque de matière plat. La partie intérieure de ce disque contenait davantage d’éléments lourds et a formé les planètes du groupe Terre, tandis que la région extérieure était assez froide et, en fait, est restée intacte.

La matière de la nébuleuse solaire a formé de plus en plus de planétésimaux. Ces planétésimaux sont entrés en collision et ont fusionné pour former des planètes. À un moment donné de l’histoire de Saturne, son satellite, d’environ 300 kilomètres de diamètre, a été déchiré par sa gravité et a créé les anneaux qui gravitent encore autour de la planète aujourd’hui. En fait, les paramètres fondamentaux de la planète dépendent directement de l’endroit où elle s’est formée et de la quantité de gaz qu’elle a pu capturer.

Saturne étant plus petite que Jupiter, elle se refroidit plus rapidement. Les astronomes pensent qu’une fois son atmosphère extérieure refroidie à 15 degrés Kelvin, l’hélium s’est condensé en gouttelettes qui ont commencé à couler vers le noyau. Le frottement de ces gouttelettes a réchauffé la planète, qui émet aujourd’hui environ 2,3 fois plus d’énergie qu’elle n’en reçoit du Soleil.

Formation des anneaux

Vue de la planète depuis l’espace

Les anneaux constituent la principale caractéristique de Saturne. Comment les anneaux se sont-ils formés ? Il existe plusieurs versions. La théorie traditionnelle veut que les anneaux soient presque aussi vieux que la planète elle-même et qu’ils existent depuis au moins 4 milliards d’années. Au début de l’histoire de la géante, un satellite de 300 km s’est approché trop près d’elle et a été mis en pièces. Il est également possible que les deux satellites soient entrés en collision, ou qu’une comète ou un astéroïde suffisamment gros ait heurté le satellite et qu’il se soit désintégré en pleine orbite.

Une autre hypothèse pour la formation des anneaux

Une autre hypothèse est qu’il n’y a pas eu de destruction du satellite. Au lieu de cela, les anneaux, ainsi que la planète elle-même, se sont formés à partir de la nébuleuse solaire.

Mais voilà le problème : la glace des anneaux est trop pure. Si les anneaux s’étaient formés avec Saturne, il y a des milliards d’années, on s’attendrait à ce qu’ils soient complètement recouverts de saleté sous l’effet des micrométéorites. Or, on constate aujourd’hui qu’ils sont aussi propres que s’ils avaient été formés il y a moins de 100 millions d’années.

Il est possible que les anneaux renouvellent constamment leur matière en se collant et en s’entrechoquant, ce qui rend difficile la détermination de leur âge. C’est l’un des mystères qui restent à élucider.

L’atmosphère

Comme les autres planètes géantes, l’atmosphère de Saturne est composée de 75 % d’hydrogène et de 25 % d’hélium, avec des traces d’autres substances telles que l’eau et le méthane.

Caractéristiques de l’atmosphère

L’atmosphère turbulente de la planète

L’aspect de la planète, en lumière visible, semble plus calme que celui de Jupiter. La planète présente des traînées de nuages dans son atmosphère, mais elles sont orange pâle et peu visibles. La couleur orange est due à la présence de composés soufrés dans l’atmosphère. Outre le soufre, la haute atmosphère contient de petites quantités d’azote et d’oxygène. Ces atomes réagissent entre eux et, lorsqu’ils sont exposés à la lumière du soleil, forment des molécules complexes qui ressemblent à du «smog». À différentes longueurs d’onde et sur les images améliorées de Cassini, l’atmosphère apparaît beaucoup plus impressionnante et turbulente

Vents dans l’atmosphère

L’atmosphère de la planète forme certains des vents les plus rapides du système solaire (plus rapides seulement sur Neptune). La sonde Voyager de la NASA, qui a survolé Saturne, a mesuré la vitesse des vents : elle est d’environ 1800 kilomètres par heure à l’équateur de la planète. De grandes tempêtes blanches se forment à l’intérieur des bandes qui orbitent autour de la planète, mais contrairement à Jupiter, ces tempêtes ne durent que quelques mois et sont absorbées par l’atmosphère.

Les nuages de la partie visible de l’atmosphère sont constitués d’ammoniac et se situent à 100 kilomètres sous le sommet de la troposphère (tropopause), où les températures chutent à-250 °C. En dessous de cette limite, les nuages sont constitués d’hydrosulfure d’ammonium et se situent à environ 170 kilomètres de profondeur. Dans cette couche, la température n’est que d e-70 °C. Les nuages les plus profonds sont constitués d’eau et se situent à environ 130 km sous la tropopause. La température y est de 0 degré C.

Plus on descend, plus la pression et la température augmentent et plus l’hydrogène gazeux se transforme lentement en liquide.

Hexagone

Le pôle nord de la planète

L’un des phénomènes météorologiques les plus étranges jamais découverts est ce que l’on appelle la tempête hexagonale nordique.

