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Planète Saturne

Saturne

   Catégorie : planètes et planètes naines
Mise à jour 22 octobre 2012

SaturneDans la mythologie romaine, Saturne est le Dieu de l'agriculture. Dans la mythologie grecque Saturne est associée au Dieu Cronos fils d'Uranus et de Gaïa et père de Zeus (Jupiter).  est connue depuis l'antiquité, elle est chaude (12 000 °C dans le noyau) et irradie plus d'énergie dans l'espace qu'elle n'en reçoit du Soleil. La plupart de cette énergie supplémentaire est générée par le mécanisme Kelvin-Helmholtz Mécanisme de Kelvin-Helmholzt : en astrophysique c’est le mécanisme proposé par Lord Kelvin et Helmholzt qui a lieu lorsque la surface d'une étoile ou d'une planète se refroidit. Ce refroidissement entraîne une baisse de pression et le corps céleste la compense en se contractant. Cette compression entraîne alors un réchauffement de l'astre (mécanisme observable sur Jupiter et Saturne). , tout comme pour Jupiter. Cependant cela n'est pas suffisant pour expliquer la luminosité de Saturne.
Galilée
fut le premier à l'observer à travers un télescope de sa fabrication en 1610. Il fut dérouté par l'apparence de Saturne. Il fallut attendre 1659 pour que Christian Huygens interprète correctement la géométrie des anneaux de Saturne. Ces anneaux restèrent un fait unique dans le système solaire jusqu'en 1977, quand un mince anneau fut découvert autour d'Uranus et un peu plus tard de Jupiter et de Neptune. Deux anneaux importants (A et B) et un anneau plus faible (C) peuvent être observés de la Terre. L'intervalle entre les anneaux A et B est appelé division de Cassini. Le trou moins visible dans l'anneau A est appelé division de Encke. Les images envoyées par Voyager ont révélé quatre faibles anneaux supplémentaires (D, E, F et G). Les anneaux de Saturne, contrairement à ceux des autres géantes gazeuses, sont très brillants. Bien qu'ils semblent solides vus de la Terre, les anneaux sont en fait constitués de milliers de petits éléments d'une taille variant de un centimètre à quelques kilomètres.

 

Les anneaux de Saturne sont extraordinairement minces. Leur diamètre de plus de 250 000 km, ne dépassent pas les 200 mètres d'épaisseur. En dépit de leur apparence impressionnante, il y a très peu de matière dans les anneaux : s'ils étaient concentrés en un seul corps homogène, les anneaux formeraient un corps d'une centaine de kilomètres. Les anneaux semblent être constitués principalement de glace mais ils pourraient aussi contenir des silicates (roches) recouverts de glace. Saturne est composé d'hydrogène et d'hélium qui diffuse dans l'ultraviolet et le bleu.
"Une planète est un corps céleste qui est en orbite autour du Soleil, qui possède une masse suffisante pour que sa gravité l'emporte sur les forces de cohésion du corps solide et le maintienne en équilibre hydrostatique (forme sphérique), et qui a éliminé tout corps se déplaçant sur une orbite proche".
Cette définition fut approuvée le 24 aout 2006, lors de la 26ème Assemblée Générale de l'UAI (Union Astronomique Internationale) par un vote à main levée d'environ 400 scientifiques et astronomes après dix jours de discussions.

nota : Saturne représente 35% de la masse totale des planètes du système solaire.

 
SaturnCharacteristics
  
Aphelion1 513 325 783 km
Perihelion1 353 572 956 km
Eccentricity0.055 723 219
Orbital period10 759.22 d or 29.4571 yr
Inclination2.485 240° to Ecliptic
Equatorial diameter120 536 km
Polar diameter108 718 km
Mass5,6846×1026 kg or 95,152 Earths
Synodic period378.09 days
Gravity8,96 m/s2
Escape velocity35,5 km/s
Longitude of ascending node 113.642811°
Argument of perihelion336.013862°
Temperature-191°C - 130°C
Number of satellites62 only 13 of which have diameters larger than 50 km

Anneaux de Saturne

    

Sur la photo ci-contre, c'est l'été dans l'hémisphère sud alors que l'hémisphère nord est dans l'hiver. Saturne tourne tellement vite en 10 heures seulement que la force centrifuge oblige les vents à souffler parallèlement à l'équateur ce qui explique l'effet de stries horizontales que l'on observe. Les vents violents de la planète sont dus à la vitesse de rotation de Saturne. Le plus grand anneau de Saturne, n'est pas visible ici car il mesure plus de 200 fois le rayon de Saturne, et plus de 50 fois celui du grand anneau E. Cet anneau de poussière découvert en 2009, est le plus grand anneau planétaire jamais observé. Il a été découvert grâce à des observations infrarouge menées par le télescope spatial Spitzer. L’explication donnée est qu’il est constitué de matériau éjecté par Phoebe, une des lunes de Saturne, qui tourne autour de Saturne au milieu de cet anneau. Une autre lune de Saturne, Japet, se trouve près du bord intérieur de ce grand anneau.

