Saturne (planète)
Modèle:Semi-protection longue Modèle:En-tête label Modèle:Voir homonymes Modèle:Infobox Planète/Saturne
Saturne est la sixième planète du Système solaire par ordre d'éloignement au Soleil, et la deuxième plus grande par la taille et la masse après Jupiter, qui est comme elle une planète géante gazeuse. Son rayon moyen de Modèle:Unité est environ neuf fois et demi celui de la Terre et sa masse de Modèle:Unité est Modèle:Unité plus grande. Orbitant en moyenne à environ Modèle:Unité du Soleil (Modèle:Unité), sa période de révolution vaut un peu moins de Modèle:Unité tandis que sa période de rotation est estimée à Modèle:Heure.
Elle est bien connue pour son système d'anneaux constitué principalement de particules de glace et de poussières. Saturne est la deuxième planète possédant le plus grand nombre de satellites naturels, avec Modèle:Unité contre les Modèle:Unité, associés à des centaines de satellites mineurs. Sa plus grande lune, Titan, est la deuxième plus grande du Système solaire (derrière Ganymède, lune de Jupiter, toutes deux plus grandes que Mercure) et c'est la seule lune connue à posséder une atmosphère. Une autre lune remarquable, Encelade, émet de puissants geysers de glace et serait un habitat potentiel pour la vie microbienne.
Saturne est très probablement composé d'un noyau de silicates et de fer entouré de couches constituées en volume à 96 % d'hydrogène qui est successivement métallique puis liquide puis gazeux, mêlé à de l'hélium. Ainsi, elle ne possède pas de surface solide et est la planète ayant la densité moyenne la plus faible avec Modèle:Unité Modèle:Incise. Un courant électrique dans la couche d'hydrogène métallique génère une magnétosphère, la deuxième plus grande du Système solaire mais beaucoup plus petite que celle de Jupiter. L'atmosphère de Saturne est généralement terne et manque de contraste, bien que des caractéristiques de longue durée puissent apparaître comme un hexagone à son pôle nord. Les vents peuvent atteindre Modèle:Unité, soit les deuxièmes plus rapides du Système solaire après ceux de Neptune. Elle a été explorée par quatre sondes spatiales : Pioneer 11, Voyager 1 et 2 puis Cassini-Huygens (du nom de deux astronomes ayant grandement fait avancer les connaissances sur le système saturnien au Modèle:Lien siècleModèle:Vérification siècle).
Observable à l'œil nu dans le ciel nocturne grâce à sa magnitude apparente moyenne de 0,46 Modèle:Incise, elle est connue depuis la Préhistoire et a longtemps été la planète connue la plus éloignée du Soleil. Son observation a inspiré des mythes et elle porte le nom du dieu romain de l'agriculture Saturne (Cronos dans la mythologie grecque), son symbole astronomique ♄ représentant la faucille du dieu.
Caractéristiques physiques
Masse et dimensions
Saturne a la forme d'un ellipsoïde de révolution : la planète est aplatie aux pôles et renflée à l'équateur, conséquence de sa rapide rotation sur elle-même et d'une composition interne extrêmement fluide<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Par convention, la surface de la planète est définie comme l'endroit où la pression atmosphérique est égale à Modèle:Conversion et est utilisée comme point de référence pour les altitudes<ref name=":1" />,<ref>Modèle:Article.</ref>. Ses rayons équatoriaux et polaires diffèrent de près de 10 % avec Modèle:Unité contre Modèle:Unité, ce qui donne un rayon moyen volumétrique de Modèle:Unité Modèle:Incise<ref name=":1">Modèle:Lien web.</ref>,<ref name=":23">Modèle:Article.</ref>. Cela revient un aplatissement de 0,098, le plus grand des planètes géantes Modèle:Incise<ref>Modèle:Article.</ref>.
Saturne est la deuxième planète la plus massive du Système solaire, d'une masse Modèle:Unité moindre que Jupiter, mais Modèle:Nobr supérieure à celle de Neptune et Modèle:Nobr supérieure à celle d'Uranus<ref name=":2">Modèle:Lien web.</ref>. Jupiter et Saturne représentant respectivement Modèle:Unité et Modèle:Unité la masse terrestre, les deux planètes possèdent 92 % de la masse planétaire totale du Système solaire<ref name=":2" />.