Les nuages hexagonaux situés à proximité de la planète Saturne ont été découverts pour la première fois par les sondes Voyager 1 et 2, qui ont visité la planète il y a plus de trente ans. Plus récemment, l’hexagone de Saturne a été photographié dans les moindres détails par la sonde Cassini de la NASA, actuellement en orbite autour de Saturne. L’hexagone (ou vortex hexagonal) mesure environ 25 000 kilomètres de diamètre. Il peut contenir quatre planètes comme la Terre.

Image d’un hexagone en fausses couleurs

L’hexagone tourne exactement à la même vitesse que la planète elle-même. Cependant, le pôle Nord de la planète est différent du pôle Sud, qui possède un énorme ouragan avec un entonnoir géant en son centre. Chaque côté de l’hexagone mesure environ 13 800 kilomètres et l’ensemble de la structure effectue une révolution autour de l’axe en 10 heures et 39 minutes, tout comme la planète elle-même.

La raison de la formation de l’hexagone

Gros plan sur l’hexagone boréal

Pourquoi le vortex du pôle Nord a-t-il la forme d’un hexagone ? Les astronomes ont du mal à répondre à cette question à 100 %, mais l’un des experts et membres de l’équipe en charge du spectromètre visuel et infrarouge de Cassini a déclaré : «C’est une tempête très étrange qui a des formes géométriques précises avec six côtés presque identiques : «Il s’agit d’une tempête très étrange qui présente des formes géométriques précises avec six côtés presque identiques. Nous n’avons jamais rien vu de tel sur d’autres planètes».

Une galerie d’images de l’atmosphère de la planète

Saturne est la planète des tempêtes

Jupiter est connue pour ses violentes tempêtes, qui sont clairement visibles dans la haute atmosphère, en particulier la Grande Tache rouge. Mais Saturne a également des tempêtes, bien qu’elles ne soient pas aussi grandes et intenses, mais comparées aux tempêtes de la Terre, elles sont tout simplement énormes.

L’une des plus grandes tempêtes est la Grande Tache blanche, également connue sous le nom de Grand Ovale blanc, qui a été observée par le télescope spatial Hubble en 1990. De telles tempêtes apparaissent probablement une fois par an sur Saturne (une fois toutes les 30 années terrestres).

Atmosphère et surface

La planète ressemble à une boule presque entièrement composée d’hydrogène et d’hélium. Sa densité et sa température changent à mesure que l’on s’enfonce dans la planète.

Composition de l’atmosphère

Tempête au pôle nord de Saturne

L’atmosphère extérieure de la planète est composée à 93 % d’hydrogène moléculaire, le reste étant constitué d’hélium et de traces d’ammoniac, d’acétylène, d’éthane, de phosphine et de méthane. Ce sont ces oligo-éléments qui créent les traînées et les nuages visibles sur les images.

Le noyau

Schéma général de la structure de Saturne

Selon la théorie de l’accrétion, le noyau de la planète est rocheux et possède une masse importante, suffisante pour piéger de grandes quantités de gaz dans la nébuleuse solaire primitive. Son noyau, comme celui des autres géantes gazeuses, aurait dû se former et devenir massif beaucoup plus rapidement que les autres planètes pour avoir le temps d’accréter les gaz primaires.

La géante gazeuse s’est très probablement formée à partir de composants rocheux ou glacés, et sa faible densité indique la présence d’un mélange de métal liquide et de roche dans le noyau. C’est la seule planète dont la densité est inférieure à celle de l’eau. Quoi qu’il en soit, la structure interne de la planète Saturne ressemble davantage à une boule de sirop épais contenant des fragments de roche.

L’hydrogène métallique

L’hydrogène métallique présent dans le noyau génère un champ magnétique. Le champ magnétique ainsi généré est légèrement plus faible que celui de la Terre et ne s’étend que jusqu’à l’orbite de son plus grand satellite, Titan. Titan apporte des particules ionisées à la magnétosphère de la planète, qui créent des aurores dans l’atmosphère. Voyager 2 a détecté une forte pression du vent solaire sur la magnétosphère de la planète. Selon les mesures effectuées lors de cette même mission, le champ magnétique ne s’étend que sur 1,1 million de kilomètres.

La taille de la planète

Le diamètre équatorial de la planète est de 120 536 kilomètres, soit 9,44 fois plus grand que celui de la Terre. Son rayon est de 60268 km, ce qui en fait la deuxième plus grande planète de notre système solaire, juste derrière Jupiter. Comme toutes les autres planètes, elle est un sphéroïde aplati. Cela signifie que son diamètre équatorial est plus grand que le diamètre mesuré à travers les pôles. Dans le cas de Saturne, cette distance est très importante, en raison de la vitesse de rotation élevée de la planète. Le diamètre polaire est de 108728 kilomètres, soit 9,796% de moins que le diamètre équatorial, ce qui donne à Saturne une forme ovale.

