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Il est difficile de dire ce qui est impossible, car le rêve d'hier
est
l'espoir d'aujourd'hui et la réalité de demain.
- Robert Goddard
Introduction |
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Saturne est la sixième planète à partir du Soleil et c'est aussi la deuxième plus grosse dans le système solaire avec un diamètre à l'équateur de 119 300 kilomètres (74 130 milles). La majeure partie des connaissances sur la planète provient des explorations des sondes Voyager en 1980-81. Saturne est visiblement aplatie aux pôles, un résultat de la rotation très rapide de la planète sur son axe. La durée du jour est de 10 heures, 39 minutes et il lui faut 29,5 années terrestres pour tourner autour du Soleil. Son atmosphère est composée principalement d'hydrogène avec de petites quantités d'hélium et de méthane. Saturne est la seule planète avec une densité moindre que celle de l'eau (environ 30% de moins). Dans l'hypothèse fort improbable qu'un océan suffisamment grand pourrait être trouvé, Saturne flotterait dessus. La teinte jaune brumeuse de Saturne est marquée par de larges bandes atmosphériques similaires à, mais moins marquées, que celles observées sur Jupiter.
Le vent souffle à haute vitesse sur Saturne. Près de l'équateur, il atteint des vitesses de 500 mètres par seconde (1 100 milles à l'heure). Le vent souffle le plus souvent en direction est. Les vents les plus forts se trouvent près de l'équateur et la vitesse décroît ensuite uniformément aux plus hautes latitudes. Aux latitudes supérieures à 35 degrés, les vents passent alternativement d'est en ouest au fur et à mesure que la latitude augmente.
Le système d'anneaux de Saturne fait de la planète l'un des plus beaux objets dans le système solaire. Les anneaux sont divisés en plusieurs parties, incluant les anneaux très lumineux A et B, et un anneau C plus pâle. Le système d'anneaux a plusieurs trouées. La plus notable est celle de la "Division de Cassini" qui sépare les anneaux A et B. Giovanni Cassini a découvert cette division en 1675. La "Division Encke", qui sépare l'anneau A en deux, est nommée d'après Johann Encke, qui la découvrit en 1837. Les sondes spatiales ont démontré que les anneaux principaux sont formés en fait d'un grand nombre de plus petits anneaux. L'origine des anneaux est obscure. On pense qu'ils pourraient avoir été formés à partir de grandes lunes qui auraient été brisées par l'impact de comètes et de météorites. La composition des anneaux n'est pas connue avec certitude, mais on sait qu'ils contiennent une quantité significative d'eau. Ils peuvent être composés d'icebergs et/ou de boules de neige de quelques centimètres à quelques mètres d'épaisseur. La majeure partie de la structure complexe de certains anneaux est le résultat d'effets gravitationnels des satellites les plus proches. Ce phénomène est illustré par la relation entre l'anneau F et les deux petites lunes qui escortent le matériel de l'anneau.
Des structures radiales, semblables aux rayons d'une roue, ont aussi été trouvées par les sondes Voyager dans le grand anneau B. On croit que ces structures sont composées de fines particules de l'épaisseur d'un grain de poussière. On a observé ces rayons se former et s'évanouir dans le laps de temps des images prises par les sondes Voyager. Alors qu'un effet de charge électrostatique pourrait créer de ces rayons en faisant monter des particules de poussière au-dessus de l'anneau, la cause exacte de leur formation n'est pas encore bien comprise.
Saturne a 18 lunes confirmées, le nombre le plus élevé de satellites de toutes les planètes du système solaire. En 1995, des scientifiques utilisant le télescope spatial Hubble ont vu quatre objets qui pourraient bien être de nouvelles lunes.