 

Les anneaux et les satellites forment un tout cohérent s'influençant mutuellement et respectant un équilibre mis en œuvre par la mécanique céleste. Cet équilibre est cependant fragile et aura une courte durée de vie (quelques centaines de millions d'années).

Image : photo de Saturne en vraies couleurs prise le 27 mars 2004 par Cassini à 300 millions  de kilomètres de Saturne. Le globe apparait orangé, révélant une atmosphère chargée de méthane, ces anneaux apparaissent tantôt transparent comme l'anneau C (anneau proche de la planète). Les anneaux semblent projeter une lumière bleue sur le globe de Saturne, la lumière solaire passe au travers des anneaux et les petites particules contenues dans les anneaux diffusent fortement la lumière bleue, projetée ainsi sur le globe de Saturne.

 Planète Saturne

Origine des anneaux de Saturne

    

Les anneaux de Saturne proviendraient de la dislocation d'une grosse lune. Les planètes géantes sont toutes accompagnées d'anneaux, mais Saturne est pour nous, la planète aux anneaux énigmatiques.
Comment se sont formés les anneaux de Saturne ?
Un chercheur américain, Robin Canup, du Southwest Research Institute de Boulder (Colorado) pense avoir la réponse à cette question.
Dans l'article qu'il a publié dans la revue britannique Nature le 16 décembre 2010, ces anneaux seraient les restes d'une grosse lune disparue de Saturne.
Cette lune se serait disloquée sous l'effet des forces de marée de Saturne. Jusqu'à présent, on pensait que les anneaux étaient dus à la destruction d'un ou plusieurs petits satellites, mais cela ne correspondait pas à la composition des anneaux, à 99% constitués de glace d'eau. Selon Robin Canup, un gros satellite d'environ 5000 km de diamètre aurait été littéralement « épluché » par les forces de marée. Ses couches extérieures, composées de glace, seraient restées en orbite autour de Saturne, alors que le noyau du satellite se serait désintégré dans l'atmosphère de Saturne. Les débris glacés auraient rapidement formés les petits satellites de glace et ainsi, les anneaux de Saturne. La mission Cassini-Huygens a notamment permis d'avoir de nombreuses images détaillées de Phœbé, d'étudier en détails la structure des anneaux de Saturne, d'étudier Titan de manière approfondie et de découvrir les nombreuses lunes de Saturne. Après un voyage de près de 7 ans et 3,5 milliards de km parcourus dans le système solaire sur le dos de Cassini, Huygens s'est posée sur Titan, grâce à ses boucliers thermiques, le 14 janvier 2005 renvoyant sur Terre, distante de 1,2 milliards de km, des informations et des images spectaculaires.

 Anneaux de Saturne

Image : Cette photo étonnante de l'anneau F, prise par la sonde Cassini en juin 2010, montre la déformation de l'anneau F au passage de Prométhée, toutes les 15 heures environ. Prométhée frôle de si près l'anneau qu'il le perturbe au point de créer un pont de matière entre lui et l'anneau. Ces particules attirées par la force de gravitation de Prométhée sortent de l'anneau et viennent s'agglomérer sur le satellite. La perte de matière de l'anneau provoque alors un point de coupure comme une blessure qui va se cicatriser automatiquement en moins de trois mois, phénomène appelé 'self healing ring' (capacité à se réparer tout seul). L’attraction gravitationnelle de Prométhée s’exerce sur les particules de l’anneau les plus proches, et engendre à la fois un courant de particules de glace, mais aussi ces étonnants rubans noirs évidés. Prométhée tournant plus vite que les particules de l’anneau, la petite lune glacée forme une nouvelle entaille à chaque passage. Prométhée, en forme de grain de riz, est visible dans la dernière entaille de gauche. Crédit: Cassini Imaging Team, ISS, JPL, ESA, NASA

 Anneaux de Saturne

Image : photographie prise par la sonde Voyager 2, le 22 aout 1981 montre la structure en microsillons des anneaux composés de glace et de silicates. Les particules situées entre les anneaux A et B ressemblent à ce qui a été observé sur Phoebe, une des lunes de Saturne.
Ces particules noires relancent la théorie selon laquelle les anneaux seraient les restes d'une grosse lune désintégrée. La sonde Cassini a détecté de grandes quantités d'oxygène aux abords des anneaux. Ce phénomène pourrait s'expliquer par une collision qui aurait provoqué cette séparation de l'oxygène.