Durée du jour

La vitesse de rotation de l’atmosphère et de la planète elle-même peut être mesurée par trois méthodes différentes. La première est la mesure de la vitesse de rotation de la planète par la couche nuageuse dans la partie équatoriale de la planète. Elle a une période de rotation de 10 heures et 14 minutes. Si les mesures sont effectuées dans d’autres zones de Saturne, la vitesse de rotation sera de 10 heures 38 minutes et 25,4 secondes. La méthode de loin la plus précise pour mesurer la durée du jour est basée sur les mesures d’émissions radio. Selon cette méthode, la vitesse de rotation de la planète est de 10 heures 39 minutes et 22,4 secondes. Malgré ces chiffres, la vitesse de rotation de l’intérieur de la planète est actuellement impossible à mesurer avec précision.

Là encore, le diamètre équatorial de la planète est de — 120536 kilomètres et le diamètre polaire de 108 728 kilomètres. Il est important de savoir que cette différence dans ces chiffres affecte la vitesse de rotation de la planète. La même situation sur d’autres planètes géantes, notamment la différence de rotation des différentes parties de la planète, s’exprime chez Jupiter.

Durée du jour selon l’émission radio de la planète

Grâce à l’émission radio, qui provient des régions internes de Saturne, les scientifiques ont pu déterminer sa période de rotation. Les particules chargées capturées par son champ magnétique émettent des ondes radio lorsqu’elles interagissent avec le champ magnétique de Saturne, à environ 100 kilohertz.

La sonde Voyager a mesuré l’émission radio de la planète lors d’un survol de neuf mois dans les années 1980 et la rotation a été déterminée comme étant de 10 heures 39 minutes 24 secondes, avec une erreur de 7 secondes. La sonde Ulysse a également pris des mesures 15 ans plus tard et a donné un résultat de 10 heures 45 minutes 45 secondes, avec une erreur de 36 secondes.

C’est une différence de six minutes ! Soit la rotation de la planète s’est ralentie au fil des ans, soit nous avons raté quelque chose. La sonde interplanétaire Cassini a mesuré ces mêmes émissions radio à l’aide d’un spectromètre à plasma, et les scientifiques ont constaté qu’en plus de la différence de 6 minutes sur 30 ans de mesures, la rotation changeait également d’un pour cent par semaine.

L’interaction entre le champ magnétique de Saturne et le satellite Encelade

Les scientifiques pensent que cela pourrait être dû à deux choses : le vent solaire provenant du Soleil interfère avec les mesures, et les particules du geyser d’Encelade affectent le champ magnétique. Ces deux facteurs entraînent une modification de l’émission radio et pourraient être à l’origine de résultats différents en même temps.

Nouvelles données

En 2007, on a découvert que certaines sources ponctuelles d’émission radio de la planète ne correspondent pas à la vitesse de rotation de Saturne. Certains scientifiques pensent que cette différence est due à l’influence du satellite Encelade. La vapeur d’eau de ces geysers pénètre dans l’orbite de la planète et devient ionisée, ce qui affecte le champ magnétique de la planète. Ce phénomène ralentit la rotation du champ magnétique, mais seulement légèrement par rapport à la rotation de la planète elle-même. Les estimations actuelles de la rotation de Saturne, basées sur diverses mesures effectuées par les sondes Cassini, Voyager et Pioneer, sont de 10 heures 32 minutes et 35 secondes en septembre 2007.

Les caractéristiques de base de la planète transmises par Cassini suggèrent que le vent solaire est la cause la plus probable de la différence entre les données. Les différences dans les mesures de la rotation magnétique se produisent tous les 25 jours, ce qui correspond à la période de rotation du Soleil. La vitesse du vent solaire varie également en permanence, ce qui doit être pris en compte. Il est possible qu’Encelade soit en train d’effectuer des changements à long terme.

La gravité

Images de la planète Saturne prises par Cassini

Saturne est une planète géante qui n’a pas de surface solide et dont on ne peut pas voir la surface (on ne voit que la couche nuageuse supérieure) et ressentir la force de gravité. Mais imaginons qu’il existe une frontière fictive qui correspondrait à sa surface imaginaire. Quelle serait la force gravitationnelle sur la planète si vous pouviez vous tenir debout à sa surface ?

Bien que Saturne ait une masse supérieure à celle de la Terre (c’est la deuxième planète la plus massive du système solaire, après Jupiter), c’est aussi la plus «légère» de toutes les planètes du système solaire. La gravité réelle en tout point de sa surface imaginaire est égale à 91 % de celle de la Terre. En d’autres termes, si votre balance indique un poids de 100 kg sur Terre (oh, l’horreur !), sur la «surface» de Saturne vous pèseriez 92 kg (un peu mieux, mais quand même).

À titre de comparaison, à la «surface» de Jupiter, la gravité est 2,5 fois supérieure à celle de la Terre. Sur Mars, elle n’est que de 1/3, et sur la Lune de 1/6.

Pourquoi la force gravitationnelle est-elle si faible ? La planète géante est principalement constituée d’hydrogène et d’hélium, qu’elle a accumulés au tout début de la formation du système solaire. Ces éléments ont été formés au début de l’univers à la suite du Big Bang. Tout cela parce que la planète a une densité extrêmement faible.