Animations de Saturne |
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Regards sur Saturne |
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Saturne avec Rhéa et Dioné
La sonde Voyager 2 de la
NASA a pris cette photographie de Saturne le 21 juillet 1981, alors que le
vaisseau spatial se trouvait à 33,9 millions de kilomètres (21 millions de
milles) de la planète. Deux patrons de nuages très lumineux présumément de convection
sont visibles dans l'hémisphère nord-moyen et plusieurs rayons foncés peuvent
être vus dans le grand anneau B (à gauche de la planète). Les lunes Rhéa et Dioné apparaissent
comme des points bleus respectivement au sud et au sud-est de Saturne. La sonde
Voyager 2 est passé au plus près de Saturne le 25 août 1981. (Courtoisie
NASA/JPL)
Saturne avec Téthys et Dioné
Saturne et deux de ses lunes, Téthys (en haut)
et Dioné, ont
été photographiées par Voyager 1 le 3 novembre 1980, d'une distance de 13
millions de kilomètres (8 millions de milles). L'ombre des trois anneaux
brillants de Saturne de même que Téthys se découpent sur le dessus de la couche
nuageuse. Le limbe de la planète peut se voir facilement à travers la division
de Cassini de 3 500 kilomètres de large (2 170 milles) qui sépare l'anneau A de
l'anneau B. La vue à travers la division d'Encke beaucoup plus étroite, près du
bord extérieur de l'anneau A est moins claire. Au-delà de la division d'Encke (à
gauche) se trouve le plus pâle des trois brillants anneaux de Saturne, l'anneau
C ou l'anneau crêpe, à peine visible sur le fond de la planète. (Courtoisie
NASA/JPL)
Télescope optique nordique
Cette image de Saturne a été prise avec le
Télescope optique nordique
de 2,6 mètres de La Palma aux îles Canaries. (© Copyright Nordic Optical
Telescope Scientific Association -- NOTSA)
Les anneaux
de Saturne vus par la tranche
Dans un des exemples les plus frappant
dans la nature de " maintenant tu le vois, maintenant tu ne le vois plus", le
télescope spatial Hubble de la NASA a photographié Saturne le 22 mai 1995 alors
que son magnifique système d'anneaux se présentait sur la tranche. Ce
retournement du plan d'anneau se produit approximativement à tous les 15 ans
quand la terre traverse le plan d'anneaux de Saturne.
Les anneaux ne disparaissent pas complètement parce que le bord des anneaux réfléchit la lumière du Soleil. La bande noire qui traverse le milieu de Saturne est l'ombre des anneaux se découpant sur la planète (le Soleil se trouve environ 3 degrés au-dessus du plan d'anneaux. La bande brillante directement au-dessus de l'ombre des anneaux provient de la lumière du Soleil réfléchie par les anneaux sur l'atmosphère de Saturne. Deux des lunes glacées de Saturne sont visibles comme de minuscules étoiles dans ou près du plan d'anneaux.
Au nord de cette tache en forme de pointe de flèche, les vents diminuent de
telle sorte que le centre de la tempête se déplace en direction est relativement
au flux local. Les nuages s'étendant au nord de la tempête sont balayés vers
l'ouest par les vents des latitudes supérieures. Les vents forts près de la
latitude du cône sombre soufflent au-dessus de la partie nord de la tempête,
créant une turbulence secondaire qui génère les nuages blancs pâles à l'est
(côté droit) du centre de la tempête. Les nuages blancs de la tempête sont des
cristaux de glace d'ammoniac qui se forment quand un flot ascendant de gaz
chauds se fraie un chemin à travers les sommets plus froids des nuages de
Saturne.
Images d'aurores sur Saturne prises par Hubble
L'image du haut montre
la première photographie jamais prise d'aurores lumineuses aux pôles nord et sud
de Saturne, telles que vues dans la lumière ultraviolette lointaine par le
télescope spatial Hubble. Hubble révèle une bande circulaire lumineuse centrée
sur le pôle nord où un énorme rideau d'aurores monte aussi haut que 2 000
kilomètres (1 200 milles) au-dessus de la couche des nuages. Ce rideau a changé
rapidement en brillance et en étendue au cours de la période d'observations de
deux heures de Hubble.
L'aurore est produite alors que des particules chargées capturées par la planète et se précipitant de la magnétosphère, entrent en collision avec les gaz atmosphériques. Comme résultat de ce bombardement, les gaz de Saturne deviennent lumineux dans les longueurs d'ondes de l'ultraviolet lointain (110-160 nanomètres). Ces longueurs d'ondes sont absorbées par l'atmosphère terrestre et ne peuvent être observées qu'à partir de télescopes spatiaux.
