Le système solaire

Soleil

Le Soleil est une étoile ordinaire de type G2 parmi les quelques centaines de milliards d'étoiles que compte notre Galaxie la voie lactée et qui possède un système solaire dont une d'entre elle est la terre notre planète.

Avec un diamètre de 1,392 millions de kilomètres (soit 110 fois celui de la Terre) et une masse de 1,9891x10³⁰ kg et pourtant notre étoile n'est pas particulierement grosse, certaines étoiles ont plus de 10 fois la masse du Soleil. Toutefois le Soleil est de loin l'astre le plus lourd de notre système solaire puisque il représente à lui seul 99.8% de ça masse totale. Le Soleil est actuellement constitué de 73.46% d'hydrogène et 24.85% d'hélium. On trouve également 0.77% d'oxygène, 0.29% de carbonne, 0.16% de fer 0.12% de néon, 0.09% d'azote, 0.07% de silicium, 0.05% de magnésium, 0.04% de soufre. Le tout en masse, en nombre d'atomes il y a 92,1% d'hydrogène et 7,8% d'hélium.

Les conditions de température et de pression au centre du Soleil sont extrêmes : il y règne une température de 15 millions de degrés et la pression est de 250 milliards d'atmosphères. Les gaz y sont compressés à une densité équivalente à 150 fois celle de l'eau. Cette pression extrême fait que les atomes d'hydrogène fusionnent pour former des atomes d'hélium (fusion nucléaire). Chaque seconde au coeur du Soleil, environ 700 millions de tonnes d'hydrogène sont converties en 695 millions de tonnes d'hélium et 5 millions de tonnes d'énergie : 386 milliards de milliards de mégawatts.

Juste au dessus du noyau ce trouve la zone radiative, à une température de 2 à 7 millions de degrés. Cette chaleur est transmise à la zone convective par l'intermédiaire d'une couche appelé tachocline. C'est cette couche convective où la température diminue de 2 millions de degrés à 6000°K.

La surface visible du Soleil est la photosphère, Qui à une température de 5000°K. On remarque que la surface est constituée de bulles d'environ 1000km de diamètre et qui apparaissent et éclatent en 10 à 15 minutes en moyenne. Les taches solaires sont des régions froides de la photosphère à seulement 3500°K, elles sont noires comparées aux régions environnantes plus chaudes. Leur taille peut atteindre 50 000 kilomètres de diamètre et sont présente aux endroits on le champ magnétique sort et rentre du Soleil ce qui explique la variation du nombre de tache selon le champ magnétique qui varie selon un cycle de 11 ans.

la couronne et s'étend à des millions de kilomètres dans l'espace. On ne peut l'observer qu'à l'occasion d'une éclipse on avec un coronographe car la lumière qu'elle émet est très faible. Elle est très peu dense et formée de matière fortement ionisé. La température de la couronne est de 20 000 °K pour la partie la plus proche de la photosphère et dépasse le million de degrés pour les régions extérieures.

Le vent solaire est un flot de particules chargées, principalement des électrons et des protons, qui se propage à travers le système solaire à la vitesse de 450 km/s. Le vent solaire et des particules de niveau énergétique plus élevé éjectées par des éruptions solaires peuvent avoir des conséquences importantes sur la Terre, allant des surtensions dans les lignes électriques jusqu'aux magnifiques aurores boréales. Il est aussi responsable de la queue des comètes, qui est donc toujours dirigée à l'opposé du Soleil, et a des effets mesurables sur les trajectoires des vaisseaux spatiaux. Un projet de vaisseau propulsé uniquement par le vent solaire a déjà été envisagé mais il faudrait une voile très légère et de plusieurs kilomètres carrés pour obtenir une poussée significative.

Le Soleil est âgé d'environ 4,5 milliards d'années. Depuis sa naissance, il a consommé à peu près la moitié de son hydrogène en le transformant en hélium par réaction de fusion nucléaire. Il va brûler le reste de son hydrogène pendant encore au moins 5 milliards d'années tout en doublant progressivement sa luminosité. Mais le noyau du Soleil va finir par manquer d'hydrogène, le Soleil deviendra une géante rouge, en combinant l'hélium en carbone puis en oxygène finalement elle deviendra si grosse que sont diamètre dépassera l'orbite de Mars. Toutefois ça masse n'aura pas changé ce qui fait que le Soleil va perdre peut à peu le gaz qui ce trouve à la périphérie et qu'il ne restera plus que le noyau : une naine blanche, entouré de ça nébuleuse annulaire.

Mercure

Mercure est la planète la plus proche du Soleil : 58 millions de kilomètres (0,38 UA). C'est la 2eme planète la plus petite du système solaire avec 4878 km elle se trouve juste après Pluton qui est deux fois plus petite avec 2390 km. L'orbite de Mercure est très excentrique: son périhélie ne se situe qu'à 46 million de km du Soleil alors que son aphélie est à 70 millions de km. Les astronomes du 19ème siècle firent des observations minutieuses de l'orbite de Mercure mais ils ne purent expliquer son excentricité.

Mercure n'a été visitée que par une seule sonde spatiale: Mariner 10. Elle survola la planète 3 fois en 1973 et 1974 et seulement 45% de la surface a pu être cartographiée. La sonde Messenger y à été envoyée en 2004 et fera trois passages a 200 km de Mercure en 2008 et 2009. Après ça elle ce mettra en orbite autour de la planète en 2011 où elle étudiera ça très mince atmosphère et magnétosphère. Les images devrait être transmises pendant 1 an avec une résolution de 250m par pixel. La mission européenne et japonaise prévoit le lancement de BepiColombo vers 2012, 2 sondes : une pour la cartographie et l'autre pour la magnétosphère. Il était prévu d'atterrir sur la planète avec une mission automatisée mais ça à dû être abandonné faute de budget.

Les variations de température sur Mercure, allant de -180 °C à 430 °C, sont les plus extrêmes du système solaire. En comparaison, la température sur Vénus est légèrement plus élevée mais elle est aussi beaucoup plus stable. Notez qu'au pôles ce trouvent des cratères qui ne voient jamais la lumière du Soleil il serait donc possible qu'il y est des éléments volatils au fond de ceux si. Le radiotélescope d'Arecibo à détecté de la glace d'eau en 1991. Cet eau pourrait provenir de la chute de comète ou importées des régions chaudes où un dégazage serait possible.

Une des caractéristiques les plus importantes observée sur la surface de Mercure est le bassin Caloris d'un diamètre de 1350 km. Tout comme les bassins lunaires, il fut probablement formé par l'impact d'un météore de plus de 100 km de diamètre. Le choc fut très violent puisqu'aux antipodes une vaste zone en a été modifiée par un effet de focalisation des ondes sismiques dues à l'impact.

Mercure possède un léger champ magnétique d'environ 1 micro T soit un peu moins d'1/60 du champ magnétique terrestre. Ce dernier serait dû a ce que le noyau de la planète soit partiellement fondu. Toutefois le noyau parait pas assez chaud pour que le fer et le nickel ne soit fondu. Il pourrait être le reste d'un effet dynamo qui à été figé avec le temps ou causé par une masse de soufre.

Mercure est parfois visible avec des jumelles ou même à l'oeil nu, mais elle est toujours très proche du Soleil et difficile à observer dans la pénombre. Elle doit être observée avant le lever du Soleil ou après son coucher, l'observer alors que le Soleil serait levé serait dangereux. Parfois Mercure passe devant le Soleil il est alors observable (avec des protections) comme un point qui traverse le disque solaire.

Mercure ne possède pas de satellite.

Venus

Vénus est la deuxième planète du Soleil : 108 millions de kilomètres (0,72 UA). La 6ème planète par ordre croissant de taille : 12103,6 km. Avec une excentricité de moins de 1%, l'orbite de Vénus est la plus circulaire du système solaire.

Vénus est la Déesse de l'amour et de la beauté. Elle doit probablement son nom au fait que c'est la planète la plus brillante de la voûte céleste. On a d'ailleurs donné à la plupart des bassins, cratères, et autres caractéristiques de la surface de Vénus des noms féminins.

Vénus est aussi appelée l'Étoile du Berger du fait qu'elle apparaît peu avant le coucher ou le lever du Soleil, c'est-à-dire l'heure à laquelle les bergers devaient rentrer ou sortir leurs troupeaux.

Venus est très semblable a la Terre par ça taille, d'ailleurs a une certaines époque on n'exclurait pas la présence de vie sur Venus, ce qui expliquait d'ailleurs la disparition des sondes qui devait y atterrir, toutefois il à été rapidement montré que la planète n'était pas vraiment habitable avec une température à la surface de 480°C une pression 90 fois plus important que la Terre, ce qui correspond à la pression qui s'exerce à un kilomètre de profondeur dans un océan terrestre.

La seule sonde à avoir résisté est Venera 14 que les soviétiques ont posé là bas en 1982. La sonde a duré 55 minutes et nous a montré un sol comme aplati par la pression. La mire de couleurs qui à été envoyé pour le calibrage à totalement changé de teinte à cause de la température.

La cause est l'extrême effet de serre qui s'y trouve, l'atmosphère vénusienne est constituée principalement de dioxyde de carbone (gaz carbonique) à 96% et d'azote à 3,5%. Les nuages de Vénus sont formés de petites gouttes d'acide sulfurique et se situent à une altitude élevée, entre 48 et 58 km au-dessus de la surface ce qui fait des pluies acides qui redeviennent gazeux avant même d'arriver au sol. La surface de Vénus est donc plus chaude que celle de Mercure bien qu'elle soit deux fois plus éloignée du Soleil.

Des images radars recueillies par la sonde Magellan montrent que la surface de Vénus est couverte de coulées de lave. Elle présente aussi de nombreux volcans tels que Sif Mons (similaire au Mont Olympus de Mars). Des découvertes récentes ont permis de conclure que Vénus possède toujours une activité volcanique mais uniquement en quelques points particuliers de la planète. De plus, la plupart de ces régions sont plutôt calmes depuis quelques centaines de millions d'années.

La rotation de Venus est extrêmement lente : 243 jours, soit plus d'un an vénusien. Elle s'effectue dans le sens rétrograde c'est a dire dans le sens inverse que la plupart des planètes. La lenteur de cette rotation fait que Venus n'a pas le champ magnétique. La partie visible des nuages (altitude de 60 à 65 km) fait un tour de la planète 4,5 jours.

