Saturne - Saturn

Saturne Symbole de Saturne.svg
Saturne pendant l'équinoxe.jpg
Photographié en couleur naturelle à l'approche de l' équinoxe , photographié par Cassini en juillet 2008 ; le point dans le coin inférieur gauche est Titan
Désignations
Prononciation / S æ t ər n / ( écouter )A propos de ce son
Nommé après
Saturne
Adjectifs Saturnian / s ə t ɜːr n i ə n / , Cronian / Kronian / k r n i ə n /
Caractéristiques orbitales
Epoque J2000.0
Aphélie 1 514,50 millions de km (10,1238 UA)
périhélie 1.352,55 millions de km (9.0412 UA)
1 433,53 millions de km (9,5826 UA)
Excentricité 0,0565
378,09 jours
9,68 km/s (6,01 mi/s)
317.020°
Inclination
113,665°
2032-Nov-29
339.392°
Satellites connus 82 avec des désignations formelles; d'innombrables moonlets supplémentaires .
Caractéristiques physiques
Rayon moyen
58 232 km (36 184 mi)
Rayon polaire
Aplanissement 0,097 96
Circonférence
Le volume
Masse
Densité moyenne
0,687  g / cm 3 (0,0248  lb/cu in ) (moins que l'eau)
0,22
35,5 km/s (22,1 mi/s)
10 h 32 m 36 s
( synodique ; jour solaire )
10 h 33 m 38 s + 1 m 52 s
1 m 19 s
Vitesse de rotation équatoriale
9,87 km/s (6,13 mi/s; 35 500 km/h)
26,73° (en orbite)
40,589° ; 2 h 42 m 21 s
Déclinaison pôle nord
83,537°
Albédo
Température superficielle min moyenne max
1 barre 134 K
0,1 bar 88 K 97 K 151 K
−0,55 à +1,17
14,5″ à 20,1″ (hors anneaux)
Atmosphère
Pression superficielle
140 kPa
59,5 km (37,0 mi)
Composition en volume
96,3% ± 2,4% hydrogène ( H
2
)
3,25 % ± 2,4 % hélium ( Il )
0,45% ± 0,2% méthane ( CH
4
)
0,0125% ± 0,0075 % ammoniac ( NH
3
)
0,0110 % ± 0,0058 % deutérure d'hydrogène (HD)
0,0007 % ± 0,00015% éthane ( C
2
H
6
)
Glaces :

Saturne est la sixième planète du Soleil et la deuxième plus grande du système solaire , après Jupiter . C'est une géante gazeuse avec un rayon moyen d'environ neuf fois et demie celui de la Terre . Il n'a qu'un huitième de la densité moyenne de la Terre ; cependant, avec son plus grand volume, Saturne est plus de 95 fois plus massive. Saturne doit son nom au dieu romain de la richesse et de l'agriculture . Son symbole astronomique (♄) remonte au grec Oxyrhynchus Papyri , où il peut être vu comme un kappa grec - rho avec une barre transversale, comme abréviation de Κρονος (Cronos), le nom grec de la planète. Il est venu plus tard à ressembler à un eta grec minuscule , avec la croix ajoutée en haut au 16ème siècle.

Les Romains nommaient le septième jour de la semaine samedi , Sāturni diēs ("le jour de Saturne") pour la planète Saturne.

L'intérieur de Saturne est très probablement composé d'un noyau de fer-nickel et de roche ( composés de silicium et d' oxygène ). Son noyau est entouré d'une couche profonde d' hydrogène métallique , d'une couche intermédiaire d' hydrogène liquide et d'hélium liquide , et enfin d'une couche externe gazeuse. Saturne a une teinte jaune pâle due aux cristaux d' ammoniac dans sa haute atmosphère. On pense qu'un courant électrique dans la couche d'hydrogène métallique donne naissance au champ magnétique planétaire de Saturne , qui est plus faible que celui de la Terre, mais qui a un moment magnétique 580 fois celui de la Terre en raison de la plus grande taille de Saturne. La force du champ magnétique de Saturne est d'environ un vingtième de celle de Jupiter. L' atmosphère extérieure est généralement fade et manque de contraste, bien que des caractéristiques à longue durée de vie puissent apparaître. La vitesse du vent sur Saturne peut atteindre 1 800 km/h (1 100 mph; 500 m/s), plus élevée que sur Jupiter mais pas aussi élevée que sur Neptune .

La caractéristique la plus célèbre de la planète est son système d'anneaux proéminent , qui est composé principalement de particules de glace, avec une plus petite quantité de débris rocheux et de poussière . Au moins 82 lunes sont connues en orbite autour de Saturne, dont 53 sont officiellement nommées ; cela n'inclut pas les centaines de lunes dans ses anneaux. Titan , la plus grande lune de Saturne et la deuxième plus grande du système solaire, est plus grande que la planète Mercure , bien que moins massive, et est la seule lune du système solaire à avoir une atmosphère substantielle.