La température de la planète

Image Voyager 2

La couche supérieure de l’atmosphère, qui se trouve à la frontière avec l’espace, a une température d e-150°C. Mais plus on s’enfonce dans l’atmosphère, plus la pression augmente et plus la température s’élève. Au cœur de la planète, la température peut atteindre 11 700 °C. Mais d’où vient cette température élevée ? Elle est due à l’énorme quantité d’hydrogène et d’hélium qui, en s’enfonçant à l’intérieur de la planète, comprime et réchauffe le noyau.

Grâce à la compression gravitationnelle, la planète génère de la chaleur, libérant 2,5 fois plus d’énergie qu’elle n’en reçoit du Soleil.

Au bas de la couche nuageuse, constituée de glace d’eau, la température moyenne est d e-23 degrés Celsius. Au-dessus de cette couche de glace se trouve l’hydrosulfure d’ammonium, dont la température moyenne est d e-93 degrés Celsius. Au-dessus se trouvent des nuages de glace d’ammonium qui colorent l’atmosphère en orange et en jaune.

A quoi ressemble Saturne et quelle est sa couleur

Vue à travers le télescope Hubble

Même avec un petit télescope, la couleur de la planète est un jaune pâle avec des nuances d’orange. Dans des télescopes plus puissants, comme Hubble, ou sur des images prises par la sonde Cassini de la NASA, on peut voir de fines couches de nuages et des tempêtes composées d’un mélange de blanc et d’orange. Mais qu’est-ce qui donne cette couleur à Saturne ?

Comme Jupiter, la planète est composée presque entièrement d’hydrogène, avec une petite quantité d’hélium et des quantités mineures d’autres composés tels que l’ammoniac, la vapeur d’eau et divers hydrocarbures simples.

La couleur de la planète n’est due qu’à la couche supérieure des nuages, qui est principalement constituée de cristaux d’ammoniac, et à la couche inférieure, qui est composée soit d’hydrosulfure d’ammonium, soit d’eau.

Saturne présente une configuration atmosphérique rayée, tout comme Jupiter, mais ces rayures sont beaucoup moins marquées et plus larges près de l’équateur. Elle n’a pas non plus de tempêtes de longue durée — rien à voir avec la Grande Tache rouge — qui se produisent souvent lorsque Jupiter approche de l’heure du solstice d’été de l’hémisphère nord.

Certaines photos transmises par Cassini semblent bleues, comme Uranus. Mais c’est probablement parce que nous voyons la lumière se disperser du point de vue de Cassini.

Composition

Saturne dans le ciel nocturne

Les anneaux qui entourent la planète ont captivé l’imagination des gens pendant des centaines d’années. Il était donc naturel de vouloir savoir de quoi la planète était composée. Grâce à diverses méthodes, les scientifiques ont appris que la composition chimique de Saturne est la suivante : 96 % d’hydrogène, 3 % d’hélium et 1 % d’éléments divers, dont le méthane, l’ammoniac, l’éthane, l’hydrogène et le deutérium. Certains de ces gaz se trouvent dans son atmosphère, à l’état liquide ou fondu.

L’état des gaz change avec l’augmentation de la pression et de la température. Au sommet des nuages, vous rencontrerez des cristaux d’ammoniac, au pied des nuages de l’hydrosulfure d’ammonium et/ou de l’eau. Sous les nuages, la pression atmosphérique augmente, entraînant une hausse de la température et le passage de l’hydrogène à l’état liquide. À mesure que l’on s’enfonce dans les terres, la pression et la température continuent d’augmenter. Par conséquent, au cœur de la planète, l’hydrogène devient métallique et passe à l’état d’agrégat spécial. On pense que la planète possède un noyau friable qui, en plus de l’hydrogène, est composé de roches et de quelques métaux.

L’exploration spatiale moderne a permis de nombreuses découvertes dans le système de Saturne. L’exploration a commencé avec le survol de la sonde Pioneer 11 en 1979. Cette mission a permis de découvrir l’anneau F. L’année suivante, Voyager 1 a survolé la planète, renvoyant à la Terre des détails sur la surface de certains satellites. Elle a également prouvé que l’atmosphère de Titan n’est pas transparente à la lumière visible. En 1981, Voyager 2 a visité Saturne et a détecté des changements dans l’atmosphère et a confirmé la présence des fentes de Maxwell et de Keeler observées pour la première fois par Voyager 1.

Après Voyager 2, la sonde Cassini-Huygens est arrivée dans le système et s’est mise en orbite autour de la planète en 2004. Vous pouvez en savoir plus sur sa mission dans cet article.

Rayonnement

Lorsque la sonde Cassini de la NASA est arrivée sur la planète, elle a détecté des orages et des ceintures de radiations autour de la planète. Elle a même découvert une nouvelle ceinture de radiations située à l’intérieur de l’anneau de la planète. Cette nouvelle ceinture de radiations se trouve à 139 000 km du centre de Saturne et s’étend jusqu’à 362 000 km.