En comparaison, l'image du bas est une photo couleur composée de Saturne dans
le visible telle que vue par Hubble le 1 décembre 1994. À la différence de
l'image ultraviolette, les ceintures et les zones atmosphériques familières de
Saturne sont clairement visibles. La couche inférieure des nuages n'est pas
visible aux longueurs d'ondes UV parce que la lumière du Soleil est réfléchie de
plus haut dans l'atmosphère.
Dernière image de Saturne
Deux jours après sa rencontre avec Saturne,
Voyager 1 a
jeté un regard de dos vers la planète d'une distance de plus de 5 millions de
kilomètres (3 millions de milles). Cette image de Saturne n'a jamais été vue par
un télescope basé sur terre, car la terre se trouve tellement proche du Soleil
que seulement la face éclairée de Saturne peut être aperçue. (Copyright ©
Calvin J. Hamilton)
Anneaux de Saturne
Cette photographie en couleurs rehaussées montre
les objets sombres en forme de rayon dans les anneaux. Ces rayons semblent se
former très rapidement avec des bords bien définis pour se dissiper ensuite. Les
bandes extérieures constituent l'anneau A qui apparaît dans cette image comme
deux bandes séparées par la division d'Encke. La division de Cassini sépare les
bandes A et B. (Crédit: Calvin J. Hamilton)
Image en fausses couleurs des anneaux de Saturne
De possibles
variations dans la composition chimique d'une partie du système d'anneaux de
Saturne vers une autre partie sont visibles dans cette photographie de Voyager 2
sous la forme de variations subtiles de couleur qui peuvent être mises en
évidence par des techniques spéciales de traitement informatique. Cette vue en
couleur fortement rehaussée a été créée à partir d'images dans le blanc, dans
l'orange et dans l'ultraviolet prises le 17 août 1981 d'une distance de 8,9
millions de kilomètres (5,5 millions de milles). En plus de la couleur bleue
déjà connue de l'anneau C et de la division de Cassini, l'image montre des
différences additionnelles de couleur entre le côté intérieur de l'anneau B et
la région extérieure (où se formes les rayons), et entre elles et l'anneau A.
(Courtoisie NASA/JPL)
L'anneau F de Saturne
L'anneau le plus éloigné de
Saturne, l'anneau F est une structure complexe faite de deux anneaux étroits,
brillants et entremêlés le long desquels des "noeuds" sont visibles. Les
scientifiques pensent que ces noeuds peuvent être des concentrations de matériel
d'anneau ou des mini-lunes. L'anneau F a été photographié d'une distance de 750
000 kilomètres (470 000 milles). (Courtoisie NASA/JPL)
La
famille de Saturne
Ce montage du système saturnien a été préparé à
partir d'un assemblage d'images prises par la sonde spatiale Voyager 1 durant sa
rencontre avec Saturne en novembre 1980. Cette vue d'artiste montre Dioné en
avant-plan, Saturne se levant derrière, Téthys et Mimas brillant
faiblement au loin sur la droite, Encelade et Rhéa à l'extérieur
des anneaux de Saturne à gauche, et Titan sur son
orbite lointaine en haut. (Courtoisie NASA/JPL)
Satellites de Saturne et structure du plan d'anneaux
Cette image
montre les satellites de Saturne approximativement à leur échelle, de même que
la structure des anneaux de la planète. (Courtoisie Dave Seal, JPL)
Anneaux de Saturne |
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Le tableau qui suit est un sommaire des anneaux de Saturne.
Nom | Distance* | Largeur | Épaisseur | Masse | Albédo |
---|---|---|---|---|---|
D | 67 000 km | 7 500 km | ? | ? | ? |
C | 74 500 km | 17 500 km | ? | 1,1x10^18 kg | 0,25 |
Trouée Maxwell | 87 500 km | 270 km | |||
B | 92 000 km | 25 500 km | 0,1-1 km | 2,8x10^19 kg | 0,65 |
Division Cassini | 117 500 km | 4 700 km | ? | 5,7x10^17 kg | 0,30 |
A | 122 200 km | 14 600 km | 0,1-1 km | 6,2x10^18 kg | 0,60 |
Division Encke | 133 570 km | 325 km | |||
Trouée Keeler | 136 530 km | 35 km | |||
F | 140 210 km | 30-500 km | ? | ? | ? |
G | 165 800 km | 8 000 km | 100-1000 km | 6-23x10^6 kg | ? |
E | 180 000 km | 300 000 km | 1 000 km | ? | ? |
*La distance est mesurée du centre de la planète au bord intérieur de l'anneau.