Caractéristiques physiques

Image composite comparant les tailles de Saturne et de la Terre

Saturne est une géante gazeuse composée principalement d'hydrogène et d'hélium. Il n'a pas de surface définie, bien qu'il puisse avoir un noyau solide. La rotation de Saturne lui donne la forme d'un sphéroïde aplati ; c'est-à-dire qu'il est aplati aux pôles et renflé à son équateur . Ses rayons équatorial et polaire diffèrent de près de 10 % : 60 268 km contre 54 364 km. Jupiter, Uranus et Neptune, les autres planètes géantes du système solaire, sont également oblates mais dans une moindre mesure. La combinaison du renflement et du taux de rotation signifie que la gravité de surface effective le long de l'équateur,8,96 m/s 2 , c'est 74 % de ce qu'il est aux pôles et est inférieur à la gravité de surface de la Terre. Cependant, la vitesse d'échappement équatoriale de près de36 km/s est beaucoup plus élevé que celui de la Terre.

Saturne est la seule planète du système solaire qui est moins dense que l'eau, environ 30 % de moins. Bien que le noyau de Saturne soit considérablement plus dense que l'eau, la densité spécifique moyenne de la planète est0,69 g/cm 3 dû à l'atmosphère. Jupiter a 318 fois la masse terrestre et Saturne 95 fois la masse terrestre. Ensemble, Jupiter et Saturne détiennent 92% de la masse planétaire totale du système solaire.

Structure interne

Diagramme de Saturne, à l'échelle

Malgré constitué principalement d'hydrogène et d' hélium, la majeure partie de la masse de Saturne est pas dans le gaz de phase , parce que l' hydrogène est un liquide non-idéal lorsque la densité est au- dessus0,01 g/cm 3 , ce qui est atteint à un rayon contenant 99,9 % de la masse de Saturne. La température, la pression et la densité à l'intérieur de Saturne augmentent toutes régulièrement vers le noyau, ce qui fait que l'hydrogène est un métal dans les couches plus profondes.

Les modèles planétaires standard suggèrent que l'intérieur de Saturne est similaire à celui de Jupiter, ayant un petit noyau rocheux entouré d'hydrogène et d'hélium, avec des traces de divers volatils . Ce noyau est de composition similaire à la Terre, mais il est plus dense. L'examen du moment gravitationnel de Saturne , en combinaison avec des modèles physiques de l'intérieur, a permis de poser des contraintes sur la masse du noyau de Saturne. En 2004, les scientifiques ont estimé que le noyau devait être de 9 à 22 fois la masse de la Terre, ce qui correspond à un diamètre d'environ 25 000 km. Cependant, les mesures des anneaux de Saturne suggèrent un noyau beaucoup plus diffus avec une masse égale à environ 17 Terres et un rayon égal à environ 60% du rayon total de Saturne. Celui-ci est entouré d'une couche d' hydrogène métallique liquide plus épaisse , suivie d'une couche liquide d' hydrogène moléculaire saturé en hélium qui se transforme progressivement en un gaz à mesure que l'altitude augmente. La couche la plus externe s'étend sur 1 000 km et est constituée de gaz.

Saturne a un intérieur chaud, atteignant 11 700 °C en son centre, et rayonne 2,5 fois plus d'énergie dans l'espace qu'elle n'en reçoit du Soleil. L' énergie thermique de Jupiter est générée par le mécanisme Kelvin-Helmholtz de compression gravitationnelle lente , mais un tel processus à lui seul peut ne pas être suffisant pour expliquer la production de chaleur pour Saturne, car il est moins massif. Un mécanisme alternatif ou supplémentaire peut être la génération de chaleur par la « pluie » de gouttelettes d'hélium profondément à l'intérieur de Saturne. Au fur et à mesure que les gouttelettes descendent à travers l'hydrogène à faible densité, le processus libère de la chaleur par friction et laisse les couches externes de Saturne appauvries en hélium. Ces gouttelettes descendantes peuvent s'être accumulées dans une enveloppe d'hélium entourant le noyau. Il a été suggéré que des pluies de diamants se produisent dans Saturne, ainsi que dans Jupiter et les géants de glace Uranus et Neptune.

Atmosphère

Des bandes de méthane entourent Saturne. La lune Dione est suspendue sous les anneaux à droite.

L'atmosphère extérieure de Saturne contient 96,3 % d'hydrogène moléculaire et 3,25 % d'hélium en volume. La proportion d'hélium est significativement déficiente par rapport à l'abondance de cet élément dans le Soleil. La quantité d'éléments plus lourds que l'hélium ( métallicité ) n'est pas connue avec précision, mais les proportions sont supposées correspondre aux abondances primordiales issues de la formation du système solaire . La masse totale de ces éléments plus lourds est estimée à 19 à 31 fois la masse de la Terre, avec une fraction importante située dans la région centrale de Saturne.