La gravité de la surface le long de l'équateur, Modèle:Val, vaut 90 % de celle à la surface de l'équateur terrestre<ref name=":1" />. Cependant, la vitesse de libération à l'équateur est de Modèle:Val, soit environ trois fois plus que sur Terre<ref name=":1" />.
Saturne est la planète la moins dense du Système solaire avec Modèle:Val, soit environ 70 % de la densité de l'eau<ref name=":1" />,<ref name=":23" />. En effet, bien que le noyau de Saturne soit considérablement plus dense que l'eau, la densité moyenne est abaissée en raison de son importante atmosphère<ref name=":3" />. Pour illustrer cela, il est parfois évoqué que s'il existait un océan assez grand pour la contenir, elle flotterait<ref name=":23" />,<ref name=":3">Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. En réalité, il serait évidemment impossible d'avoir une planète avec un océan suffisamment profond Modèle:Incise et la cohésion de Saturne ne serait pas maintenue car elle est gazeuse, son noyau très dense coulerait donc en conséquence<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Structure interne
Saturne est classée comme une géante gazeuse car elle est principalement composée d'hydrogène et d'hélium<ref name=":39">Modèle:Article.</ref>. Ainsi, les modèles planétaires standards suggèrent que l'intérieur de Saturne est similaire à celui de Jupiter, avec un noyau rocheux entouré d'hydrogène et d'hélium ainsi que de traces de substances volatiles Modèle:Incise<ref name=":23" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Le noyau rocheux serait d'une composition similaire à la Terre, constitué de silicates et de fer, mais plus dense<ref name=":4">Modèle:Article.</ref>. Il est estimé à partir du champ gravitationnel de la planète et des modèles géophysiques des planètes gazeuses que le noyau doit avoir une masse allant de 9 à 22 masses terrestres<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Article.</ref>, atteignant un diamètre d'environ Modèle:Unité<ref name=":4" />. Celui-ci est entouré d'une couche d'hydrogène métallique liquide plus épaisse, suivie d'une couche liquide d'hydrogène moléculaire et d'hélium qui se transforme progressivement en gaz en fonction de la croissance de l'altitude<ref name=":23" />,<ref name=":4" />. La couche la plus externe s'étend sur Modèle:Unité et se compose de gaz. Aussi, la majeure partie de la masse de Saturne n'est pas en phase de gaz car l'hydrogène devient liquide lorsque la densité est supérieure à Modèle:Val, cette frontière étant atteinte à la surface d'une sphère correspondant à 99,9 % de la masse de Saturne<ref name=":4" />.
Saturne possède une température interne très élevée, atteignant Modèle:Conversion en son cœur et irradiant, comme Jupiter, plus d'énergie dans l'espace qu'elle n'en reçoit du Soleil Modèle:Incise<ref name=":5">Modèle:Article.</ref>. L'énergie thermique de Jupiter est générée par le mécanisme de Kelvin-Helmholtz de compression gravitationnelle lente, mais un tel processus à lui seul n'est pas suffisant pour expliquer la production de chaleur de Saturne car elle est moins massive<ref name=":7">Modèle:Ouvrage.</ref>. Un mécanisme alternatif ou supplémentaire serait la génération de chaleur par la Modèle:Citation de gouttelettes d'hélium dans les profondeurs de Saturne. Au fur et à mesure que les gouttelettes descendent à travers l'hydrogène de densité inférieure, le processus libérerait ainsi de la chaleur par frottement et laisserait les couches externes de Saturne appauvries en hélium<ref name=":6">Modèle:Ouvrage.</ref>. Ces gouttelettes descendantes peuvent s'être accumulées dans une coquille d'hélium entourant le noyau<ref>Modèle:Article.</ref>. Cette immiscibilité de l'hydrogène et de l'hélium, prévue théoriquement depuis les années 1970, a été vérifiée expérimentalement en 2021<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Article.</ref>. Il est également suggéré que des pluies de diamants se produisent à l'intérieur de Saturne, tout comme au sein de Jupiter<ref>Modèle:Article.</ref> et des géantes de glace Uranus et Neptune<ref>Modèle:Article.</ref>.