La Terre

La Terre décrit autour du Soleil une orbite elliptique dont le Soleil occupe un des foyers, dans un plan de l'écliptique. La distance Terre-Soleil varie de 147 103 311 kilomètres, en janvier (périhélie), et 152 105 142 kilomètres, en juillet (aphélie). La vitesse de la terre sur son orbite varie de 28,084 a 31,028 kilomètres par seconde.

L'année sidérale, de 365 jours 6 heures 9 minutes et 9 secondes, c'est le temps que la Terre met à revenir au même point de son orbite par rapport au Soleil. Afin d'éviter d'avoir a compter des franctions d'années une année fait 365 jours avec une année bissextile tous les 4 ans, mais pas si l'année est divisible pas 100. Toutefois tout les 400 ans une années bissextile a lieu. Cette solution complexe ne permet cependant pas d'atteindre une exactitude totale, il arrive donc que l'on ait a ajouter une 61e seconde a une minutes pour faire un réajustement.

La Terre tourne sur elle-même en 23 heures 56 minutes et 4 secondes, selon un axe incliné de 23° 27' sur le plan de l'écliptique ce qui cause le phénomène de saisons en produisant une variation de l'ensoleillement en un lieu de la terre. Aux latitudes situées entre 23°27' N et 23°27' S le soleil peut être a la verticale du lieu ses délimitations sont appelés tropiques du Cancer, pour le nord, et du Capricorne, pour la frontière sud. Inversement, les cercles polaires, par 66° 33', marquent les limites de la nuit polaire lors du solstice de l'hémisphère opposé.

Parmi les neuf planètes principales, la Terre est l'une des quatre planètes solides (= telluriques). Elles sont principalement composées de roches silicatées et de fer surtout dans le noyau, la densité dépendant de la composition elle sont également proches : les extrêmes sont 3,95 pour Mars et 5,52 pour la Terre qui est la plus dense suivie de très près par Mercure : 5,43).

Ce sont les Grecs qui, les premiers, conçoivent que la Terre est un objet en forme de sphère ; à partir de là, ils effectuent des mesures, dont certaines sont d'une étonnante précision. Au moyen-age cette vision des choses a bien été mis a mal par l'obscurantisme religieux mais elle réapparu a la Renaissance.

Le mouvement de la Terre elle ne sera découvert qu'a la renaissance par Copernic en 1543, Kepler montrera la forme elliptique de son orbite en 1596.

La révolution de la Terre autour du Soleil est à l'origine de l'année équinoxiale (= année tropique), qui marque le retour des saisons, sépare deux solstices ou deux équinoxes de même nature. L'année tropique dure 365 jours 5 heures 48 minutes et 45 secondes. l'année tropique est plus courte de 20 minutes en raison de la précession des équinoxes, c'est a dire la rotation de l'axe de la terre d'une période d'environ 25 800 ans, de la même maniere qu'une toupie qui tourne rapidement voit son axe changer lentement de direction.

La Lune

La Lune est le seul satellite naturel de la Terre. Les caractéristiques de ses mouvements apparents sont connus depuis la plus haute antiquité, les valeurs approximatives de ses paramètres physiques et orbitaux depuis le XVIIIe siècle. La précision de ces valeurs a ensuite considérablement augmenté avec les progrès de l'astronomie et avec l'exploration directe de la Lune.

La Lune a un rayon moyen de 1 738 kilomètres, une masse de 7,35x10²² kg et une densité moyenne de 3,34. Elle parcourt une orbite elliptique autour de la Terre, de rayon moyen égal à 384 402 kilomètres, d'excentricité voisine de 0,055, et inclinée en moyenne de 5° 9' par rapport à l'écliptique. L'axe des pôles est incliné de 83° 3' sur le plan orbital.

La période de révolution autour de la Terre est égale à la période de rotation de la Lune sur elle-même (27,32 jours : mois sidéral). À cause de cette égalité entre révolution et rotation, la Lune dirige toujours la même face appelée face visible vers la Terre. Ce synchronisme est la conséquence du freinage de la rotation de la Lune par les marées créées sur cette dernière par la Terre. Ce freinage s'est poursuivi jusqu'à ce que le synchronisme soit atteint. Dès ce moment, le bourrelet créé par la Terre sur la Lune est devenu fixe et n'a plus causé aucun freinage. Les seules marées sur la Lune sont actuellement provoquées par la variation d'amplitude de ce bourrelet due à la fluctuation de la distance Terre-Lune du fait de l'excentricité de l'orbite.

L'albédo moyen de la Lune est très faible (0,083), ce qui signifie que seuls 8,3 % de la lumière solaire sont réfléchis par la surface. La Lune ne possède pas d'atmosphère digne de ce nom : la pression au sol est inférieure à 10^-13 atmosphère terrestre, ce qui est bien plus faible que les meilleurs vides obtenus en laboratoire. Cette absence d'enveloppe gazeuse explique les forts contrastes de température entre le jour et la nuit: la température atteint 130°C au Soleil et - 150°C la nuit. La Lune ne possède pas de moment magnétique décelable. Le champ magnétique actuel mesuré en surface est 1 000 fois plus faible que le champ qui règne à la surface de la Terre. Ce très faible champ magnétique superficiel est dû à un magnétisme rémanent des roches crustales, ce qui prouve qu'un très faible moment magnétique a existé il y a 4 milliards d'années.

L'aspect de la Lune vu depuis la Terre change au cours de sa révolution. À cause des positions relatives Terre-Lune-Soleil, la face visible peut être complètement éclairée par le Soleil (pleine Lune), entièrement plongée dans la nuit (nouvelle Lune), ou seulement partiellement éclairée (diverses phases de la Lune). L'intervalle entre deux phases identiques de la Lune appelé mois synodique est égal à 29,53 jours. Cette valeur est supérieure de 2,21 jours au mois sidéral à cause du mouvement de l'ensemble Terre-Lune autour du Soleil.

La vitesse de rotation de la Lune sur elle-même est presque parfaitement régulière, alors que sa vitesse orbitale varie périodiquement à cause de l'excentricité de son orbite (troisième loi de Kepler). La rotation de la Lune sur elle-même prend donc périodiquement de l'avance puis du retard par rapport à sa révolution.

Mars

En s'éloignant du Soleil, Mars est la quatrième planète du système solaire. Presque deux fois plus petite que la Terre (le tableau présente les caractéristiques physiques et orbitales comparées de ces deux objets), la planète rouge est un corps solide différencié qui posséderait une croûte de 50 kilomètres d'épaisseur moyenne, une lithosphère assez épaisse de 150 à 200 kilomètres et un noyau de taille imprécise de 1 400 à 2 000 kilomètres de rayon. Aucun champ magnétique n'a été décelé par les magnétomètres placés à bord des sondes orbitales; le noyau contiendrait peu de nickel et de fer, ou serait animé de mouvements trop lents pour pouvoir engendrer un effet dynamo.

Mars est situé à une distance moyenne de 1,524 unité astronomique du Soleil; de ce fait, sa période de révolution autour de celui-ci est presque le double de celle de la Terre (une année martienne = 687 jours terrestres). En revanche, la période de rotation sidérale de Mars (24 h 37 min 23 s) est très proche de celle de notre planète. L'orbite de Mars est fortement elliptique, et sa forte excentricité (0,093 contre 0,017 pour la Terre) entraîne d'importantes différences dans la durée des saisons (le printemps et l'été sont beaucoup plus longs dans l'hémisphère Nord que dans l'hémisphère Sud; tabl. ).

les températures de surface sont beaucoup plus basses que sur la Terre, et varient en moyenne entre -133 °C et +17 °C. Pendant l'été dans l'hémisphère Sud, Mars est plus proche du Soleil de 20 p. 100 environ que pendant la même saison dans l'hémisphère Nord. Il s'ensuit une augmentation de l'insolation d'environ 45 p. 100 qui produit une élévation sensible (30 °C).

Les analyses d'échantillons du sol réalisées par les sondes d'atterrissage Viking n'ont révélé aucune trace d'une activité biologique passée ou actuelle.

D'après les observations qui ont été réalisées par les sondes spatiales américaines Mariner-9 et Viking, la géologie martienne semble avoir été marquée par une importante activité volcanique et tectonique, ainsi que par la présence d'importantes quantités d'eau liquide à sa surface. Cette eau a aujourd'hui disparu, l'activité volcanique semble avoir cessé, et seule l'érosion éolienne continue à modifier superficiellement l'aspect de la surface martienne.

Mars possède deux satellites naturels: Phobos (du grec «terreur») et Deimos («panique»). Ces deux corps, très petits, très sombres et très proches de la planète, sont donc très difficiles à observer depuis la Terre (ils n'ont été découverts qu'en 1877, par Asaph Hall). Ils tournent autour de Mars dans le sens direct, sur des orbites circulaires situées dans le plan équatorial de la planète , et sont en rotation synchrone avec celle-ci, c'est-à-dire que leurs périodes de rotation sur eux-mêmes sont égales à leurs périodes de révolution autour de la planète; de ce fait, ils présentent toujours la même face vers Mars, et leur grand axe pointe vers celui-ci. Ces deux corps de forme irrégulière ont, en première approximation, la forme d'ellipsoïdes.

Identification

Orbite

Satellite

Observation

Découverte

Nom

Sigle

Temporaire

distance km

révolution jours

Excentricité

Inclinaison en °

diamètre en km

Densité eau=1

Mag vu de terre

Distance planet ('')

Découvreur

Date découv

Phobos

I

9380

0,3189

0,0151

1,1

18.6 x 22.2 x 26.6

1,9

11,6

33

Asaph Hall

18/08/1877

Deimos

II

23460

1,2624

0,0002

1,8

10.9 x 12.4 x 15.0

2,2

12,7

80

Asaph Hall

12/08/1877

Les asteroides

Parmi les objets du système solaire dont les orbites ont été déterminées avec précision, la population des astéroïdes est de loin la plus nombreuse: le nombre d'objets catalogués dépassait 7 000 en 1998. Les astéroïdes sont des petits corps gravitant autour du Soleil et seux que l'on connait sont majoritèrement (95 %) entre l'orbite de Mars et celle de Jupiter, situées respectivement à 1,5 ua et 5,2 ua du Soleil. Ils forment ce qu'on appelle la ceinture principale des astéroïdes. Certains de ces objets peu nombreux, dénommés Amor et Apollo, ont des orbites qui croisent celle de Mars ou même celle de la Terre !