Des quantités infimes d'ammoniac, d' acétylène , d' éthane , de propane , de phosphine et de méthane ont été détectées dans l'atmosphère de Saturne. Les nuages ​​supérieurs sont composés de cristaux d'ammoniac, tandis que les nuages ​​inférieurs semblent être constitués d'hydrosulfure d'ammonium ( NH
4
SH
) ou de l'eau. Le rayonnement ultraviolet du Soleil provoque une photolyse du méthane dans la haute atmosphère, entraînant une série de réactions chimiques d' hydrocarbures , les produits résultants étant entraînés vers le bas par les tourbillons et la diffusion . Ce cycle photochimique est modulé par le cycle saisonnier annuel de Saturne.

Couches de nuages

Une tempête mondiale encercle la planète en 2011. La tempête fait le tour de la planète, de sorte que la tête de la tempête (zone lumineuse) dépasse sa queue.

L'atmosphère de Saturne présente un motif en bandes similaire à celui de Jupiter, mais les bandes de Saturne sont beaucoup plus faibles et sont beaucoup plus larges près de l'équateur. La nomenclature utilisée pour décrire ces bandes est la même que sur Jupiter. Les nuages ​​​​plus fins de Saturne n'ont été observés que lors des survols du vaisseau spatial Voyager dans les années 1980. Depuis lors, la télescope terrestre s'est améliorée au point où des observations régulières peuvent être faites.

La composition des nuages ​​varie avec la profondeur et l'augmentation de la pression. Dans les couches supérieures des nuages, avec une température comprise entre 100 et 160 K et des pressions comprises entre 0,5 et 2 bar , les nuages ​​sont constitués de glace ammoniacale. Les nuages ​​​​de glace d' eau commencent à un niveau où la pression est d'environ 2,5 bars et s'étendent jusqu'à 9,5 bars, où les températures varient de 185 à 270 K. Dans cette couche se trouve une bande de glace d'hydrosulfure d'ammonium, située dans la plage de pression 3-6 bar avec des températures de 190-235 K. Enfin, les couches inférieures, où les pressions sont comprises entre 10 et 20 bar et les températures sont de 270-330 K, contiennent une région de gouttelettes d'eau avec de l'ammoniac en solution aqueuse.

L'atmosphère généralement fade de Saturne présente parfois des ovales à longue durée de vie et d'autres caractéristiques communes à Jupiter. En 1990, le télescope spatial Hubble a imagé un énorme nuage blanc près de l'équateur de Saturne qui n'était pas présent lors des rencontres avec Voyager , et en 1994 une autre tempête plus petite a été observée. La tempête de 1990 était un exemple de grande tache blanche , un phénomène unique mais de courte durée qui se produit une fois par an saturnien, environ toutes les 30 années terrestres, à l'époque du solstice d'été de l'hémisphère nord . Les précédentes grandes taches blanches ont été observées en 1876, 1903, 1933 et 1960, la tempête de 1933 étant la plus célèbre. Si la périodicité est maintenue, une autre tempête se produira vers 2020.

Les vents sur Saturne sont les deuxièmes plus rapides parmi les planètes du système solaire, après celui de Neptune. Les données de Voyager indiquent des vents d'est de pointe de 500 m/s (1 800 km/h). Dans les images du vaisseau spatial Cassini en 2007, l'hémisphère nord de Saturne affichait une teinte bleu vif, semblable à Uranus. La couleur a probablement été causée par la diffusion Rayleigh . La thermographie a montré que le pôle sud de Saturne a un vortex polaire chaud , le seul exemple connu d'un tel phénomène dans le système solaire. Alors que les températures sur Saturne sont normalement de −185 °C, les températures sur le vortex atteignent souvent -122 °C, soupçonné d'être l'endroit le plus chaud de Saturne.

Motif nuage hexagonal du pôle Nord

Le pôle nord de Saturne ( animation IR )
Le pôle sud de Saturne
Modèle de tempête hexagonal autour du pôle nord de Saturne


Un motif d'onde hexagonale persistant autour du vortex polaire nord dans l'atmosphère à environ 78°N a été noté pour la première fois dans les images de Voyager . Les côtés de l'hexagone mesurent chacun environ 14 500 km (9 000 mi) de long, ce qui est plus long que le diamètre de la Terre. L'ensemble de la structure tourne avec une période de 10 h 39 m 24 s (la même période que celle des émissions radio de la planète) qui est supposée égale à la période de rotation de l'intérieur de Saturne. La caractéristique hexagonale ne se déplace pas en longitude comme les autres nuages ​​dans l'atmosphère visible. L'origine du motif fait l'objet de nombreuses spéculations. La plupart des scientifiques pensent qu'il s'agit d'un modèle d' ondes stationnaires dans l'atmosphère. Des formes polygonales ont été reproduites en laboratoire par rotation différentielle de fluides.