Des aurores boréales sur Saturne

Vidéo montrant les aurores boréales sur Saturne, créée à partir d’images du télescope Hubble et de la sonde Cassini.

En raison de la présence d’un champ magnétique, les particules chargées provenant du Soleil sont capturées par la magnétosphère et forment des ceintures de radiation. Ces particules chargées se déplacent le long des lignes de force du champ magnétique et entrent en collision avec l’atmosphère de la planète. Le mécanisme des lumières polaires est similaire à celui de la Terre, mais en raison de la composition différente de l’atmosphère, les lumières polaires de la géante sont de couleur violette, contrairement aux lumières vertes de la Terre.

L’aurore boréale de Saturne dans le télescope Hubble

Galerie d’images d’aurores boréales

Voisins les plus proches

Quelle est la planète la plus proche de Saturne ? Cela dépend de la position de Saturne sur son orbite, ainsi que de la position des autres planètes.

Pendant la majeure partie de son orbite, la planète la plus proche est Jupiter. Lorsque Saturne et Jupiter sont à leur distance minimale l’une de l’autre, elles ne sont séparées que par 655 000 000 000 kilomètres.

Lorsqu’elles sont situées de part et d’autre l’une de l’autre, les planètes Saturne et Uranus s’approchent parfois très près l’une de l’autre. Elles sont alors séparées par 1,43 milliard de kilomètres.

Informations générales

Les informations suivantes sur les planètes sont basées sur les bulletins planétaires de la NASA.

Poids : 568,46 x 10*24kg

Volume : 82 713 x 10*10 km3

Rayon moyen : 58232 km

Diamètre moyen : 116 464 km

Densité : 0,687 g/cm3

Vitesse dans l’espace : 35,5 km/sec.

Accélération en chute libre : 10,44 m/s2

Satellites naturels : 62

Distance du Soleil (demi-axe principal de l’orbite) : 1,43353 milliard de kilomètres

Période orbitale : 10 759,22 jours

Périhélie : 1,35255 milliard de km

Aphélie : 1,5145 milliard de km

Vitesse orbitale : 9,69 km/sec.

Inclinaison de l’orbite : 2,485 degrés

Excentricité orbitale : 0,0565

Période de rotation stellaire : 10,656 heures

Période de rotation stellaire autour de l’axe : 10,656 heures

Inclinaison axiale : 26,73°.

Qui l’a découverte : elle est connue depuis la préhistoire

Distance minimale de la Terre : 1,1955 milliard de kilomètres

Distance maximale de la Terre : 1,6585 milliard de kilomètres

Diamètre maximal visible de la Terre : 20,1 secondes angulaires.

Diamètre minimal apparent depuis la Terre : 14,5 secondes d’arc.

Luminosité visible (maximum) : 0,43 magnitude stellaire

Histoire de l’étoile

Image spatiale prise par le télescope Hubble

La planète est clairement visible à l’œil nu, il est donc difficile de dire quand elle a été découverte pour la première fois. Pourquoi la planète s’appelle-t-elle Saturne ? Elle porte le nom du dieu romain des moissons, qui correspond au dieu grec Kronos. C’est pourquoi l’origine du nom est romaine.

Galilée

Saturne et ses anneaux étaient un mystère jusqu’à ce que Galilée fabrique son télescope primitif mais fonctionnel et observe la planète en 1610. Bien sûr, Galilée ne se rendait pas compte de ce qu’il voyait et pensait que les anneaux étaient de gros satellites situés de part et d’autre de la planète. Ce n’est que lorsque Christian Huygens a utilisé un meilleur télescope qu’il a constaté qu’il ne s’agissait pas de satellites, mais d’anneaux. Huygens a également été le premier à découvrir le plus gros satellite, Titan. Bien que la visibilité de la planète permette de l’observer de presque partout, ses satellites ainsi que ses anneaux ne sont visibles qu’à l’aide d’un télescope.

Jean Dominic Cassini

Il a découvert une fente dans les anneaux, plus tard nommée Cassini, et a été le premier à découvrir les 4 satellites de la planète, Japetus, Rhea, Tethys et Dione.

William Herschel

En 1789, l’astronome William Herschel a découvert deux autres lunes, Mimas et Encelade. En 1848, des scientifiques britanniques ont découvert un satellite appelé Hypérion.

Avant que des engins spatiaux ne s’envolent vers la planète, nous ne savions pas grand-chose à son sujet, bien qu’elle soit visible à l’œil nu. Dans les années 70 et 80, la NASA a lancé la sonde Pioneer 11, qui a été le premier engin spatial à visiter Saturne, passant à moins de 20 000 kilomètres de la couche nuageuse de la planète. Elle a été suivie par les lancements de Voyager 1 en 1980 et de Voyager 2 en août 1981.

L’image a été prise à 102 000 kilomètres d’Encelade.