Le premier astéroïde, (1)Cérès, est découvert à l'observatoire de Palerme, par son directeur, Giuseppe Piazzi, le 1er janvier 1801. Son orbite est reconnue elliptique et son demi-grand axe estimé à 2,8 ua, distance à laquelle la loi de Titius-Bode suggère l'existence d'une planète. Le 28 mars 1802, Wilhelm Olbers découvre (2) Pallas, dont la dimension de l'orbite est voisine de celle de Cérès, ce qui conforte l'hypothèse de l'explosion de la planète manquante. Un troisième astéroïde, (3) Junon, est découvert par Carl Ludwig Harding en 1804, un quatrième, (4) Vesta, à nouveau par Olbers, en 1807.

Les premiers astéroïdes découverts étaient situés à une distance du Soleil de 2,8 ua où la loi empirique de Titius-Bode prévoyait l'existence d'une planète jusqu'alors non observée. On a donc pensé que les astéroïdes étaient les fragments d'une planète éclatée. Cette hypothèse est maintenant complètement abandonnée. En revanche, la théorie largement admise aujourd'hui est que les astéroïdes sont des corps qui, à cause de perturbations gravitationnelles induites par Jupiter, n'ont jamais pu s'agglomérer pour former une planète.

L'étude approfondie des astéroïdes est importante essentiellement pour deux raisons: en premier lieu, elle permet de mieux comprendre la formation des planètes; en second lieu, l'évolution des orbites de ces petits corps perturbées par la présence des planètes fournit la possibilité de vérifier les théories de la mécanique céleste, en particulier la théorie des perturbations.

Jusqu'en 1890, les astéroïdes sont observés visuellement et reconnus comme tels à cause de leurs mouvements par rapport au Soleil. À partir de 1891, Max Wolf à Heidelberg et Auguste Charlois à Nice prennent les premières photographies d'astéroïdes. Les plaques photographiques étant exposées pendant une heure, les étoiles apparaissaient comme des points alors que les astéroïdes décrivaient un petit segment de droite. Cette technique, toujours utilisée, a permis, à l'aide des télescopes de Schmidt, de découvrir un grand nombre d'astéroïdes. Cependant, il est beaucoup plus difficile de déterminer l'orbite d'un astéroïde, cette détermination nécessitant en effet plusieurs clichés pris à des époques différentes et exigeant beaucoup d'attention pour mesurer et calculer des positions précises: ainsi, alors que 20 000 astéroïdes environ sont connus, l'orbite de seulement 7 000 d'entre eux a pu être déterminée.

Aujourd'hui, la théorie largement admise est que les astéroïdes ne sont pas les résidus d'une planète éclatée mais plutôt les restes d'une planète avortée, qui n'a pu, comme les autres planètes, rassembler les différents planétésimaux de la matière diffuse qui formait le proto-système solaire. Le disque de la nébuleuse, qui était en rotation autour du jeune Soleil, contenait des particules solides de compositions diverses selon la température, qui dépendait elle-même de la distance à l'astre central. Dans la région la plus interne (la plus proche de l'astre), seule la poussière de type rocheux (silicates, minéraux de fer et de nickel) a résisté à la température très élevée de la région, tandis qu'à des distances plus grandes du Soleil, vers 3 à 5 ua, la température était si basse qu'il y a eu condensation de matériaux glacés comme l'eau, l'ammoniac et le méthane.

Dans cette région, où la densité de matière disponible pour construire les planètes était plus importante que dans la région interne, l'agglomération de gros planétésimaux a été favorisée, et le plus gros noyau a donné naissance à Jupiter. Immédiatement après sa formation, la future planète Jupiter a aspiré les gaz légers de la nébuleuse (hydrogène et hélium); par ailleurs, les résidus solides ont été éjectées dans son voisinage, comprenant une partie des noyaux peu massifs, tandis que certains de ces planétésimaux ont été envoyés sur des orbites instables et très excentriques sous l'effet perturbateur (attraction gravitationnelle) du proto-Jupiter. Durant ce processus, la zone de la ceinture principale proche de Jupiter a donc été violemment perturbée. Ainsi, l'accrétion des particules solides s'est dramatiquement ralentie et, avant que le processus donne naissance à une planète (ce qui demande une dizaine de millions d'années), la ceinture a été bombardée par un certain nombre de planétésimaux venant de la région proche de Jupiter, expulsés ou déviés par des rencontres proches avec le proto-Jupiter.

Jupiter

Jupiter, la plus grosse et la plus massive des planètes, constitue le centre d'un vaste système de satellites et d'anneaux étudié de près par plusieurs sondes spatiales: Pioneer-10 en décembre 1973, Pioneer-11 en décembre 1974, Voyager-1 en mars 1979, Voyager-2 en juillet 1979, Ulysses en février 1992 et Galileo.

Jupiter est une planète gazeuse ne possède pas de surface solide: il s'agit d'une boule de gaz essentiellement de l'hydrogène et de l'hélium qui entoure un noyau probablement composé de fer et de silicates, auxquels s'ajoutent probablement des glaces d'eau, d'ammoniac et de méthane.

Jupiter possède un champ magnétique, une magnétosphère et une ionosphère, et est caractérisé par d'intenses émissions radioélectriques. Comme sur la Terre, les aurores polaires se développent dans les zones de latitudes élevées.

Jupiter, comme d'ailleurs les autres planètes géantes du système solaire, est un objet profondément différent des planètes telluriques : Mercure, Vénus, la Terre et Mars sont caractérisés par une surface solide de quelques milliers de kilomètres de diamètre, qu'entoure une atmosphère peu épaisse, voire très ténue dans le cas de Mercure. Au contraire, Jupiter est une énorme boule de gaz, dont la composition ressemble au Soleil et aux autres étoiles : hydrogène et hélium. Les images fastueuses que nous observons au télescope ou qui ont été transmises par les sondes spatiales sont celles des couches extérieures des nuages. Ces nuages dissimulent la structure profonde de la planète, mais les techniques de mesures des rayonnements électromagnétiques réfléchis ou émis par la planète, le repérage précis des trajectoires des sondes spatiales passant à sa proximité et l'application des lois de la physique permettent de se faire une idée étonnamment précise de l'intérieur de la planète.

L'extrême singularité du spectacle de Jupiter et de celui de Saturne réside avant tout dans une forte symétrie axiale : une dizaine de bandes brillantes et de bandes plus sombres alternent le long de lignes parallèles à l'équateur. Facilement discernable depuis les observatoires terrestres, cette répartition géographique, régulière, de contours traduit la permanence d'une dynamique atmosphérique conduisant à des vents zonaux alternativement d'est et d'ouest; elle a abouti à l'adoption d'une nomenclature qui établit une distinction entre deux types de bande: les bandes brillantes correspondent à ce qu'il est convenu d'appeler des zones et les bandes sombres à des ceintures.

La couleur de la Grande Tache rouge est une énigme car, compte tenu du niveau de l'atmosphère où elle est située, elle doit être associée aux nuages blancs. Ceux-ci ressemblent aux cirrus terrestres; constitués de cristaux d'ammoniac formés à 150 kelvins, ils sont d'une pureté qui témoigne de l'absence d'agents colorants. Or la Tache rouge est indiscutablement, d'après les mesures infrarouges, un phénomène de l'atmosphère supérieure très froide, au-dessus même des nuages blancs. Notez que cette tache devient de plus en plus claire au fil des ans au point qu'elle est beaucoup plus délicate à observer que le tache brunes, beaucoup plus petites.

Les anneaux de Jupiter ont été découverts le 4 mars 1979 par les caméras de la sonde Voyager-1; la densité de ces anneaux y paraît environ un milliard de fois plus faible que celle des anneaux de Saturne, ce qui explique que, situés très près du disque brillant de la planète, ils n'aient jamais été observés auparavant depuis la Terre.

Jupiter possède une grande quantité de satellites, que l'on peut regrouper en trois catégories :

- quatre petits satellites (diamètres ou dimensions voisins de 50 km) sont situés sur des orbites circulaires équatoriales très proches de la planète (demi-grands axes compris entre 1,79 et 3,11 rayons joviens).

- quatre satellites galiléens (diamètres voisins de 4 000 km), appelés satellites galiléens, gravitent également sur des orbites circulaires et équatoriales; de Jupiter vers l'extérieur, ce sont Io, Europe, Ganymède et Callisto ; les trois premiers ont des périodes de révolution résonantes (la période sidérale de Ganymède est double de celle d'Europe et quadruple de celle de Io); les demi-grands axes des orbites sont compris entre 5,90 et 26,33 rayons joviens; ils sont visible avec un petit télescope et même avec une bonne paire de jumelles.

- une grande quantité de petits satellites externes possèdent des orbites fortement excentriques, directes ou rétrogrades, inclinées par rapport au plan équatorial de la planète, et parfois situées très loin de Jupiter.