Vortex du pôle sud

L' imagerie HST de la région polaire sud indique la présence d'un courant-jet , mais pas de fort vortex polaire ni d'onde stationnaire hexagonale. La NASA a rapporté en novembre 2006 que Cassini avait observé une tempête « semblable à un ouragan » verrouillée au pôle sud qui avait un mur oculaire clairement défini . Les nuages ​​du mur de l'œil n'avaient jamais été vus sur aucune autre planète que la Terre. Par exemple, les images du vaisseau spatial Galileo n'ont pas montré de mur oculaire dans la grande tache rouge de Jupiter.

La tempête du pôle sud peut avoir été présente pendant des milliards d'années. Ce vortex est comparable à la taille de la Terre, et il a des vents de 550 km/h.

Autres caractéristiques

Cassini a observé une série de caractéristiques nuageuses trouvées dans les latitudes septentrionales, surnommées la "chaîne de perles". Ces caractéristiques sont des clairières nuageuses qui résident dans des couches nuageuses plus profondes.

Magnétosphère

Les aurores polaires sur Saturne
Lumières aurorales au pôle nord de Saturne
Émissions radio détectées par Cassini

Saturne a un champ magnétique intrinsèque qui a une forme simple et symétrique - un dipôle magnétique . Sa force à l'équateur – 0,2  gauss (20  µT ) – est environ un vingtième de celle du champ autour de Jupiter et légèrement plus faible que le champ magnétique terrestre. En conséquence, la magnétosphère de Saturne est beaucoup plus petite que celle de Jupiter. Lorsque Voyager 2 est entré dans la magnétosphère, la pression du vent solaire était élevée et la magnétosphère ne s'étendait que sur 19 rayons de Saturne, soit 1,1 million de km (712 000 mi), bien qu'elle se soit agrandie en quelques heures et le soit restée pendant environ trois jours. Très probablement, le champ magnétique est généré de la même manière que celui de Jupiter - par des courants dans la couche d'hydrogène métallique liquide appelée dynamo d'hydrogène métallique. Cette magnétosphère est efficace pour dévier les particules du vent solaire du Soleil. La lune Titan orbite dans la partie externe de la magnétosphère de Saturne et contribue au plasma des particules ionisées dans l'atmosphère externe de Titan. La magnétosphère de Saturne, comme celle de la Terre , produit des aurores .

Orbite et rotation

Saturne et anneaux vus par la sonde Cassini (28 octobre 2016)

La distance moyenne entre Saturne et le Soleil est de plus de 1,4 milliard de kilomètres (9  UA ). Avec une vitesse orbitale moyenne de 9,68 km/s, il faut à Saturne 10 759 jours terrestres (soit environ 29+12  ans) pour terminer une révolution autour du Soleil. En conséquence, il forme une résonance de mouvement moyen proche de 5:2avec Jupiter. L'orbite elliptique de Saturne est inclinée de 2,48° par rapport au plan orbital de la Terre. Lesdistances du périhélie et de l'aphélie sont respectivement de 9,195 et 9,957 UA en moyenne. Les caractéristiques visibles sur Saturne tournent à des vitesses différentes selon la latitude, et plusieurs périodes de rotation ont été attribuées à diverses régions (comme dans le cas de Jupiter).

Les astronomes utilisent trois systèmes différents pour spécifier le taux de rotation de Saturne. Le Système I a une période de 10 h 14 m 00 s (844,3°/d) et englobe la zone équatoriale, la ceinture équatoriale sud et la ceinture équatoriale nord. Les régions polaires sont considérées comme ayant des taux de rotation similaires à ceux du Système I . Toutes les autres latitudes saturniennes, à l'exception des régions polaires nord et sud, sont indiquées comme système II et ont reçu une période de rotation de 10 h 38 m 25,4 s (810,76°/d). Le système III fait référence au taux de rotation interne de Saturne. D'après les émissions radio de la planète détectées par Voyager 1 et Voyager 2 , le Système III a une période de rotation de 10 h 39 m 22,4 s (810,8°/d). Le Système III a largement remplacé le Système II.

Une valeur précise pour la période de rotation de l'intérieur reste insaisissable. En approchant de Saturne en 2004, Cassini a constaté que la période de rotation radio de Saturne avait augmenté sensiblement, à environ 10 h 45 m 45 s ± 36 s . Une estimation de la rotation de Saturne (en tant que taux de rotation indiqué pour Saturne dans son ensemble) basée sur une compilation de diverses mesures des sondes Cassini , Voyager et Pioneer est de 10 h 32 m 35 s . Les études de l' anneau C de la planète donnent une période de rotation de 10 h 33 m 38 s + 1 m 52 s
1 m 19 s
.