Sommaire des lunes de Saturne |
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Saturne possède 18 satellites officiellement reconnus et baptisés. Elle a en plus d'autres satellites non confirmés. L'un tourne dans l'orbite de Dioné, un second se trouve entre les orbites de Téthys et de Dioné, et un troisième est localisé entre Dioné et Rhéa. Les satellites non confirmés ont été découverts dans les photographies de Voyager, mais leur existence n'a pas été confirmée par plus d'une observation. Récemment, le télescope spatial Hubble a produit des images de quatre objets qui pourraient bien être de nouvelles lunes.
Plusieurs observations générales peuvent être faites au sujet des satellites de Saturne. Seule Titan a une atmosphère appréciable. La plupart des satellites ont une rotation synchrone. Les exceptions sont Hypérion, qui a une orbite chaotique, et Phoebé. Saturne possède un système régulier de satellites, ce qui signifie que les satellites ont des orbites presque circulaires et reposent dans le plan équatorial. Les deux exceptions sont Iapetus and Phoebé. Tous les satellites ont une densité de < 2 gm/cm3. Ce fait indique qu'ils sont composés de 30% à 40% de roc et 60% à 70% de glace. La plupart des satellites réfléchissent de 60% à 90% de la lumière qui les frappent. Les quatre satellites les plus extérieurs en réfléchissent moins et Phoebé réfléchit seulement 2% de la lumière qui le frappe.
Le tableau suivant illustre le rayon, la masse, la distance au centre de la planète et la date de découverte de chacun des satellites confirmés de Saturne.
Lune | # | Rayon (km) | Masse (kg) | Distance (km) | Découvreur | Date |
---|---|---|---|---|---|---|
Pan | XVIII | 9,655 | ? | 133 583 | M. Showalter | 1990 |
Atlas | XV | 20x15 | ? | 137 640 | R. Terrile | 1980 |
Prométhée | XVI | 72,5x42,5x32,5 | 2,7e+17 | 139 350 | S. Collins | 1980 |
Pandore | XVII | 57x42x31 | 2,2e+17 | 141 700 | S. Collins | 1980 |
Epiméthée | XI | 72x54x49 | 5,6e+17 | 151 422 | R. Walker | 1966 |
Janus | X | 98x96x75 | 2,01e+18 | 151 472 | A. Dollfus | 1966 |
Mimas | I | 196 | 3,80e+19 | 185 520 | W. Herschel | 1789 |
Enceladus | II | 250 | 8,40e+19 | 238 020 | W. Herschel | 1789 |
Téthys | III | 530 | 7,55e+20 | 294 660 | G. Cassini | 1684 |
Telesto | XIII | 17x14x13 | ? | 294 660 | B. Smith | 1980 |
Calypso | XIV | 17x11x11 | ? | 294 660 | B. Smith | 1980 |
Dioné | IV | 560 | 1,05e+21 | 377 400 | G. Cassini | 1684 |
Hélène | XII | 18x16x15 | ? | 377 400 | Laques-Lecacheux | 1980 |
Rhéa | V | 765 | 2,49e+21 | 527 040 | G. Cassini | 1672 |
Titan | VI | 2,575 | 1,35e+23 | 1 221 850 | C. Huygens | 1655 |
Hypérion | VII | 205x130x110 | 1 77e+19 | 1 481 000 | W. Bond | 1848 |
Iapetus | VIII | 730 | 1,88e+21 | 3 561 300 | G. Cassini | 1671 |
Phoebé | IX | 110 | 4,0e+18 | 12 952 000 | W. Pickering | 1898 |
Nouveaux satellites probables de Saturne |
Références |
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Thomas, P., J. Veverka, D. Morrison, M. Davies. et T. V. Johnson. "Saturn's Small Satellites: Voyager Imaging Results." Journal of Geophysical Research, 1 novembre 1983, 8743-8754.
Soderblom, Laurence A. et Torrence V. Johnson. "The Moons of Saturn." Scientific American, janvier 1982.
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