Identification			Orbite				Satellite		Observation		Découverte		Commentaires
Nom	Sigle	Temporaire	distance km	révolution jours	Excentricité	Inclinaison en °	diamètre en km	Densité eau=1	Mag vu de terre	Distance planet ('')	Découvreur	Date découv
Métis	XVI		128000	0,294779	0,0002	0,06	20	3	17,5	41,8	Stephen P. Synnott	04/03/1979
Adrastée	XV		129000	0,29826	0,0015	0,03	13 x 10 x 8	3	18,9	42,3	Voyager 2	08/07/1979
Amalthée	V		181400	0,498179	0,003	0,4	131 x 73 x 67	0,86	14,1	59,4	Edward E. Barnard	09/09/1892
Thébé	XIV		221900	0,6745	0,018	0,8	55 x 45	3	15,7	72,8	Stephen P. Synnott	05/03/1979
Io	I		421600	1,769138	0,004	0,04	1821,6	3,528	5,02	147	Galilée	07/01/1610
Europe	II		670900	3,551181	0,0101	0,47	1560,8	3,01	5,29	234	Galilée	07/01/1610
Ganymède	III		1070400	7,154553	0,0015	0,21	2631,2	1,942	4,61	373	Galilée	11/01/1610
Callisto	IV		1882700	16,689018	0,007	0,51	2410,3	1,834	5,65	656	Galilée	07/01/1610
Thémisto	XVIII		7507000	130,02	0,242	45,67	4	2,6	21	2592	Equipe de Charles T. Kowal	30/09/1975
Léda	XIII		11170000	240,92	0,164	27,47	5	2,6	20	3888	Charles T. Kowal	11/09/1974
Himalia	VI		11460000	250,5662	0,162	27,63	85	2,6	14,8	3996	Charles D. Perrine	03/12/1904
Lysithée	X		11720000	259,22	0,112	27,35	12	2,6	18,4	4068	Seth B. Nicholson	06/07/1938
Élara	VII		11740000	259,6528	0,217	24,77	40	2,6	16,8	4068	Charles Dillon Perrine	02/01/1905
		S/2000 J11	12560000	287	0,248	28,3	2	2,6	22,4	4392	Equipe de Scott S. Sheppard	05/12/2001
Carpo	XLVI	S/2003 J20	17100000	456,5	0,295	55,1	3	2,6	22,7	5760	Equipe de Scott S. Sheppard	09/02/2003	(= Karpo)
		S/2003 J3	18340000	504	0,241	143,7	2	2,6	23,8	6264	Equipe de Scott S. Sheppard	05/02/2003	Rétrograde
		S/2003 J12	19000000	533,3	0,376	145,8	1	2,6	23,8	6552	Equipe de Scott S. Sheppard	08/02/2003	Rétrograde
Euporie	XXXIV	S/2001 J10	19390000	553,1	0,156	147	1	2,6	23	6804	Equipe de Scott S. Sheppard	11/12/2001	Rétrograde
Mnémé	XL	S/2003 J21	20600000	599	0,208	148	2	2,6	23,1	7164	Equipe de Scott S. Sheppard	06/02/2003	Rétrograde
Thelxinoé	XLII	S/2003 J22	20700000	601	0,233	151,1	2	2,6	23,2	7164	Equipe de Scott S. Sheppard	09/02/2003	Rétrograde
		S/2003 J18	20700000	606,3	0,119	146,5	2	2,6	23	7200	Equipe de Brett J. Gladman	06/02/2003	Rétrograde
Hélicé	XLV	S/2003 J6	20980000	617,3	0,157	156,1	4	2,6	22,5	7236	Equipe de Scott S. Sheppard	06/02/2003	Rétrograde
		S/2003 J16	21000000	595,4	0,27	148,6	2	2,6	23	7128	Equipe de Brett J. Gladman	06/02/2003	Rétrograde
Euanthé	XXXIII	S/2001 J7	21030000	620	0,176	145,9	1,5	2,6	23,3	7308	Equipe de Scott S. Sheppard	11/12/2001	Rétrograde
Harpalyké	XXII	S/2000 J5	21110000	623,3	0,227	148,7	2,2	2,6	22,2	7272	Equipe de Scott S. Sheppard	23/11/2000	Rétrograde
Praxidiké	XXVII	S/2000 J7	21150000	625,3	0,22	148,7	3,4	2,6	21,2	7344	Equipe de Scott S. Sheppard	23/11/2000	Rétrograde
Orthosie	XXXV	S/2001 J9	21170000	623	0,272	141,9	1	2,6	23,1	7272	Equipe de Scott S. Sheppard	11/12/2001	Rétrograde
Hermippé	XXX	S/2001 J3	21250000	631,9	0,251	150,3	2	2,6	21,8	7344	Equipe de Scott S. Sheppard	09/12/2001	Rétrograde
Iocasté	XXIV	S/2000 J3	21270000	631,5	0,218	159,7	2,6	2,6	21,8	7200	Equipe de Scott S. Sheppard	23/11/2000	Rétrograde
Ananké	XII		21280000	629,8	0,244	148,9	10	2,6	18,9	7344	Seth B. Nicholson	28/09/1951	Rétrograde
Thyoné	XXIX	S/2001 J2	21310000	632,4	0,295	149	2	2,6	22,1	7236	Equipe de Scott S. Sheppard	11/12/2001	Rétrograde
		S/2003 J15	22000000	668,4	0,11	140,8	2	2,6	23,3	7668	Equipe de Scott S. Sheppard	06/02/2003	Rétrograde
		S/2003 J17	22000000	690,3	0,19	163,7	2	2,6	23	7812	Equipe de Brett J. Gladman	08/02/2003	Rétrograde
Kallichore	XLIV	S/2003 J11	22400000	683	0,223	163,9	2	2,6	23,2	7740	Equipe de Scott S. Sheppard	06/02/2003	Rétrograde
		S/2003 J9	22440000	683	0,269	164,5	1	2,6	23,6	7776	Equipe de Scott S. Sheppard	06/02/2003	Rétrograde
		S/2003 J19	22800000	701,3	0,334	162,9	2	2,6	23,5	7920	Equipe de Brett J. Gladman	06/02/2003	Rétrograde
Arché	LIII	S/2002 J1	22930000	723,9	0,259	165	1,5	2,6	23	8280	Equipe de Scott S. Sheppard	31/10/2002	Rétrograde
Pasithée	XXXVIII	S/2001 J6	23030000	716,3	0,288	165,4	1	2,6	23,2	8280	Equipe de Scott S. Sheppard	11/12/2001	Rétrograde
Kalé	XXXVII	S/2001 J8	23120000	720,9	0,475	165,3	1	2,6	22,5	7776	Equipe de Scott S. Sheppard	09/12/2001	Rétrograde
Chaldéné	XXI	S/2000 J10	23180000	723,8	0,238	165,4	1,9	2,6	22,3	7056	Equipe de Scott S. Sheppard	26/11/2000	Rétrograde
Isonoé	XXVI	S/2000 J6	23220000	725,5	0,261	165	1,9	2,6	22,5	7956	Equipe de Scott S. Sheppard	23/11/2000	Rétrograde
Eurydomé	XXXII	S/2001 J4	23220000	720,8	0,345	150,1	1,5	2,6	22,6	8316	Equipe de Scott S. Sheppard	09/12/2001	Rétrograde
		S/2003 J4	23260000	723,2	0,204	144,9	2	2,6	22,7	8064	Equipe de Scott S. Sheppard	05/02/2003	Rétrograde
Érinomé	XXV	S/2000 J4	23280000	728,3	0,27	164,9	1,6	2,6	22,4	7632	Equipe de Scott S. Sheppard	23/11/2000	Rétrograde
Taygèté	XX	S/2000 J9	23360000	732,2	0,251	165,2	2,5	2,6	21,9	7560	Equipe de Scott S. Sheppard	25/11/2000	Rétrograde
Carmé	XI		23400000	734,2	0,253	164,9	15	2,6	18	8100	Seth B. Nicholson	30/07/1938	Rétrograde
Aitné	XXXI	S/2001 J11	23550000	741	0,291	165,7	1,5	2,6	23,2	7740	Equipe de Scott S. Sheppard	09/12/2001	Rétrograde
Kalyké	XXIII	S/2000 J2	23580000	743	0,243	165,2	2,6	2,6	21,5	8388	Equipe de Scott S. Sheppard	23/11/2000	Rétrograde (= Calycé)
Pasiphaé	VIII		23620000	743,6	0,409	151,4	18	2,6	17	8244	Philibert Jacques Melotte	27/01/1908	Rétrograde
Spondé	XXXVI	S/2001 J5	23810000	749,1	0,454	155	1	2,6	23	7848	Equipe de Scott S. Sheppard	09/12/2001	Rétrograde
A½dé	XLI	S/2003 J7	23810000	748,8	0,405	159,4	4	2,6	22,4	8244	Equipe de Scott S. Sheppard	08/02/2003	Rétrograde
Mégaclité	XIX	S/2000 J8	23810000	752,8	0,425	152,7	2,7	2,6	21,5	8172	Equipe de Scott S. Sheppard	25/11/2000	Rétrograde
Sinopé	IX		23940000	758,9	0,25	158,1	14	2,6	18,3	8316	Seth Barnes Nicholson	01/07/1914	Rétrograde
Cyllène	XLVIII	S/2003 J13	24000000	737,8	0,412	141	2	2,6	23,2	8280	Equipe de Scott S. Sheppard	09/02/2003	Rétrograde
		S/2003 J23	24060000	759,7	0,309	149,2	2	2,6	23	8280	Equipe de Scott S. Sheppard	06/02/2003	Rétrograde
		S/2003 J5	24080000	759,7	0,21	165	4	2,6	22	8352	Equipe de Scott S. Sheppard	06/02/2003	Rétrograde
Callirrhoé	XVII	S/1999 J1	24100000	758,8	0,283	147,1	4	2,6	20,5	8568	Equipe de Jim V. Scotti	06/10/1999	Rétrograde
Autonoé	XXVIII	S/2001 J1	24120000	765,1	0,415	151,9	2	2,6	22	8496	Equipe de Scott S. Sheppard	10/12/2001	Rétrograde
		S/2003 J10	24250000	767	0,214	164,1	2	2,6	23,6	8388	Equipe de Scott S. Sheppard	06/02/2003	Rétrograde
Hégémone	XXXIX	S/2003 J8	24510000	781,6	0,264	152,6	3	2,6	22,5	8028	Equipe de Scott S. Sheppard	08/02/2003	Rétrograde
Eukélade	XLVII	S/2003 J1	24560000	781,6	0,345	163,4	4	2,6	22,5	8460	Equipe de Scott S. Sheppard	05/02/2003	Rétrograde
		S/2003 J14	25000000	807,8	0,222	140,9	2	2,6	23,3	8640	Equipe de Scott S. Sheppard	08/02/2003	Rétrograde
		S/2003 J2	28570000	982,5	0,38	151,8	2	2,6	23,2	9756	Equipe de Scott S. Sheppard	05/02/2003	Rétrograde

Saturne

Saturne constitue, comme Jupiter, un système solaire en miniature avec son cortège de satellites, mais, surtout, offre le spectacle somptueux de ses anneaux, découverts dès 1610 par Galilée et interprétés en tant qu'anneaux par Huygens en 1655. Saturne a été exploré à trois reprises par des sondes spatiales de la N.A.S.A.: Pioneer-11 à la fin d'août et au début de septembre 1979, Voyager-1 en novembre 1980 et Voyager-2 en août 1981.

Les anneaux qui auréolent Saturne lui confèrent une apparence unique dans le système solaire. Cependant, la planète proprement dite présente de grandes similitudes avec Jupiter. Ses dimensions sont presque les mêmes : rayon équatorial 60 268 kilomètres (9,45 rayons terrestres contre 11,21 pour Jupiter). Sa masse est de l'ordre de 95 fois celle de la Terre, au lieu de 318 dans le cas de Jupiter. Sa densité moyenne est ainsi de 0,7 ce qui est la valeur la plus faible de tout le système solaire en d'autres termes, plongée dans une piscine imaginaire remplie d'eau, Saturne flotterait à la surface comme un ballon. Cela suggère que Saturne est, à l'instar de Jupiter, formée des éléments constitutifs de la nébuleuse solaire primitive, c'est-à-dire surtout d'hydrogène et d'hélium. On verra cependant que ces deux composants ne demeurent pas uniformément mélangés à l'intérieur de la planète, et que la structure interne de Saturne est différente de celle de Jupiter.