En mars 2007, il a été constaté que la variation des émissions radio de la planète ne correspondait pas au taux de rotation de Saturne. Cet écart peut être causé par l'activité des geysers sur la lune Encelade de Saturne . La vapeur d'eau émise dans l'orbite de Saturne par cette activité se charge et crée une traînée sur le champ magnétique de Saturne, ralentissant légèrement sa rotation par rapport à la rotation de la planète.

Une bizarrerie apparente pour Saturne est qu'il n'a pas d' astéroïdes troyens connus . Ce sont des planètes mineures qui orbitent autour du Soleil aux points stables de Lagrangien , désignés L 4 et L 5 , situés à des angles de 60° par rapport à la planète le long de son orbite. Des astéroïdes troyens ont été découverts pour Mars , Jupiter, Uranus et Neptune. On pense que les mécanismes de résonance orbitale , y compris la résonance séculaire , sont la cause des chevaux de Troie saturniens manquants.

Satellites naturels

Un montage de Saturne et de ses principales lunes ( Dione , Téthys , Mimas , Encelade , Rhéa et Titan ; Japet non représenté). Cette image a été créée à partir de photographies prises en novembre 1980 par le vaisseau spatial Voyager 1 .

Saturne a 82 lunes connues , dont 53 ont des noms formels. De plus, il existe des preuves de dizaines à des centaines de lunes d'un diamètre de 40 à 500 mètres dans les anneaux de Saturne, qui ne sont pas considérées comme de vraies lunes. Titan , la plus grosse lune, comprend plus de 90 % de la masse en orbite autour de Saturne, anneaux compris. La deuxième plus grande lune de Saturne, Rhéa , peut avoir son propre système d'anneaux ténu , ainsi qu'une atmosphère ténue .

Début possible d'une nouvelle lune (point blanc) de Saturne (image prise par Cassini le 15 avril 2013)

La plupart des autres lunes sont petites : 34 ont moins de 10 km de diamètre et 14 autres entre 10 et 50 km de diamètre. Traditionnellement, la plupart des lunes de Saturne portent le nom des Titans de la mythologie grecque. Titan est le seul satellite du système solaire avec une atmosphère majeure , dans laquelle se produit une chimie organique complexe . C'est le seul satellite avec des lacs d'hydrocarbures .

Le 6 juin 2013, des scientifiques de l' IAA-CSIC ont signalé la détection d' hydrocarbures aromatiques polycycliques dans la haute atmosphère de Titan, un précurseur possible de la vie . Le 23 juin 2014, la NASA a affirmé avoir des preuves solides que l' azote dans l'atmosphère de Titan provenait des matériaux du nuage d'Oort , associés aux comètes , et non des matériaux qui formaient Saturne à une époque antérieure.

La lune de Saturne Encelade , dont la composition chimique semble similaire à celle des comètes, a souvent été considérée comme un habitat potentiel pour la vie microbienne . La preuve de cette possibilité comprend les particules riches en sel du satellite ayant une composition « de type océanique » qui indique que la majeure partie de la glace expulsée d'Encelade provient de l'évaporation d'eau salée liquide. Un survol de Cassini en 2015 à travers un panache sur Encelade a trouvé la plupart des ingrédients pour soutenir les formes de vie qui vivent par méthanogenèse .

En avril 2014, des scientifiques de la NASA ont signalé le début possible d'une nouvelle lune dans l' anneau A , qui a été photographié par Cassini le 15 avril 2013.

Anneaux planétaires

Les anneaux de Saturne (photographiés ici par Cassini en 2007) sont les plus massifs et les plus visibles du système solaire.
Image UV en fausses couleurs des anneaux extérieurs B et A de Saturne ; les boucles les plus sales de la division Cassini et d' Encke Gap apparaissent en rouge.

Saturne est probablement mieux connue pour le système d' anneaux planétaires qui la rend visuellement unique. Les anneaux s'étendent de 6 630 à 120 700 kilomètres (4 120 à 75 000 mi) vers l'extérieur de l'équateur de Saturne et ont une épaisseur moyenne d'environ 20 mètres (66 pieds). Ils sont composés principalement de glace d'eau, avec des traces d' impuretés tholin et un revêtement poivré d'environ 7 % de carbone amorphe . Les particules qui composent les anneaux varient en taille de grains de poussière jusqu'à 10 m. Alors que les autres géantes gazeuses ont également des systèmes d'anneaux, celle de Saturne est la plus grande et la plus visible.

Il existe deux hypothèses principales concernant l'origine des anneaux. Une hypothèse est que les anneaux sont des restes d'une lune détruite de Saturne. La deuxième hypothèse est que les anneaux sont des vestiges du matériau nébulaire d' origine à partir duquel Saturne a été formée. De la glace dans l'anneau E provient des geysers de la lune Encelade. L'abondance d'eau des anneaux varie radialement, l'anneau le plus externe A étant le plus pur dans l'eau glacée. Cette variance d'abondance peut s'expliquer par le bombardement de météores.