En juillet 2004, la sonde Cassini de la NASA est arrivée dans le système de Saturne et a produit la description la plus détaillée de la planète Saturne et de son système. Cassini a effectué près de 100 orbites autour du satellite Titan, plusieurs orbites autour de nombreuses autres lunes, et nous a envoyé des milliers d’images de la planète et de ses satellites. Cassini a découvert 4 nouvelles lunes, un nouvel anneau et des mers d’hydrocarbures liquides sur Titan.

Animation étendue de la mission de Cassini dans le système de Saturne.

Les anneaux

Ils sont constitués de particules de glace en orbite autour de la planète. Plusieurs anneaux principaux sont clairement visibles depuis la Terre et les astronomes utilisent des désignations spéciales pour chacun des anneaux de Saturne. Mais combien d’anneaux la planète Saturne possède-t-elle réellement ?

Anneaux : vue de Cassini

Nous allons tenter de répondre à cette question. Les anneaux eux-mêmes sont divisés en plusieurs parties. Les deux parties les plus denses de l’anneau sont appelées A et B, elles sont séparées par la fente de Cassini, suivies par l’anneau C. Après les trois anneaux principaux, viennent les petits anneaux de poussière : D, G, E, et l’anneau F, qui est l’anneau le plus externe. Combien y a-t-il d’anneaux principaux ? Oui, 8 !

Planète Saturne : schéma des anneaux

Ces trois anneaux principaux et les cinq anneaux de poussière constituent la masse principale. Mais il y a quelques autres anneaux, comme Janus, Meton, Pallen et les arcs de l’anneau Anf.

Le mouvement des satellites dans les anneaux

Il existe des anneaux plus petits, et des lacunes dans divers anneaux qui sont difficiles à compter (par exemple, la lacune d’Enke, la lacune de Huygens, la lacune de Dawes, et bien d’autres). Une observation plus poussée des anneaux permettra de préciser leurs paramètres et leur nombre.

Disparition des anneaux

Collage d’images prises entre 2003 et 2013

En raison de l’inclinaison de l’orbite de la planète, les anneaux deviennent visibles tous les 14 à 15 ans depuis la périphérie et, comme ils sont très fins, ils disparaissent en fait du champ de vision des observateurs terrestres. En 1612, Galilée a remarqué que les satellites qu’il avait découverts avaient disparu quelque part. La situation était si étrange que Galilée abandonna même ses observations de la planète (probablement à la suite d’un effondrement des espoirs !). Il avait découvert les anneaux (et les avait pris pour des satellites) deux ans plus tôt et avait été immédiatement fasciné par eux.

Paramètres des anneaux

La planète est parfois appelée le «joyau du système solaire» car son système d’anneaux ressemble à une couronne. Ces anneaux sont constitués de poussière, de roche et de glace. C’est pourquoi les anneaux ne se désintègrent pas, car ils ne sont pas entiers, mais constitués de milliards de particules. Certains matériaux du système d’anneaux ont la taille de grains de sable, et certains objets sont plus grands que de grands immeubles, atteignant un kilomètre de diamètre. De quoi sont constitués les anneaux ? Principalement de particules de glace, bien qu’il y ait également des anneaux de poussière. Ce qui est frappant, c’est que chaque anneau tourne à une vitesse différente par rapport à la planète. La densité moyenne des anneaux d’une planète est si faible que les étoiles brillent à travers eux.

Saturne n’est pas la seule planète à posséder un système d’anneaux. Toutes les géantes gazeuses ont des anneaux. Les anneaux de Saturne se distinguent par leur taille et leur luminosité. Les anneaux ont une épaisseur d’environ un kilomètre et couvrent un espace allant jusqu’à 482 000 km du centre de la planète.

Schéma des anneaux de Saturne et de ses satellites

Les anneaux de Saturne sont nommés par ordre alphabétique selon l’ordre de leur découverte. Cela rend les anneaux un peu confus, car ils ne sont pas classés par ordre de distance par rapport à la planète. Vous trouverez ci-dessous une liste des principaux anneaux et des espaces qui les séparent, ainsi que leur distance par rapport au centre de la planète et leur largeur.

Distance par rapport au centre de la planète, en km

Sons des anneaux

Dans cette magnifique vidéo, vous entendez les sons de la planète Saturne, qui sont les émissions radio de la planète traduites en sons. Les émissions radio de l’ordre du kilomètre sont générées en même temps que les aurores sur la planète.

Le spectromètre à plasma de Cassini a effectué des mesures à haute résolution qui ont permis aux scientifiques de convertir les ondes radio en sons en modifiant la fréquence.

L’origine des anneaux

Comment les anneaux sont-ils apparus ? La réponse la plus simple à la question de savoir pourquoi une planète a des anneaux et de quoi ils sont faits est que la planète a accumulé beaucoup de poussière et de glace à des distances variables d’elle-même. Ces éléments ont probablement été piégés par la gravité. Certains pensent cependant qu’ils ont été formés par la destruction d’un petit satellite qui s’est approché trop près de la planète et a heurté la limite de Roche, ce qui l’a fait déchiqueter par la planète elle-même.