Saturne est, comme Jupiter, essentiellement une énorme boule de gaz comprimé sous son propre poids, et que ce que nous en voyons est constitué de nuages composés d'éléments mineurs qui se condensent aux faibles températures existant à la périphérie de cet astre.

Observés pour la première fois par Galilée en 1610, les anneaux de Saturne sont probablement l'un des plus beaux spectacles qu'on puisse voir dans le ciel avec une petite lunette. Leurs survols par les sondes Voyager en novembre 1980 et août 1981 nous ont révélé un magnifique système composé d'un nombre incalculable de milliards de cailloux en orbite autour de Saturne et formant des milliers de structures étonnantes. Les sondes Voyager ont non seulement photographié l'un des plus beaux objets du ciel, mais aussi l'un des plus intéressants scientifiquement, et l'un des plus mal compris actuellement. Les différentes divisions et structures complexes que l'on trouve dans les anneaux de Saturne sont du aux satellites les plus proches même si la division de Cassini, la plus grande celle que l'on voit facilement avec un petit télescope n'en contient aucun. La sonde Cassini à depuis pris le relais et a détaillé comment les satellite dits bergers tordent les anneaux pour donner ces structures. On à même trouvé dans l'anneau F des satellite qui ce forment puis sont tout de suite détruits par les forces de marrés qui y règnent ! Voici les principaux anneau de saturne :

En 1970, on connaissait dix satellites autour de Saturne; le plus gros, Titan, avait été découvert au XVIIe siècle par Christiaan Huygens. En 1994, on en connaissait vingt et un. Quatre ont été découverts en mars 1980 depuis la Terre, alors que l'on voyait les anneaux par la tranche, et sept ont été découverts par les sondes Voyager 1 et 2. Depuis de très nombreux satellites ont été découverts il s'agit surtout de satellites lointains.

Le système saturnien est unique dans le système solaire au point de vue de ses propriétés physiques et orbitales . Alors qu'avec Mercure, Vénus, la Lune, la Terre, Mars et les satellites de Jupiter, on connaissait deux catégories de tailles de corps solides d'une part, de gros corps sphériques de diamètre supérieur à 3 000 kilomètres, d'autre part, de petits corps non sphériques, de grand axe inférieur à 300 kilomètres, le système saturnien comprend trois classes de satellites: un gros satellite, Titan (5 150 km de diamètre), tout une collection de petits satellites non sphériques (dimensions inférieures à 400 km) et six satellites sphériques de taille intermédiaire (diamètres compris entre 390 et 1 500 km): Mimas, Encelade, Téthys, Dioné, Rhéa et Japet.

- deux petits satellites sont situés en deçà de l'anneau F (Atlas et Prométhée), et un autre est juste au-delà (Pandore), ces satellites sont d'ailleurs les satellites bergers ou gardiens de l'anneau F même si ces derniers sont aidé par les satellites que ce font et défont dans l'anneau F (voir le paragraphe juste avant le schéma des anneaux).

- deux petits satellites (Épiméthée et Janus), situés pratiquement sur la même orbite, voient leur distance mutuelle varier périodiquement;

- Dioné et Téthys possèdent des petits satellites lagrangiens, c'est-à-dire des satellites situés sur leurs orbites, mais à 60° de part et d'autre du satellite principal;

- trois paires de satellites montrent des commensurabilités orbitales; il s'agit de Mimas et de Téthys (périodes orbitales de 0,94 j et de 2 x 0,94 j = 1,88 j), d'Encelade et de Dioné (périodes de 1,37 j et de 2 x 1,37 j = 2,73 j), de Titan et d'Hypérion (périodes de 15,94 j et de 21,27 j: quand Titan accomplit quatre révolutions, Hypérion en accomplit trois);

- le système saturnien possède le seul satellite du système solaire dont la période de rotation est chaotique, c'est-à-dire varie d'une orbite à l'autre; il s'agit d'Hypérion.

Satellites :

Identification			Orbite				Satellite		Observation		Découverte		Commentaires
Nom	Sigle	Temporaire	distance km	révolution jours	Excentricité	Inclinaison en °	diamètre en km	Densité eau=1	Mag vu de terre	Distance planet ('')	Découvreur	Date découv
Pan	XVIII	S/1981 S13	133600	0,575			20	0,63		23	Mark R. Showalter	22/08/1981	Division d'Encke
Atlas	XV	S/1980 S28	137670	0,602	0,002	0,3	37 x 35 x 27	0,63	18	24	Richard J. Terrile	12/11/1980	satellite berger externe à l'anneau A
Prométhée	XVI	S/1980 S27	139350	0,613	0,002	0	148 x 100 x 68	0,63	15	24	Stewart A. Collins	25/10/1980	satellite berger interne à l'anneau F
Pandore	XVII	S/1980 S26	141700	0,629	0,004	0	110 x 88 x 62	0,63	15,5	24	Stewart A. Collins	25/10/1980	satellite berger externe à l'anneau F
Épiméthée	XI	S/1980 S3	151420	0,694	0,009	0,34	138 x 110 x 110	0,61	15	26	Richard L. Walker	18/12/1966	co-orbital avec Janus
Janus	X	S/1966 S2	151470	0,695	0,007	0,14	194 x 190 x 154	0,66	14	26	Audouin Dollfus	15/12/1966	co-orbital avec Épiméthée
Mimas	I		185540	0,942422	0,01905	1,56	397,8	1,17	12,9	32	William Herschel	17/09/1789	un énorme cratère avec un pic central important
Méthone		S/2004 S1	194000	1,007			3				sonde Cassini	2004	Nom pas non définitif
Pallène		S/2004 S2	211000	1,142			4				sonde Cassini	2004	Nom pas non définitif
Encélade	II		238200	1,370218	0,0049	0,03	498,8	1,33	11,7	41	William Herschel	28/08/1789
Telesto	XIII		294660	1,8878	0,001	1,158	30 x 25 x 15	1	18	50	Equipe de Bradford A. Smith	08/04/1980	(= Tethys B)
Calypso	XIV		294660	1,8878	0,0005	1,473	30 x 16 x 16	1	18,5	50	Equipe de Dan Pascu	13/03/1980	(= Tethys C)
Téthys	III		294992	1,887803	0	1,1	1059,7	0,99	10,3	51	Jean-Dominique Cassini	21/03/1684
Helene		S/1980 S6	377400	2,737	0,0001	0,212	32	1,5	17	65	Equipe de Pierre Laques	01/03/1980	(= Dione B)
Dioné	IV		377654	2,736916	0,0022	0,01	1120	1,5	10,4	65	Jean-Dominique Cassini	21/03/1684
Rhéa	V		527367	4,517503	0,0003	0,35	1528	1,24	9,7	90	Jean-Dominique Cassini	23/12/1672
Titan	VI		1221803	15,945446	0,0291	0,3	5150	1,35	8,3	209	Christiaan Huygens	25/03/1655
Hypérion	VII		1481100	21,276673	0,1035	0,64	360 x 280 x 225	1,1	14,19	254	William Cranch Bond	16/09/1848
Japet	VIII		3561850	79,330954	0,0283	18,5	1436	1,27	11	610	Jean-Dominique Cassini	25/10/1671	(= Iapetus) Mag varie de 10,2 à 11,9 (taches sur le satellite).
Kiviuq	XXIV	S/2000 S5	11319009	449,2575	0,1658184	48,39259	14	2,3	22,1	1944	Brett J. Gladman	07/08/2000
Ijiraq	XXII	S/2000 S6	11359250	452,91	0,3592355	49,17794	10	2,3	23	1944	Équipe de John J. Kavelaars	23/09/2000
Ph½bé	IX	S IX	12893240	546,414	0,17563	173,73	230 x 220 x 210	1,3	16,5	2196	William Henry Pickering	16/08/1898	Rétrograde, Présence de glace
Paaliaq	XX	S/2000 S2	14985054	686,67	0,4618653	45,86246	18	2,3	21,6	2556	Équipe de Brett J. Gladman	07/08/2000
Skathi	XXVII	S/2000 S8	15471935	719,5425	0,2117209	148,7137	6	2,3	24	2664	Équipe de John J. Kavelaars	23/09/2000	Rétrograde
Albiorix	XXVI	S/2000 S11	16495933	792,5925	0,4515501	37,40368	21	2,3	20,3	2808	Équipe de Matthew J. Holman	09/11/2000
Erriapo	XXVIII	S/2000 S10	17807712	887,5575	0,6093181	34,47206	8	2,3	23,2	3060	Équipe de John J. Kavelaars	23/09/2000
Tarvos	XXI	S/2000 S4	17977236	898,515	0,6125237	34,90118	12	2,3	22,2	3096	Équipe de Brett J. Gladman	23/09/2000
Siarnaq	XXIX	S/2000 S3	18201438	916,7775	0,3804753	48,50265	35	2,3	20	3132	Équipe de Brett J. Gladman	23/09/2000
Mundilfari	XXV	S/2000 S9	18412670	931,3875	0,2123419	169,7952	5	2,3	23,8	3168	Équipe de Brett J. Gladman	23/09/2000	Rétrograde
Narvi		S/2003 S1	19140479	989,8275	0,3254084	135,83163	4,9	2,3	23,9	3276	Équipe de Scott S. Sheppard	05/02/2003	Rétrograde, Nom pas non définitif
Suttungr	XXIII	S/2000 S12	19185702	993,48	0,1445464	174,65113	6	2,3	23,8	3276	Équipe de Brett J. Gladman	23/09/2000	Rétrograde
Thrymr	XXX	S/2000 S7	19957538	1051,92	0,5653018	174,91079	6	2,3	23,5	3420	Équipe de Brett J. Gladman	23/09/2000	Rétrograde
Ymir	XIX	S/2000 S1	23305867	1329,51	0,374658	172,74556	15	2,3	22,3	3996	Équipe de Brett J. Gladman	07/08/2000	Rétrograde

Uranus

Près de deux fois et demie plus petite et située deux fois plus loin du Soleil que Saturne, la planète Uranus a une magnitude de l'ordre de 6, ce qui est à la limite de la détection à l'oeil nu. Un observateur expérimenté peut cependant l'apercevoir par une nuit claire; elle apparaît alors comme une étoile très faible. A résté longtemps inconue, Uranus n'a été découvert que le 13 mars 1781 par le musicien et astronome amateur William Herschel qui, observant par hasard la constellation des Gémeaux à l'aide d'un télescope de 16 centimètres d'ouverture, remarqua un objet qui n'était pas ponctuel comme une étoile. Il crut avoir découvert une nouvelle comète, mais le calcul de son orbite révéla vite que cet objet était en fait une planète gravitant sur une orbite circulaire à plus de 3 milliards de kilomètres du Soleil.