Au-delà des anneaux principaux, à une distance de 12 millions de km de la planète se trouve l'anneau clairsemé de Phoebe. Il est incliné d'un angle de 27° par rapport aux autres anneaux et, comme Phoebe , orbite de façon rétrograde .

Certaines des lunes de Saturne, dont Pandore et Prométhée , agissent comme des lunes de berger pour confiner les anneaux et les empêcher de s'étendre. Pan et Atlas provoquent des ondes de densité linéaire faibles dans les anneaux de Saturne qui ont donné des calculs plus fiables de leurs masses.

Histoire de l'observation et de l'exploration

Galileo Galilei a observé pour la première fois les anneaux de Saturne en 1610

L'observation et l'exploration de Saturne peuvent être divisées en trois phases. La première phase est constituée d'observations anciennes (comme à l' œil nu ), avant l'invention des télescopes modernes . La deuxième phase a commencé au 17ème siècle, avec des observations télescopiques depuis la Terre, qui se sont améliorées au fil du temps. La troisième phase est la visite des sondes spatiales , en orbite ou au survol . Au 21e siècle, les observations télescopiques se poursuivent depuis la Terre (y compris les observatoires en orbite autour de la Terre comme le télescope spatial Hubble ) et, jusqu'à sa retraite en 2017 , depuis l' orbiteur Cassini autour de Saturne.

Observations anciennes

Saturne est connue depuis la préhistoire, et au début de l'histoire, c'était un personnage majeur dans diverses mythologies. Les astronomes babyloniens ont systématiquement observé et enregistré les mouvements de Saturne. En grec ancien, la planète était connue sous le nom de Φαίνων Phainon , et à l'époque romaine, elle était connue sous le nom de « étoile de Saturne ». Dans la mythologie romaine antique , la planète Phainon était sacrée pour ce dieu agricole, d'où la planète tire son nom moderne. Les Romains considéraient le dieu Saturne comme l'équivalent du dieu grec Cronos ; en grec moderne , la planète conserve le nom CronosΚρόνος : Kronos .

Le scientifique grec Ptolémée a basé ses calculs de l'orbite de Saturne sur des observations qu'il a faites alors qu'il était en opposition . Dans l'astrologie hindoue , il existe neuf objets astrologiques, appelés Navagrahas . Saturne est connue sous le nom de " Shani " et juge tout le monde sur la base des bonnes et des mauvaises actions accomplies dans la vie. Les anciennes cultures chinoise et japonaise désignaient la planète Saturne comme « l'étoile terrestre » (土星). Ceci était basé sur les cinq éléments qui étaient traditionnellement utilisés pour classer les éléments naturels.

En hébreu ancien , Saturne est appelé « Shabbathai ». Son ange est Cassiel . Son intelligence ou esprit bénéfique est 'Agȋȇl ( hébreu : אגיאל ‎, romaniséʿAgyal ), et son esprit plus sombre ( démon ) est Zȃzȇl ( hébreu : זאזל ‎, romaniséZazl ). Zazel a été décrit comme un grand ange , invoqué dans la magie de Salomon , qui est « efficace dans les conjurations d'amour ». En turc ottoman , en ourdou et en malais , le nom de Zazel est « Zuhal », dérivé de la langue arabe ( arabe : زحل ‎, romaniséZuhal ).

Observations européennes (XVIIe-XIXe siècles)

Robert Hooke a noté les ombres ( a et b ) projetées par le globe et les anneaux les uns sur les autres dans ce dessin de Saturne en 1666.

Les anneaux de Saturne nécessitent au moins un télescope de 15 mm de diamètre pour être résolus et n'étaient donc pas connus jusqu'à ce que Christiaan Huygens les voit en 1655 et publie à ce sujet en 1659. Galilée , avec son télescope primitif en 1610, pensait à tort que Saturne n'apparaissait pas assez ronde comme deux lunes sur les côtés de Saturne. Ce n'est que lorsque Huygens a utilisé un plus grand grossissement télescopique que cette notion a été réfutée, et les anneaux ont été vraiment vus pour la première fois. Huygens a également découvert la lune Titan de Saturne ; Giovanni Domenico Cassini découvrit plus tard quatre autres lunes : Japet , Rhéa , Téthys et Dione . En 1675, Cassini découvrit la brèche maintenant connue sous le nom de Division Cassini .

Aucune autre découverte d'importance n'a été faite jusqu'en 1789, lorsque William Herschel a découvert deux autres lunes, Mimas et Encelade . Le satellite de forme irrégulière Hyperion , qui a une résonance avec Titan, a été découvert en 1848 par une équipe britannique.