Cependant, étant donné sa distance au Soleil, la température de Saturne descend rapidement jusqu'à atteindre Modèle:Conversion à Modèle:Unité puis Modèle:Conversion à Modèle:Unité<ref name=":1" />, pour une température effective de Modèle:Conversion<ref name=":5" />,<ref name=":6" />.
Atmosphère
Composition
La haute atmosphère de Saturne est constituée à 96,3 % d'hydrogène et à 3,25 % d'hélium en volume<ref name=":1" />. Cette proportion d'hélium est significativement plus faible que l'abondance de cet élément dans le Soleil. La quantité d'éléments plus lourds que l'hélium (appelée métallicité) n'est pas connue avec précision, mais les proportions sont supposées correspondre aux abondances primordiales issues de la formation du Système solaire ; la masse totale de ces éléments est estimée à 19 à Modèle:Unité celle de la Terre, une fraction significative étant située dans la région du noyau de Saturne<ref>Modèle:Article.</ref>. Des traces de méthane Modèle:Fchim, d'éthane Modèle:Fchim, d'ammoniac Modèle:Fchim, d'acétylène Modèle:Fchim et de phosphine Modèle:Fchim ont également été détectées<ref name=":1" />,<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref name=":9" />.
Le rayonnement ultraviolet du Soleil provoque une photolyse du méthane dans la haute atmosphère, conduisant à la production d'hydrocarbures, les produits résultants étant transportés vers le bas par les tourbillons de turbulence et par diffusion<ref>Modèle:Article.</ref>. Ce cycle photochimique est modulé par le cycle saisonnier de Saturne<ref name=":9">Modèle:Article.</ref>.
Couches de nuages
De manière similaire à Jupiter, l'atmosphère de Saturne est organisée en bandes parallèles, même si ces bandes sont moins contrastées et plus larges près de l'équateur<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Ces bandes sont causées par la présence de méthane dans l'atmosphère planétaire, celles-ci étant plus d'autant plus foncées que la concentration est grande<ref name="MethaneSaturn">Modèle:Lien web.</ref>.
Le système nuageux de Saturne n'est observé pour la première fois que lors des missions Voyager dans les années 1980. Depuis, les télescopes terrestres ont progressé et permettent de pouvoir suivre l'évolution de l'atmosphère saturnienne<ref>Modèle:Article.</ref>. Ainsi, des caractéristiques courantes sur Jupiter, comme les orages ovales à longue durée de vie, sont retrouvées sur Saturne ; par ailleurs, la nomenclature utilisée pour décrire ces bandes est la même que sur Jupiter<ref>Modèle:Chapitre.</ref>. En 1990, le télescope spatial Hubble observe un très grand nuage blanc près de l'équateur de Saturne qui n'était pas présent lors du passage des sondes Voyager, et en 1994 une autre tempête de taille plus modeste est observée<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Article.</ref>.
La composition des nuages de Saturne varie avec la profondeur et la pression croissante. Dans les régions les plus hautes, où les températures évoluent entre Modèle:Conversion et Modèle:Conversion et la pression entre 0,5 et Modèle:Unité, les nuages se composent de cristaux d’ammoniac. Entre 2,5 et Modèle:Unité se trouve de la glace d’eau Modèle:Fchim à des températures de Modèle:Conversion à Modèle:Conversion<ref name=":8" />. Ces nuages s’entremêlent à des nuages de glace d’hydrosulfure d’ammonium Modèle:Fchim comprise entre 3 et Modèle:Unité, avec des températures de Modèle:Conversion à Modèle:Conversion<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Enfin, les couches inférieures, où les pressions sont comprises entre 10 et Modèle:Unité et les températures de Modèle:Conversion à Modèle:Conversion, contiennent une région de gouttelettes d'eau avec de l'ammoniaque (ammoniac en solution aqueuse)<ref name=":8">Modèle:Ouvrage.</ref>.