Photos remarquables

    
dione et saturne phoebe cratère géant  Planète Saturne et Rhea

Image : Cette photo prise par la sonde Cassini en décembre 2004, montre le satellite Dioné, passant devant la magnifique planète géante, Saturne. Dioné, découverte en 1672 par Giovanni Domenico Cassini, a un diamètre 1118 kilomètres et sa couleur de surface grise, contraste avec la couleur pastel jaune orangée de Saturne.

 

Image : Cette photo haute résolution, montre en détail un morceau du satellite Phoebe.
On y voit un cratère d'impact géant (par rapport aux 220 km de Phoebe) aux bords dentelés. Les flans effondrés sont lissés par un manteau de glace.

 

Image : Cette image prise à l'aide des filtres rouges, verts et bleus, a été combinée pour produire cette vue en couleur naturelle. Les clichés ont été réalisés avec l'appareil photo grand-angle de la sonde spatiale Cassini le 4 février 2007 à une distance de 1,2 million de kilomètres de Saturne et à 679 000 kilomètres de Rhéa. La résolution est de 68 kilomètres par pixel sur Saturne et d'environ 40 kilomètres par pixel sur Rhéa.

Hexagone du pôle nord de Saturne

    

Une image étonnante de l'ensemble hexagonale qui encercle le pôle Nord de Saturne à environ 78 degrés de latitude nord, nous a été envoyée par le spectromètre infrarouge de la sonde spatiale Cassini.
Initialement découvert et observé pour la dernière fois par un engin spatial lors des survols des sondes Voyager au début des années 80, cet hexagone polaire observé ici fin 2006 semble être un phénomène d'une exceptionnelle longévité. Les précédentes images de Voyager et des télescopes terrestres souffraient de leur ligne de vision, qui plaçaient la structure hexagonale juste sur le limbe de la planète.
"C’est un phénomène vraiment très étrange", déclare Kevin Baines, membre de l'équipe Cassini et spécialiste de l'instrument VIMS (visual and infrared mapping spectrometer) au JPL (Jet Propulsion Laboratory), Pasadena, Californie. "Nous n'avons jamais rien examiné de tel sur aucune autre planète.
Saturne est entourée d'une atmosphère épaisse où les courants de convection et les formations cellulaires dominent, et c’est bien le dernier endroit où on pourrait s'attendre à découvrir une figure géométrique hexagonale aussi parfaite.
Et pourtant, elle est là".
Cet hexagone est relativement similaire au vortex polaire de la Terre, dont les vents soufflent dans une configuration circulaire autour du pôle. Mais la comparaison s'arrête là, car sur notre planète sa forme est parfaitement arrondie alors que sur Saturne, ce même vortex représente un hexagone parfait.
La structure s'enfonce profondément à l'intérieur de l'atmosphère de Saturne et tout un système de nuages circulent sous l'hexagone et semblent le parcourir.

 

"Les différences entre l'aspect des deux pôles de Saturne sont vraiment stupéfiantes", annonce Bob Brown, autre spécialiste de l'instrument VIMS à l'université d'Arizona, Tucson. "Au pôle sud nous avons une espèce d'ouragan avec un œil géant, et au pôle nord nous découvrons cette structure géométrique complètement différente".
Jusqu'à présent, Cassini n'a encore pu observer l'hexagone de Saturne qu'au moyen de ses instruments sensibles à l'infrarouge, car le pôle nord est plongé dans la nuit polaire, qui dure une quinzaine d'années.
Les images transmises ont été enregistrées dans une longueur d'onde de 5 microns durant une période de 12 jours commençant le 30 octobre 2006. Dans les deux ans à venir, la structure sortira progressivement de l'ombre et pourra apparaitre en lumière visible.