En 1899, William Henry Pickering a découvert Phoebe, un satellite très irrégulier qui ne tourne pas de manière synchrone avec Saturne comme le font les plus grosses lunes. Phoebe a été le premier satellite de ce type trouvé et il faut plus d'un an pour orbiter Saturne sur une orbite rétrograde . Au début du 20e siècle, les recherches sur Titan ont permis de confirmer en 1944 qu'il avait une atmosphère épaisse - une caractéristique unique parmi les lunes du système solaire.

Sondes modernes de la NASA et de l'ESA

Survol de Pioneer 11

Image Pioneer 11 de Saturne

Pioneer 11 a effectué le premier survol de Saturne en septembre 1979, lorsqu'il est passé à moins de 20 000 km du sommet des nuages ​​de la planète. Des images ont été prises de la planète et de quelques-unes de ses lunes, bien que leur résolution soit trop faible pour discerner les détails de la surface. Le vaisseau spatial a également étudié les anneaux de Saturne, révélant le mince anneau F et le fait que les espaces sombres dans les anneaux sont brillants lorsqu'ils sont vus à un angle de phase élevé(vers le Soleil), ce qui signifie qu'ils contiennent un fin matériau de diffusion de la lumière. De plus, Pioneer 11 a mesuré la température de Titan.

Survols du Voyager

En novembre 1980, la sonde Voyager 1 a visité le système Saturne. Il a renvoyé les premières images haute résolution de la planète, de ses anneaux et de ses satellites. Les caractéristiques de surface de diverses lunes ont été vues pour la première fois. Voyager 1 a effectué un survol rapproché de Titan, augmentant la connaissance de l'atmosphère de la lune. Il a prouvé que l'atmosphère de Titan est impénétrable dans les longueurs d'onde visibles ; par conséquent, aucun détail de surface n'a été observé. Le survol a changé la trajectoire du vaisseau spatial hors du plan du système solaire.

Près d'un an plus tard, en août 1981, Voyager 2 poursuit l'étude du système Saturne. Des images plus rapprochées des lunes de Saturne ont été acquises, ainsi que des preuves de changements dans l'atmosphère et les anneaux. Malheureusement, pendant le survol, la plate-forme de caméra pivotante de la sonde est restée bloquée pendant quelques jours et certaines images planifiées ont été perdues. La gravité de Saturne a été utilisée pour diriger la trajectoire du vaisseau spatial vers Uranus.

Les sondes ont découvert et confirmé plusieurs nouveaux satellites en orbite à proximité ou à l'intérieur des anneaux de la planète, ainsi que le petit Maxwell Gap (un trou dans l' anneau C ) et le trou de Keeler (un trou de 42 km de large dans l' anneau A ).

Vaisseau spatial Cassini-Huygens

La sonde spatiale Cassini-Huygens est entrée en orbite autour de Saturne le 1er juillet 2004. En juin 2004, elle a effectué un survol rapproché de Phoebe , renvoyant des images et des données à haute résolution. Le survol de Cassini de la plus grande lune de Saturne, Titan, a capturé des images radar de grands lacs et de leurs côtes avec de nombreuses îles et montagnes. L'orbiteur a effectué deux survols de Titan avant de relâcher la sonde Huygens le 25 décembre 2004. Huygens est descendu à la surface de Titan le 14 janvier 2005.

À partir du début de 2005, les scientifiques ont utilisé Cassini pour suivre la foudre sur Saturne. La puissance de la foudre est environ 1 000 fois celle de la foudre sur Terre.

Au pôle sud d'Encelade, des geysers pulvérisent de l'eau à partir de nombreux endroits le long des rayures du tigre .

En 2006, la NASA a rapporté que Cassini avait trouvé des preuves de réservoirs d'eau liquide à pas plus de dizaines de mètres sous la surface qui éclataient dans des geysers sur la lune de Saturne Encelade . Ces jets de particules glacées sont émis en orbite autour de Saturne à partir des évents de la région polaire sud de la lune. Plus de 100 geysers ont été identifiés sur Encelade. En mai 2011, des scientifiques de la NASA ont rapporté qu'Encelade « émerge comme l'endroit le plus habitable au-delà de la Terre dans le système solaire pour la vie telle que nous la connaissons ».

Les photographies de Cassini ont révélé un anneau planétaire encore inconnu, à l'extérieur des anneaux principaux plus brillants de Saturne et à l'intérieur des anneaux G et E. La source de cet anneau est supposée être l'écrasement d'un météoroïde au large de Janus et Epiméthée . En juillet 2006, des images ont été retournées de lacs d'hydrocarbures près du pôle nord de Titan, dont la présence a été confirmée en janvier 2007. En mars 2007, des mers d'hydrocarbures ont été trouvées près du pôle Nord, dont la plus grande a presque la taille de la mer Caspienne. . En octobre 2006, la sonde a détecté une tempête de type cyclone de 8 000 km de diamètre avec un mur oculaire au pôle sud de Saturne.