Son mouvement apparent n'avait jamais été remarqué avant sa découverte, et pourtant Uranus a été porté plusieurs fois sur des cartes du ciel entre 1690 et 1780, ce qui a été très utile par la suite pour déterminer les paramètres de son orbite. Uranus est vu depuis la Terre sous un angle de 4 secondes. Uranus apparaît donc, même à l'aide de plus gros télescopes, comme un petit disque bleu verdâtre sur lequel on ne discerne aucun détail. En 1994, cependant le télescope spatial Hubble a obtenu des images détaillées du disque de Uranus, sur lesquelles on distingue les grands traits de son atmosphère.

D'un diamètre quatre fois plus grand que celui de la Terre, Uranus est quinze fois plus massif. Plus petit que Jupiter et Saturne, mais plus dense, il est comparable à Neptune. Comme les autres planètes géantes, Uranus est composé à 99% d'hydrogène et d'hélium et possède un système complet de satellites réguliers ainsi qu'un un système d'anneaux. Sa période de rotation est égale à 17 heures 14 minutes. Contrairement aux autres planètes, l'axe de rotation d'Uranus se trouve pratiquement dans son plan orbital; le plan équatorial d'Uranus ainsi que le plan orbital de ses satellites connus sont quasi perpendiculaires au plan de son orbite autour du Soleil.

Le 24 janvier 1986, Uranus était survolé par Voyager-2. Ce qui, depuis deux cent cinq ans, n'était qu'un petit point de lumière bleuâtre s'est révélé en quelques heures un monde particulièrement riche avec un environnement d'anneaux surprenants et de satellites beaucoup plus actifs que prévu, en particulier l'étonnant petit Miranda.

Le 10 mars 1977, neuf anneaux étroits étaient détectés autour d'Uranus au cours de l'observation de l'occultation d'une étoile par la planète. Alors qu'on ne connaissait les aunneau que d'une seule planète, Saturne. La découverte de ces anneaux puis, deux ans après, la découverte d'anneaux autour de Jupiter montraient que l'existence d'anneaux autour des planètes géantes était un phénomène commun. Comparés à leur circonférence supérieure à 260 000 kilomètres, les anneaux d'Uranus sont particulièrement étroits: huit d'entre eux ont moins de dix kilomètres de largeur. Trois anneaux sont circulaires, six sont elliptiques et de largeur variable. Les caractéristiques de ces anneaux sont bien illustrées par l'anneau extérieur, qui est le plus large: sa distance à Uranus varie de plus de 800 kilomètres et sa largeur varie entre 20 et 100 kilomètres, linéairement avec sa distance à Uranus.

Avant le passage de Voyager-2, on connaissait cinq satellites d'Uranus, qui tournent tous dans le sens direct sur des orbites quasi circulaires situées à l'exception de Miranda dans le plan équatorial de la planète. Ces objets sont très difficiles à voir depuis la Terre. Les deux plus gros, Titania et Obéron, ont été découverts par William Herschel en 1787; Ariel et Umbriel étaient détectés par William Lassell en 1851; le plus petit et le plus proche de la planète, Miranda, était observé pour la première fois par Gerard Kuiper en 1948. Ariel, Titania et Obéron montrent dans leur spectre des raies d'absorption caractéristiques de la glace d'eau. Ces satellites sont probablement composés d'un mélange de silicates, de glace d'eau et d'autres glaces; leur température et leur pression centrale sont trop faibles pour qu'ils possèdent un noyau en fusion.

Identification			Orbite				Satellite		Observation		Découverte		Commentaires
Nom	Sigle	Temporaire	distance km	révolution jours	Excentricité	Inclinaison en °	diamètre en km	Densité eau=1	Mag vu de terre	Distance planet ('')	Découvreur	Date découv
Cordélia	VI	S/1986 U7	49770	0,335034	0,0003	0,08	20	1,3	24,2	4	Richard J. Terrile	20/01/1986
Ophélie	VII	S/1986 U8	53790	0,3764	0,0099	0,1	21	1,3	23,9	4,3	Richard J. Terrile	20/01/1986
Bianca	VIII	S/1986 U9	59170	0,434579	0,0009	0,19	27	1,3	23,1	4,7	Bradford A. Smith	23/01/1986
Cressida	IX	S/1986 U3	61780	0,46357	0,0004	0,01	40	1,3	22,3	4,9	Stephen P. Synnott	09/01/1986
Desdémone	X	S/1986 U6	62680	0,47365	0,0001	0,11	32	1,3	22,5	5	Stephen P. Synnott	13/01/1986
Juliette	XI	S/1986 U2	64350	0,493065	0,0007	0,07	47	1,3	21,7	5,1	Stephen P. Synnott	03/01/1986
Portia	XII	S/1986 U1	66090	0,513196	0	0,06	68	1,3	21,1	5,3	Stephen P. Synnott	03/01/1986
Rosalinde	XIII	S/1986 U4	69940	0,55846	0,0001	0,28	36	1,3	22,5	5,6	Stephen P. Synnott	13/01/1986
Cupidon		S/2003 U2	74800	0,618			12	1,3		5,9	Equipe de Mark R. Showalter	25/08/2003
Bélinda	XIV	S/1986 U5	75260	0,623527	0,0001	0,03	40	1,3	22,1	6	Stephen P. Synnott	13/01/1986
Perdita		S/1986 U10	76400	0,638			40	1,5		5	Erich Karkoschka	18/01/1986
Puck	XV	S/1985 U1	86010	0,761833	0,0001	0,32	81	1,3	20,4	6,7	Stephen P. Synnott	30/12/1985
Mab		S/2003 U1	97700	0,923			16	1,3		7,5	Equipe de Mark R. Showalter	25/08/2003
Miranda	V		129390	1,413479	0,0027	4,22	235,7	1,2	16,5	10	Gerard P. Kuiper	16/02/1948
Ariel	I		191020	2,520379	0,0034	0,31	578,9	1,67	14,4	15	William Lassell	24/10/1851
Umbriel	II		266300	4,144177	0,005	0,36	584,7	1,4	15,3	21	William Lassell	24/10/1851
Titania	III		435910	8,705872	0,0022	0,14	788,9	1,71	13,9	35	William Herschel	11/01/1787
Obéron	IV		583520	13,463239	0,0008	0,1	761,4	1,63	14,2	47	William Herschel	11/01/1787
Francisco		S/2001 U3	4280000	266,6	0,146	145,2	6	1,5		337	Equipe de Matthew J. Holman	13/08/2001	Rétrograde
Caliban	XVI	S/1997 U1	7230000	579,5	0,159	140,88	48	1,5	18	570	Équipe de Brett J. Gladman	06/09/1997	Rétrograde
Stéphano	XX	S/1999 U2	8002000	676,5	0,23	144,06	10	1,5		630	Équipe de Brett J. Gladman	18/07/1999	Rétrograde
Trinculo	XXI	S/2001 U1	8571000	758,1	0,208	166,33	5	1,5	25,1	684	Equipe de Matthew J. Holman	13/08/2001	Rétrograde
Sycorax	XVII	S/1997 U2	12179000	1283,4	0,522	159,4	95	1,5	18,5	972	Equipe de Philip D. Nicholson	06/09/1997	Rétrograde
Margaret	XXIII	S/2003 U3	14345000	1694,8	0,661	56,6	6	1,5		1121	Equipe de Scott S. Sheppard	29/08/2003
Prospéro	XVIII	S/1999 U3	16418000	1992,8	0,443	151,91	15	1,5		1284	Equipe de Matthew J. Holman	18/07/1999	Rétrograde
Sétébos	XIX	S/1999 U1	17459000	2202,3	0,588	158,17	15	1,5		1434	Equipe de John J. Kavelaars	18/07/1999	Rétrograde

Neptune

Gravitant à environ 4,5 milliards de kilomètres du Soleil sur une orbite quasi circulaire, Neptune met cent soixante-cinq ans pour accomplir une révolution. Son plan équatorial est incliné de près de 30 degrés par rapport au plan de son orbite. Bien que trois fois plus petit que Jupiter, Neptune est une planète géante qui est composée à 99% d'hydrogène et d'hélium. Avec un diamètre de 49 520 kilomètres, Neptune est à peine plus petit qu'Uranus. Cependant, sa masse est légèrement supérieure, de l'ordre de 17,2 fois celle de la Terre (contre 14,5 fois pour Uranus), ce qui lui confère la masse volumique moyenne la plus élevée des planètes géantes (1,76 g/cm3). Comme Neptune est notablement moins massif que Jupiter ou Saturne, donc moins comprimé par la gravité, il contient une plus grande proportion d'éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium.

La découverte de Neptune eut un très grand retentissement au XIXe siècle. Elle fait date dans l'histoire des sciences car elle marque le triomphe de la mécanique céleste: le calcul permettait de découvrir un corps céleste situé à plus de 4 milliards de kilomètres de la Terre! Dès la fin du XVIIIe siècle, les astronomes eurent de la peine à accorder les observations d'Uranus avec ses positions calculées. Alexis Bouvard, astronome à l'Observatoire de Paris, fut un des premiers à remarquer les «irrégularités» du mouvement d'Uranus. Grâce en particulier à François Arago, l'idée qu'un corps inconnu perturbait son orbite se fit alors jour, et, indépendamment, l'Anglais John Couch Adams en 1843 et Urbain Jean Joseph Le Verrier en 1846 calculèrent la position et la masse de ce corps avec une précision suffisante pour permettre sa découverte dans la constellation du Verseau.

Objet de huitième magnitude, donc invisible à l'oeil nu, Neptune se présente au télescope comme un disque bleu-vert d'un diamètre apparent de l'ordre de 2 secondes d'angle.

Avant l'ère spatiale, deux satellites seulement étaient connus: Triton et Néréide. Par ailleurs, en observant des occultations d'étoiles par Neptune à partir d'observatoires différents, des chercheurs français et américains avaient, dès 1984 et 1985, simultanément détecté au moins deux «arcs» de matière autour de la planète.