 Pôle nord de la Planète Saturne

Image : Cette image détaillée de la région boréale de la planète Saturne est une image infrarouge de la structure hexagonale qui a été réalisée le 29 octobre 2006 à une distance de 902 000 km (image ). Dans cet hexagone, quatre objets de la taille de la Terre pourraient y rentrer.
Pour sonder l'atmosphère profonde, les instruments infrarouges de Cassini détectent la lueur thermique qui rayonne des profondeurs de Saturne. Des nuages situés environ 75 kilomètres plus bas que ceux visibles aux longueurs d'onde normales bloquent cette lueur, qui apparait sombre. Pour montrer les nuages lumineux ou blancs plutôt que sombres, le contraste de l'image initiale a été inversé pour produire l'image ci-dessus.

Pôle sud de Saturne

    

Vue prise par la sonde Cassini, sur un large plan dans  la région du pôle sud de Saturne, l'ombre de la planète masque les anneaux et Mimas glacial, brille en bas à gauche de l'image. Cette vue montrant un côté éclairé des anneaux est prise sous un angle d'environ 28 degrés en dessous des anneaux.
L'utilisation des filtres spectraux rouges, verts et bleus ont été combinés pour créer cette vue colorée. L'image a été acquise avec la caméra grand angle le 20 février 2007, à une distance d'approximativement 1 million de kilomètres de la Saturne. La définition est de 58 kilomètres par pixel.

 

La mission Cassini-Huygens est un projet coopératif de NASA, de l'Agence spatiale européenne et de l'Agence spatiale italienne. Le Jet Propulsion Laboratory est une division de l'Institut Californienne de Technologie dans le Pasadena qui gère la mission pour la Direction Scientifique de la NASA.
La sonde spatiale Cassini et ses deux caméras de bord ont été conçues, développées et assemblées à JPL (Jet Propulsion Laboratory).

Image : Pour plus d'informations sur la mission Cassini-Huygens

 Pôle Sud de la Planète Saturne

Image : Le pôle sud de Saturne éclairé par le Soleil.
Crédit : NASA/JPL/ Space Science Institute

Couleurs de Saturne

    

Les étranges couleurs de Saturne (ici l'hémisphère nord) prises par la sonde spatiale Cassini, ont changé depuis l'arrivée de la sonde dans son environnement en juillet 2004. L'explication la plus probable des changements de couleurs de Saturne, est que ses couleurs varient en fonction des saisons de la planète. Cette couleur azur de l'hémisphère hivernal de Saturne reste encore un mystère non expliqué par les scientifiques. Au fil du temps, elle s'est estompée et a été remplacée petit à petit par des bandes colorées d'autres nuances. Au dessus des anneaux vus par la tranche, on remarque en orange, sa principale lune, Titan. Titan (5 150 km de diamètre) est la plus grande des lunes de Saturne, c'est le deuxième plus grand satellite du Système Solaire, plus grand que Mercure, c'est le seul satellite à posséder une atmosphère.

 

Sur l'image agrandie de la planète géante, on peut apercevoir 3 autres lunes, des minuscules points au bord des anneaux.

Image : Splendide image de Cassini dont le fil des anneaux coupent en deux hémisphères la planète géante de notre système solaire. Titan survole ici, comme un saphir, le disque des anneaux de Saturne. Crédit: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, ESA, NASA

nota : Pour plus d'informations sur la mission Cassini-Huygens
 Titan et Saturne

Haute atmosphère de Saturne

    

Sur cette image prise le 13 aout 2010, la sonde spatiale Cassini nous montre un délicat croissant d’Encelade, qui flotte au-dessus de l'atmosphère de Saturne, plongée dans la nuit. En plus de la lune glacée de Saturne, on aperçoit la haute atmosphère de Saturne et ses différentes strates qui diffusent la lumière du Soleil.
Encelade est sur la photo, plus proche de la sonde spatiale Cassini, que Saturne, et se trouvait à 60 000 kilomètres de distance. La zone visible d'Encelade est la région polaire sud de la lune de 500 kilomètres de diamètre. On remarque ici les panaches de glace qui jaillissent des fissures de la surface d'Encelade, ces fissures sont appelées les rayures de tigre. De profonds canyons entaillent la surface d’Encelade d'où, des fontaines de glace s’élèvent.

 

Découvertes sur des images de Cassini de 2005, ces panaches sont un fort indice de la présence d’eau liquide non loin de la surface de cette lune étonnamment active. Depuis, les scientifiques ne cessent de les observer en espérant découvrir des indices sur la présence éventuelle d'océans souterrains, où la vie pourrait se développer.

Image : Encelade, au premier plan, survole la haute atmosphère de Saturne qui est cachait dans l'ombre.
Crédit : Cassini Imaging Team, ISS, JPL, ESA, NASA

 Encelade et la haute atmosphère de Saturne
 

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