Les anneaux forment un angle faible

Certains scientifiques suggèrent que tout le matériel contenu dans les anneaux est le produit de collisions entre des satellites et des astéroïdes ou des comètes. Après la collision, les restes d’astéroïdes ont pu échapper à l’attraction gravitationnelle de la planète et ont formé les anneaux.

Quelle que soit la version retenue, les anneaux sont très impressionnants. En fait, Saturne est le maître des anneaux. Après avoir étudié les anneaux, il faut étudier les systèmes d’anneaux des autres planètes, Neptune, Uranus et Jupiter. Chacun de ces systèmes est moins lumineux, mais reste intéressant à sa manière.

Une galerie d’images des anneaux

La vie sur Saturne

Il est difficile d’imaginer une planète moins accueillante pour la vie que Saturne. La planète est presque entièrement composée d’hydrogène et d’hélium, avec des traces de glace d’eau dans la partie inférieure des nuages. Les températures au sommet des nuages peuvent descendre jusqu’ à-150 °C.

À mesure que l’on descend dans l’atmosphère, la pression et la température augmentent. Si la température est suffisamment élevée pour empêcher l’eau de geler, la pression atmosphérique à ce niveau est la même qu’à quelques kilomètres sous l’océan terrestre.

La vie sur les satellites de la planète

Pour trouver de la vie, les scientifiques suggèrent d’examiner les satellites de la planète. Ils sont constitués d’importantes quantités de glace d’eau et leur interaction gravitationnelle avec Saturne maintient probablement leur intérieur au chaud. Le satellite Encelade est connu pour avoir des geysers d’eau à sa surface qui entrent en éruption presque continuellement. Il pourrait bien avoir de vastes réserves d’eau chaude sous sa croûte glacée (un peu comme Europa).

Un autre satellite, Titan, possède des lacs et des mers d’hydrocarbures liquides et est considéré comme un endroit où la vie pourrait potentiellement se développer. Les astronomes pensent que la composition de Titan est très similaire à celle de la Terre, au début de son histoire. Après la transformation du Soleil en naine rouge (dans 4 à 5 milliards d’années), la température sur le satellite sera favorable à l’apparition et au maintien de la vie, et de grandes quantités d’hydrocarbures, y compris des hydrocarbures complexes, constitueront le principal «bouillon».

Position dans le ciel

Saturne et ses six satellites, image amateur

Saturne est une étoile assez brillante dans le ciel. Il est préférable de vérifier les coordonnées actuelles de la planète dans des programmes de planétarium spécialisés tels que Stellarium, et les événements liés à sa couverture ou à son passage au-dessus d’une région particulière, ainsi que tout ce qui concerne la planète Saturne, peuvent être trouvés dans l’article 100 événements astronomiques de l’année. Les oppositions planétaires sont toujours l’occasion de voir une planète dans ses moindres détails.

Les oppositions les plus proches

Connaissant l’éphéméride de la planète et sa magnitude stellaire, trouver Saturne dans le ciel étoilé n’est pas difficile. Cependant, si vous avez peu d’expérience, cela peut prendre plus de temps pour la trouver, c’est pourquoi nous vous conseillons d’utiliser un télescope d’amateur avec une monture Go-To. Nous vous conseillons donc d’utiliser un télescope amateur équipé d’une monture Go-To. Vous n’aurez plus besoin de connaître les coordonnées de la planète et de savoir où la voir.

Voler vers une planète

Combien de temps faut-il pour voyager dans l’espace jusqu’à Saturne ? Selon l’itinéraire choisi, le vol peut durer plus ou moins longtemps.

Par exemple, la sonde Pioneer 11 a mis six ans et demi pour atteindre la planète : Pioneer 11 a mis six ans et demi pour atteindre la planète. Voyager 1 a mis trois ans et deux mois, Voyager 2 quatre ans et la sonde Cassini six ans et neuf mois ! La sonde New Horizons, qui a utilisé Saturne comme tremplin gravitationnel pour se rendre à Pluton, est arrivée deux ans et quatre mois après son lancement. Pourquoi une telle différence de temps de vol ?

Le premier facteur déterminant le temps de vol

La sonde est-elle lancée directement vers Saturne ou utilise-t-elle d’autres corps célestes comme tremplin ?

Le deuxième facteur déterminant le temps de vol

Il s’agit du type de moteur du vaisseau spatial, et le troisième facteur est de savoir si nous allons passer à côté de la planète ou entrer dans son orbite.

En tenant compte de ces facteurs, examinons les missions mentionnées ci-dessus. Pioneer 11 et Cassini ont utilisé l’influence gravitationnelle d’autres planètes avant de se rendre sur Saturne. Ces survols d’autres corps ont ajouté des années supplémentaires à un voyage déjà long. Voyager 1 et 2 n’ont utilisé que Jupiter sur leur chemin vers Saturne et sont arrivés à Saturne beaucoup plus rapidement. La sonde New Horizons présentait plusieurs avantages par rapport aux autres sondes. Les deux principaux avantages étaient qu’elle disposait du moteur le plus rapide et le plus avancé et qu’elle a été lancée sur une trajectoire courte vers Saturne en direction de Pluton.