Mais l'essentiel de nos connaissances sur Neptune, son environnement, ses satellites et ses anneaux proviennent des observations effectuées par la sonde Voyager-2 en 1989. Initialement conçue pour explorer Jupiter et Saturne, cette sonde avait été améliorée et réparée à distance afin d'aller étudier Uranus et Neptune. La découverte du monde de Neptune s'avérait toutefois très délicate pour deux raisons: les anneaux ainsi que les satellites sont intrinsèquement très sombres, et l'intensité du rayonnement solaire est neuf cents fois plus faible au niveau de l'orbite neptunienne que près de la Terre. Il n'était donc pas a priori évident de prendre des images à partir d'une sonde qui, de surcroît, devait survoler le système de Neptune, les 25 et 26 août, à plus de 27 kilomètres par seconde. Les ingénieurs ont cependant réussi à programmer les mouvements de Voyager-2 de manière à compenser l'effet de bougé pendant les prises de vue. En quelques jours, la sonde a recueilli plusieurs milliers d'images et de spectres ainsi que des millions de mesures radio, magnétiques, de flux de particules, etc. Elle a mis en évidence six nouveaux satellites, un système d'anneaux complets et a révélé la complexité de l'atmosphère neptunienne, beaucoup plus animée qu'il n'était prévu pour un corps aussi froid. La plus grande surprise a certainement été provoquée par les images de Triton, qui ont montré un satellite à l'histoire géologique complexe et présentant encore des traces d'activité.

Une occultation stellaire par Neptune est observée pour la première fois le 7 avril 1968, depuis l'Australie. Dix ans plus tard, après la découverte des anneaux d'Uranus, certains astronomes prétendent avoir vu l'étoile s'«éteindre» juste avant l'occultation par la planète. Malheureusement, ce fait n'avait pas été signalé à l'époque de l'occultation et les données originales n'ont jamais été retrouvées.

Avant le survol de Neptune par la sonde Voyager-2, seuls deux satellites, Triton et Néréide, étaient connus. Ils sont dits irréguliers car leurs orbites sont insolites: Triton a un mouvement rétrograde sur une orbite très inclinée par rapport au plan équatorial de Neptune, et Néréide gravite sur une orbite fortement excentrique. En 1989, les images prises par Voyager-2 ont révélé six nouveaux satellites qui forment un système régulier tournant dans le sens direct sur des orbites circulaires et peu inclinées. Depuis quelques satellites lointains ont été découverts depuis la Terre.

Identification			Orbite				Satellite		Observation		Découverte		Commentaires
Nom	Sigle	Temporaire	distance km	révolution jours	Excentricité	Inclinaison en °	diamètre en km	Densité eau=1	Mag vu de terre	Distance planet ('')	Découvreur	Date découv
Naïade	III		48230	0,294396	0,0003	4,74	48 x 30 x 26	1,3	24,7	2,3	Richard J. Terrile	1989
Thalassa	IV		50070	0,311485	0,0002	0,21	54 x 50 x 26	1,3	23,8	2,4	Richard J. Terrile	1989
Despina	V		52530	0,334655	0,0001	0,07	90 x 74 x 64	1,3	22,6	2,5	Stephen P. Synnott	1989
Galatée	VI		61950	0,428745	0,0001	0,05	102 x 92 x 72	1,3	22,3	3	Stephen P. Synnott	1989
Larissa	VII		73550	0,554654	0,0014	0,2	108 x 102 x 84	1,3	22	3,5	Equipe de Harold J. Reitsema	24/05/1981
Protée	VIII		117650	1,122315	0,0004	0,04	220 x 208 x 202	1,3	20,3	5,6	Equipe de Harold J. Reitsema	10/10/1846
Triton	I		354760	5,876854	0,000016	157,345	1353,4	2,05	13,7	17	William Lassell	01/05/1949	Rétrograde, rotation inverse
Néréide	II		5513400	360,13619	0,7512	7,23	170	1,5	18,7	264	Gerard P. Kuiper	01/05/1949
		S/2002 N1	15686000	1874,8	0,572	134,1	24	1,5	24	774	Equipe de Matthew J. Holman	14/08/2002
		S/2002 N2	22452000	2918,9	0,297	48,4	24	1,5	24	965	Equipe de Matthew J. Holman	14/08/2002
		S/2002 N3	22580000	2982,3	0,479	34,6	24	1,5	24	1023	Equipe de Matthew J. Holman	13/08/2002
		S/2002 N4	46570000	8863,1	0,527	132,5	30	1,5	24,9	2322	Equipe de Matthew J. Holman	14/08/2002	Rétrograde
Psamathée	X	S/2003 N1	46738000	9136,1	0,45	137,3	14	1,5			Equipe de David C. Jewitt	29/08/2003	Rétrograde

Pluton

Depuis le 24 août 2006 Pluton n'est plus considéré comme une planète.

Même au voisinage de son périhélie, Pluton a un diamètre apparent de l'ordre de 0,2 seconde d'angle, inférieur à la limite de résolution des télescopes terrestres. Sur la plupart des photographies, il apparaît donc comme un point faiblement lumineux noyé parmi les vingt millions d'étoiles qui, sur la voûte céleste, sont au moins aussi brillantes que lui. Seul son mouvement révèle Pluton: quand on compare deux photographies du même champ d'étoiles prises, par exemple, à 24 heures d'intervalle, on constate qu'un point lumineux s'est déplacé par rapport aux étoiles du champ (au moment de l'opposition, le mouvement peut atteindre 1 seconde d'angle par jour). C'est en utilisant cette méthode de comparaison que Clyde William Tombaugh identifia Pluton.

Encouragés par le succès d'Urbain Jean Joseph Le Verrier et de John Couch Adams dans la prédiction et la découverte de Neptune, de nombreux astronomes avaient commencé, dès la fin du XIXe siècle, à chercher une neuvième planète en analysant les perturbations non encore expliquées de l'orbite d'Uranus (l'orbite de Neptune n'était alors pas connue avec suffisamment de précision pour être utilisable). En particulier, Percival Lowell et William Pickering avaient prédit au début du XXe siècle l'existence d'une planète transneptunienne. À partir de 1905, une recherche photographique fut alors entreprise, sans succès, aux observatoires Lowell (Flagstaff, Arizona) et du mont Wilson (Californie). Percival Lowell mit en place, dans son observatoire, les moyens pour entreprendre une recherche photographique intensive.

Ce ne fut qu'en 1930, quatorze ans après sa mort, qu'une neuvième planète fut découverte après une très longue et systématique recherche photographique qui couvrit une grande partie du ciel. Le 18 février 1930, Tombaugh, grâce à une nouvelle lunette à grand champ spécialement construite dans ce but, découvrait, après une année d'examen minutieux de centaines de plaques photographiques, à environ 5 degrés de la position prédite, un petit objet de magnitude 15. Comme les autres planètes, cette neuvième planète reçut un nom provenant de la mythologie grecque: Pluton (les deux premières lettres commémorent la mémoire de Percival Lowell).

On pensa que l'histoire de la découverte de Neptune venait de se répéter. Des déterminations récentes de la masse de Pluton ont conduit à abandonner cette idée car ça masse est beaucoup trop faible pour perturber de façon notable les mouvements d'Uranus et de Neptune. Par ailleurs, il semble que des erreurs d'observation aient conduit à une surestimation de ces perturbations. La découverte de Pluton n'a donc pas été le résultat d'une prédiction mathématique précise, mais plutôt le fruit d'une recherche systématique. En d'autres termes, les calculs ont bien conduit à la découverte, mais ils étaient faux!

La dernière planète découverte dans le système solaire est encore bien mystérieuse, bien que les premières images montrant quelques détails de sa surface aient été publiées en 1994 et en 1995.

Cependant, plusieurs découvertes importantes ont été faites au cours des dernières décennies. En 1976, des observations spectroscopiques révèlent que la surface de Pluton est recouverte, au moins partiellement et peut-être même en totalité, de méthane gelé. En 1978, un aspect allongé de la planète sur les meilleures photographies montre un satellite, Charon. Entre 1979 et 1995, le diamètre et la masse de Pluton sont correctement mesurés: avec 2 300 kilomètres de diamètre, cette planète est plus petite que la Lune et a une masse cinq cents fois plus faible que celle de la Terre. En 1988, l'observation d'une occultation d'étoile par Pluton met en évidence son atmosphère. En 1989, l'exploration de Triton par la sonde Voyager-2 nous fait découvrir un objet qui lui ressemble probablement tellement qu'on pense avoir trouvé son frère jumeau. En 2005 le télescope spatial Hubble permet la découverte de deux autres petits satellites.

Pluton effectue une révolution autour du Soleil en 247,7 ans sur une trajectoire inhabituelle pour une planète: elle n'est ni circulaire ni située dans le plan de l'écliptique. L'orbite est inclinée de 17 degrés par rapport à ce plan, ce qui conduit la planète à s'élever de 1,25 milliard de kilomètres au-dessus de celui-ci, distance qui est du même ordre de grandeur que la distance Soleil-Saturne. L'excentricité de l'orbite (0,25) est de loin la plus grande de toutes les planètes. Elle est telle que, entre 1979 et 1999, Pluton était plus proche du Soleil que Neptune ! En 1989 elle est passé à son périhélie. En 2113, Pluton passera à son aphélie : sa distance héliocentrique sera supérieure à 7,5 milliards de kilomètres.

On pourrait penser que l'orbite de Pluton coupe celle de Neptune et que les deux planètes pourraient un jour entrer en collision. En fait, il n'en est rien. Bien qu'une vue de dessus des orbites de Pluton et de Neptune donne l'impression qu'elles se coupent, l'orbite de Pluton est inclinée de telle manière qu'à aucun endroit les deux orbites ne sont proches l'une de l'autre. Au périhélie, Pluton est au-dessus du plan de l'orbite de Neptune d'une distance qui est supérieure au quart de la distance Neptune-Soleil. En fait, l'inclinaison de l'orbite de Pluton et son mouvement sur son orbite sont tels qu'ils laissent une marge de sécurité maximale contre les risques de collision. Pluton et Neptune ne s'approchent jamais à moins de 2,5 milliards de kilomètres l'un de l'autre, bien que les points les plus proches de leurs orbites respectives soient beaucoup moins éloignés que cela; il est intéressant de noter que cette distance minimale entre Pluton et Neptune est bien supérieure à la distance minimale entre Pluton et Uranus, qui est seulement de 1,6 milliard de kilomètres.

Pluton paraît une anomalie quand on le compare aux quatre planètes telluriques ou aux quatre planètes géantes. Ce monde glacé ressemble plutôt à un gros astéroïde ou à Triton; certains ont même suggéré que Pluton était un satellite évadé de l'environnement de Neptune.