De 2004 au 2 novembre 2009, la sonde a découvert et confirmé huit nouveaux satellites. En avril 2013, Cassini a renvoyé des images d'un ouragan au pôle nord de la planète 20 fois plus gros que ceux trouvés sur Terre, avec des vents supérieurs à 530 km/h (330 mph). Le 15 septembre 2017, la sonde Cassini-Huygens a effectué la "Grande Finale" de sa mission : un certain nombre de passages à travers des espaces entre Saturne et les anneaux intérieurs de Saturne. L' entrée atmosphérique de Cassini mit fin à la mission.

Futures missions possibles

La poursuite de l'exploration de Saturne est toujours considérée comme une option viable pour la NASA dans le cadre de son programme de missions New Frontiers en cours . La NASA avait précédemment demandé que des plans soient présentés pour une mission sur Saturne comprenant la sonde d'entrée atmosphérique de Saturne et des enquêtes possibles sur l'habitabilité et la découverte possible de la vie sur les lunes de Saturne Titan et Encelade par Dragonfly .

Observation

Vue télescopique amateur de Saturne

Saturne est la plus éloignée des cinq planètes facilement visibles à l'œil nu depuis la Terre, les quatre autres étant Mercure , Vénus , Mars et Jupiter. (Uranus, et parfois 4 Vesta , sont visibles à l'œil nu dans un ciel sombre.) Saturne apparaît à l'œil nu dans le ciel nocturne comme un point lumineux jaunâtre. La magnitude apparente moyenne de Saturne est de 0,46 avec un écart type de 0,34. La majeure partie de la variation de magnitude est due à l'inclinaison du système d'anneaux par rapport au Soleil et à la Terre. La magnitude la plus brillante, -0,55, se produit près du moment où le plan des anneaux est le plus incliné, et la magnitude la plus faible, 1,17, se produit autour du moment où ils sont le moins inclinés. Il faut environ 29,5 ans à la planète pour effectuer un circuit complet de l' écliptique sur fond de constellations du zodiaque . La plupart des gens auront besoin d'une aide optique (de très grandes jumelles ou un petit télescope) qui grossit au moins 30 fois pour obtenir une image des anneaux de Saturne dans laquelle une résolution claire est présente. Lorsque la Terre traverse le plan des anneaux, ce qui se produit deux fois par année saturnienne (environ toutes les 15 années terrestres), les anneaux disparaissent brièvement car ils sont si minces. Une telle "disparition" se produira ensuite en 2025, mais Saturne sera trop proche du Soleil pour des observations.

Apparition simulée de Saturne vue de la Terre (en opposition) pendant une orbite de Saturne, 2001-2029
Saturne éclipse le Soleil, vu de Cassini . Les anneaux sont visibles, y compris le F Ring.

Saturne et ses anneaux sont mieux vus lorsque la planète est en opposition ou proche de celle-ci , la configuration d'une planète lorsqu'elle est à un allongement de 180°, et apparaît ainsi en face du Soleil dans le ciel. Une opposition saturnienne se produit chaque année - environ tous les 378 jours - et fait apparaître la planète à son plus brillant. La Terre et Saturne orbitent toutes deux autour du Soleil sur des orbites excentriques, ce qui signifie que leurs distances au Soleil varient dans le temps, et donc leurs distances l'une de l'autre, faisant ainsi varier la luminosité de Saturne d'une opposition à l'autre. Saturne apparaît également plus lumineuse lorsque les anneaux sont inclinés de manière à être plus visibles. Par exemple, lors de l'opposition du 17 décembre 2002, Saturne est apparue à son plus brillant en raison d'une orientation favorable de ses anneaux par rapport à la Terre, alors même que Saturne était plus proche de la Terre et du Soleil fin 2003.

HST Saturn portrait du 20 juin 2019

De temps en temps, Saturne est occulté par la Lune (c'est-à-dire que la Lune recouvre Saturne dans le ciel). Comme pour toutes les planètes du système solaire, les occultations de Saturne se produisent en "saisons". Les occultations saturniennes auront lieu mensuellement pendant une période d'environ 12 mois, suivies d'une période d'environ cinq ans au cours de laquelle aucune activité de ce type n'est enregistrée. L'orbite de la Lune est inclinée de plusieurs degrés par rapport à celle de Saturne, de sorte que les occultations ne se produiront que lorsque Saturne est près de l'un des points dans le ciel où les deux plans se croisent (à la fois la longueur de l'année de Saturne et la période de précession nodale de l' année terrestre 18,6 l'orbite de la Lune influence la périodicité).

Adieu à Saturne et aux lunes ( Encelade , Epimetheus , Janus , Mimas , Pandora et Prométhée ), par Cassini (21 novembre 2017).

Remarques

Les références

Lectures complémentaires

Voir également

Liens externes

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