Les étapes de l’exploration

Photographie panoramique de Saturne obtenue par la sonde Cassini le 19 juillet 2013. Dans l’anneau raréfié à gauche, le point blanc est Encelade. La Terre est visible en dessous et à droite du centre de l’image.

Le premier vaisseau spatial a atteint la planète géante en 1979.

Pioneer 11

Lancée en 1973, Pioneer-11 a contourné Jupiter et a profité de la gravité de la planète pour modifier sa trajectoire et se diriger vers Saturne. Elle y est arrivée le 1er septembre 1979, passant à 22 000 km au-dessus de la couche nuageuse de la planète. Elle a effectué la première exploration rapprochée de Saturne et a transmis des photographies en gros plan de la planète, révélant un anneau inconnu jusqu’alors.

Voyager 1

La sonde Voyager 1 de la NASA a été le prochain engin spatial à visiter la planète, le 12 novembre 1980. Elle a volé à 124 000 kilomètres de la couche nuageuse de la planète et a envoyé à la Terre un flot de photographies d’une valeur inestimable. Voyager-1 a décidé d’envoyer en orbite le satellite Titan, et son jumeau Voyager-2 d’envoyer en orbite d’autres planètes géantes. Il s’est avéré que l’appareil, bien qu’il ait transmis beaucoup d’informations scientifiques, n’a pas pu voir la surface de Titan, qui est opaque à la lumière visible. Le vaisseau a donc été sacrifié au profit du plus gros satellite, sur lequel les scientifiques fondaient de grands espoirs, et n’a finalement vu qu’une boule orange, sans aucun détail.

Voyager 2.

Peu après le survol de Voyager 1, Voyager 2 s’est envolé vers le système de Saturne et a réalisé un programme presque identique. Elle a atteint la planète le 26 août 1981. En plus de tourner autour de la planète à une distance de 100 800 kilomètres, elle s’est approchée d’Encelade, de Téthys, d’Hypérion, de Japet, de Phébée et d’un certain nombre d’autres lunes. Voyager 2, après avoir reçu l’accélération gravitationnelle de la planète, s’est dirigée vers Uranus (survol réussi en 1986) et Neptune (survol réussi en 1989), après quoi elle a poursuivi son périple vers les limites du système solaire.

Cassini-Huygens

Vues de Saturne par Cassini

La sonde Cassini-Huygens de la NASA, arrivée sur la planète en 2004, a pu véritablement étudier la planète à partir d’une orbite permanente. Dans le cadre de sa mission, le vaisseau spatial a livré la sonde Huygens à la surface de Titan.

Les 10 meilleures images de Cassini

Cassini a maintenant terminé sa mission principale et continue d’étudier le système de Saturne et ses satellites depuis de nombreuses années. Parmi ses découvertes, citons la détection de geysers sur Encelade, de mers et de lacs d’hydrocarbures sur Titan, de nouveaux anneaux et satellites, ainsi que des données et des photos de la surface de Titan. Les scientifiques prévoient de mettre fin à la mission Cassini en 2017, en raison des coupes budgétaires de la NASA dans le domaine de l’exploration planétaire.

Missions futures

La prochaine mission du système Titan-Saturne (TSSM) ne devrait pas arriver avant 2020, mais bien plus tard. Grâce à des manœuvres gravitationnelles à proximité de la Terre et de Vénus, ce véhicule pourra atteindre Saturne, provisoirement en 2029.

Un plan de mission de quatre ans est prévu, dont 2 ans pour l’étude de la planète elle-même, 2 mois pour l’étude de la surface de Titan, à laquelle participera le module d’atterrissage, et 20 mois pour l’étude du satellite depuis l’orbite. La Russie participera probablement à ce projet véritablement grandiose. La participation future de l’agence fédérale Roscosmos est d’ores et déjà discutée. Si cette mission est loin d’être réalisée, nous avons encore la possibilité de profiter des fantastiques images de Cassini, qu’elle transmet régulièrement et auxquelles tout le monde a accès quelques jours seulement après leur transmission à la Terre. Bonne exploration de Saturne !

Réponses aux questions les plus courantes

1. En l’honneur de qui la planète Saturne est-elle nommée ? En l’honneur du dieu romain de la fertilité.
2. Quand Saturne a-t-elle été découverte ? Elle est connue depuis l’Antiquité et il est impossible de déterminer qui l’a identifiée en premier comme une planète.
3. À quelle distance du Soleil se trouve Saturne ? La distance moyenne du Soleil est de 1,43 milliard de kilomètres, soit 9,58 a.u.
4. Comment la trouver dans le ciel ? Le meilleur moyen est d’utiliser des cartes de recherche et des logiciels spécialisés comme le programme Stellarium.
5. Quelles sont les coordonnées de la planète ? Comme il s’agit d’une planète, ses coordonnées changent, vous pouvez trouver les éphémérides de Saturne sur des ressources astronomiques spécialisées.

Date de publication: 12-26-2023

Mettre à jour la date: 12-26-2023