L'orbite de Charon est inclinée de 118 degrés par rapport à celle de Pluton dans son mouvement autour du Soleil. Si, comme cela est probable, Charon se déplace dans le plan équatorial de Pluton, alors cette planète, comme Uranus, a son axe de rotation qui est voisin du plan de son orbite. Avec Vénus et Uranus, Pluton est peut-être la troisième planète à être caractérisée par un mouvement de rotation rétrograde sur elle-même.

Depuis 1992, les découvertes de petits astres lointains qui ont presque taille de pluton tend à faire penser que Pluton ne serait pas une planète mais un objet le la Ceinture de Kuiper autrement appelé objet Trans-néptunien. L'objet 2003UB 313 est plus gros que Pluton et s'offre même le luxe d'avoir un satellite !

Les scientifiques ce sont demandé si l'astre pouvait s'appeler planète. En août 2006, il était question de donner le statut de planète à 3 voire 12 autres astres. Cette solution peut paraître étrange, donner le nom de planète à un tel nombre d'astres fait perdre beaucoup de sens au terme planète. Il faut toutefois savoir que Pluton est la seule planète découverte par un américain ce qui pèse lourd dans le choix de la rétrogradation de Pluton, avant le vote de l'Union astronomique internationale on pensant qu'ont aurait un ajout de planètes mais que Pluton resterait planète. Toutefois le 24 août 2006 ça y est : Pluton n'est plus une planète. Il n'y a donc plus que 8 planètes dans le système solaire.

Identification

Orbite

Satellite

Observation

Découverte

Commentaires

Nom

Sigle

Temporaire

distance km

révolution jours

Excentricité

Inclinaison en °

diamètre en km

Densité eau=1

Mag vu de terre

Distance planet ('')

Découvreur

Date découv

Charon

I

S/1978 P1

19600

6,38725

0,0002

96,56

1186

1,9

16,8

0,9

James W. Christy

13/04/1978

S/2005 P2

49500

24,856

0,002

0,04

entre 44 et 130

1,9

2,3

Pluto Companion Search Team

15/05/2005

Découverte depuis peu : forte marge d'erreur

S/2005 P1

64700

38,206

0,005

0,22

entre 44 et 130

1,9

3,0

Pluto Companion Search Team

15/05/2005

Découverte depuis peu : forte marge d'erreur

Comètes

Les comètes sont des astres qui appartiennent au système solaire; leur éclat est dû à la lumière solaire diffusée par les gaz et les grains de poussière et de glace émis par un corps solide de petite taille appelé noyau . Les comètes sont observées depuis la plus haute antiquité et connues pour leur extrême diversité et leur variabilité, puisque les astronomes grecs et romains en dénombraient déjà neuf espèces différentes.

A grande distance du Soleil, une comète se présente comme un objet stellaire, mobile par rapport aux étoiles et entouré d'une nébulosité parfois très ténue. L'astre se rapprochant, on voit ensuite se développer la tête, ou coma, ou encore chevelure, de forme à peu près sphérique et dont la dimension avoisine la centaine de milliers de kilomètres au niveau de l'orbite de la Terre.

La chevelure se prolonge souvent par des traînées lumineuses appelées queues, dont la longueur peut atteindre plusieurs millions de kilomètres. La morphologie des queues est très variée car elle dépend non seulement de la nature des particules qui la constituent gaz, poussières petites et grosses mais encore de l'activité solaire.

Par apparition, on entend l'observation d'une comète au voisinage de son périhélie, point de l'orbite le plus proche du Soleil, opposé à l'aphélie, qui en est le plus éloigné. Dans la sixième édition de son catalogue des orbites cométaires parue en 1989, Brian G. Marsden dénombre 1292 apparitions entre l'an 240 avant J.-C., date de la première apparition identifiée avec certitude de la comète périodique de Halley, et la fin de l'année 1988; la cadence annuelle des apparitions est passée de 4 en 1900, à 8 en 1960 et a atteint 20 en 1990, cette augmentation rapide étant due à l'utilisation par les astronomes amateurs et professionnels de télescopes à grand champ et de détecteurs de plus en plus sensibles, mais surtout à la mise en service d'ordinateurs ultrarapides qui permettent de prédire avec exactitude le retour des comètes périodiques. En effet, 482 apparitions représentent des retours de comètes périodiques sur le total de 1292.

On compte donc 810 comètes individuelles, dont 155 sont classifiées comme périodiques, de période inférieure à 200 ans, les 655 restantes comme de longue période, c'est-à-dire de période supérieure à 200 ans (la période est la durée de révolution autour du Soleil).

La théorie la plus convaincante sur l'origine et sur l'évolution des comètes fut formulée dès 1950 par Adrianus van Woerkom et Jan Hendrik Oort: à grande distance du Soleil, 50 000 ua selon les estimations les plus récentes, il existerait un réservoir contenant quelque 10¹¹ comètes ; Oort a démontré que le mouvement des comètes dans le nuage était contrôlé par les perturbations gravitationnelles induites par des étoiles voisines, dont la fréquence de passage à cette distance est en moyenne de un par million d'années; certaines perturbations éjectent des comètes hors du système solaire, d'autres au contraire les précipitent vers l'intérieur, abaissant leur périhélie au-dessous de 5 ua, où elles deviennent observables (c'est le cas des quelque 650 comètes quasi paraboliques); d'autres enfin abaisseraient le périhélie au niveau des orbites des planètes géantes où, dans certaines conditions, elles pourraient être capturées et transformées en comètes de courte période (c'est le cas des quelque 150 comètes périodiques).

Il existe une relation très étroite entre les grandes pluies de météorites observées visuellement mais surtout à l'aide de radars, et les comètes. Le meilleur exemple de cette relation a été donné par la comète P/Biéla (1826 I), dont la période initiale était de 6,62 ans et dont l'orbite coupait celle de la Terre. Après plusieurs retours, la comète se brisa en deux en 1846 et ne fut pas au rendez-vous en 1865. Mais en 1872, quand la Terre se trouva au point d'intersection des deux orbites, il y eut une très importante pluie d'étoiles filantes qui dura plusieurs heures et dont le radiant, c'est-à-dire le point d'où semble diverger cette pluie, se trouvait dans la direction de l'orbite cométaire. Il ne fait aucun doute que les grosses poussières, mises en évidence dans les anti-queues, comme les fragments de désagrégation du noyau, continuent à suivre la même orbite; c'est ainsi qu'on a pu observer bien d'autres averses de météores associées à des comètes dont l'orbite croise celle de la Terre; on peut citer les Léonides (associées à la comète Temple-Tuttle), les Perséides (comète Swift-Tuttle), les Draconides (comète GiacobiniZinner)... Les météorites sont d'abord proches de la comète, puis elles diffusent sous les effets conjugués de la pression de radiation du vent solaire et des perturbations planétaires. Elles donnent lieu à des averses lorsque l'orbite cométaire intercepte celle de la Terre.

Le noyau

Le noyau de la comète P/Encke (1786 I) a été détecté par radar; il s'agit d'un corps solide dont le diamètre est d'environ 2 kilomètres. Celui de la comète de Halley, observé en 1986 par les sondes Vega et Giotto, présente une forme allongée dont les dimensions maximales sont de 15 et de 8 kilomètres.

Conformément au modèle de Fred L. Whipple proposé dès 1950, le noyau est une boule de neige sale formée d'un conglomérat de glaces d'eau de, NH₃, CH₄, CO₂, CO, N₂ ... et de poussières météoritiques, dont des silicates.

Sous l'action du rayonnement solaire, la surface du noyau s'échauffe, les glaces se subliment et les gaz libérés entraînent la poussière. Certains matériaux cométaires sont très volatiles car les noyaux sont actifs à 5, à 8 et parfois même à 15 ua du Soleil. Il s'ensuit que, même à très grande distance héliocentrique, la lumière solaire réfléchie par une comète ne provient pas du noyau solide mais bien du halo de matériaux qui l'entourent, d'où l'impossibilité de mesurer le diamètre du noyeau depuis la Terre.

La tête ou coma

Nébulosité de forme à peu près sphérique et centrée sur le noyau, la tête a un diamètre de l'ordre de 200 000 kilomètres à 1 ua du Soleil; ce diamètre varie comme le carré de la distance héliocentrique. Le spectre visible dans la gamme de longueur d'onde 0,3 à 0,7 mm révèle généralement une composante continue et des raies et bandes d'émission atomiques et moléculaires. Le continuum montre les raies de Fraunhofer du spectre solaire; il est donc dû au rayonnement solaire diffusé par des particules de poussière. Quant au spectre discret, il révèle les molécules OH, CN, C₂, C₃, CH, NH, NH₂, les atomes H, O, K, Al, Na, Ca, Cr, Co, Mn, Fe, Ni, Cu (ces dix métaux n'apparaissant qu'à faible distance héliocentrique), les ions moléculaires CO⁺, N²⁺, CO²⁺, H₂O⁺, CH⁺, OH⁺ et les ions atomiques C⁺ et Ca⁺.

Les queues

Les queues des comètes prennent naissance près du noyau, traversent la coma et s'étendent sur des distances considérables. On distingue deux types principaux de queues cométaires et un troisième, moins fréquent, apparenté au deuxième et appelé anti-queue.

La queue de type I, ou d'ions, est droite et fait un angle de quelques degrés avec la ligne joignant le Soleil à la comète, dans la direction opposée au mouvement ; le spectre, qui est celui des ions déjà rencontrés dans la coma, est souvent dominé par le bleu de l'ion CO⁺. Les queues ioniques présentent fréquemment des structures complexes et l'on y observe des inhomogénéités se déplaçant à des vitesses de l'ordre de 10 à 100 kilomètres par seconde et subissant des accélérations considérables qu'on ne peut imputer au seul rayonnement solaire.

Les queues de poussière, dites de type II, sont très différentes des premières. Bien que restant dans le plan de l'orbite, elles sont fortement courbées dans la direction opposée à la marche de la comète ; les vitesses des poussières qui les composent sont de l'ordre de 0,1 à quelques kilomètres par seconde, bien inférieures à la vitesse orbitale du noyau, d'où l'effet de traînée observé. Le spectre est celui du continuum solaire qui donne la couleur jaunâtre caractéristique des queues de poussière. La théorie mécanique des queues de type II a été établie par Friedrich Bessel en 1835 et affinée en 1968 par Finson et Probstein : après sublimation des glaces, les molécules de gaz s'échappent aisément dans l'espace.