Dans les images transmises en 2007 par la sonde Cassini, l'atmosphère de l'hémisphère nord apparaît bleue, de façon similaire à celle d'Uranus<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Cette couleur est probablement causée par diffusion Rayleigh<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Tempêtes
Les vents de Saturne sont les deuxièmes plus rapides parmi les planètes du Système solaire, après ceux de Neptune<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Les données de Voyager indiquent des vents d'est allant jusqu'à Modèle:Unité (Modèle:Unité)<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
La tempête observée en 1990 est un exemple de Grande tache blanche, un phénomène unique mais de courte durée se produisant une fois par année saturnienne, soit toutes les Modèle:Nombre terrestres, à l'époque du solstice d'été de l'hémisphère nord<ref name=":7" />,<ref>Modèle:Article.</ref>. De grandes taches blanches sont précédemment observées en 1876, 1903, 1933 et 1960<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>. La dernière Grande tache blanche est observée par Cassini en 2010 et 2011<ref name=":41">Modèle:Lien web.</ref>. Lâchant de larges quantité d'eau de façon périodique, ces tempêtes indiquent que la basse atmosphère saturnienne contiendraient plus d'eau que celle de Jupiter<ref name=":41" />.
Un système ondulatoire hexagonal persistant autour du vortex polaire nord vers une latitude d'environ +78° Modèle:Incise est noté pour la première fois grâce aux images de Voyager<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Les côtés de l'hexagone mesurent chacun environ Modèle:Unité de long, soit plus du diamètre de la Terre<ref>Modèle:Lien web.</ref>. La structure entière tourne avec une période d'un peu plus de Modèle:Heure, ce qui correspond à la période des émissions radio de la planète et est supposé être la période de rotation de l'intérieur de Saturne<ref>Modèle:Article.</ref>. Ce système ne se décale pas en longitude comme les autres structures nuageuses de l'atmosphère visible<ref name="Planetary and Space Science vol.57">Modèle:Article.</ref>. L'origine du motif n'est pas certaine mais la plupart des scientifiques pensent qu'il s'agit d'un ensemble d'ondes stationnaires dans l'atmosphère. En effet, des formes polygonales similaires ont été reproduites en laboratoire par rotation différentielle de fluides<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref name="labmodel">Modèle:Article.</ref>.
Au pôle sud, les images prises par le télescope spatial Hubble indiquent de 1997 à 2002 la présence d'un courant-jet, mais pas d'un vortex polaire ou d'un système hexagonal analogue<ref>Modèle:Article.</ref>. Cependant, la NASA signale en novembre 2006 que Cassini avait observé une tempête analogue à un cyclone, stationnant au pôle sud et possédant un œil clairement défini<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref name=":42">Modèle:Article.</ref>. Il s'agit du seul œil jamais observé sur une autre planète que la Terre ; par exemple, les images de la sonde spatiale Galileo ne montrent pas d'œil dans la Grande Tache rouge de Jupiter<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Aussi, la thermographie révèle que ce vortex polaire est chaud, le seul exemple connu d'un tel phénomène dans le Système solaire<ref name="MCP">Modèle:Lien web.</ref>. Alors que la température effective sur Saturne est de Modèle:Conversion, les températures sur le vortex atteignent jusqu'à Modèle:Conversion, faisant de lui probablement le point le plus chaud de Saturne<ref name=":38" />,<ref name="MCP" />. Celui-ci ferait près de près de Modèle:Unité de large, une taille comparable à celle de la Terre, et connaîtrait des vents de Modèle:Unité<ref name=":42" />. Il pourrait être vieux de plusieurs milliards d'années<ref name="HurricaneSouth">Modèle:Lien web.</ref>.
De 2004 à 2009, la sonde Cassini observe la formation, le développement et la fin de violents orages, dont la tempête du Dragon<ref name="DragonStorm" /> ou encore des lacunes dans la structure nuageuse formant des Modèle:Citation<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Les orages de Saturne sont particulièrement longs ; par exemple, un orage s'est étalé de novembre 2007 à juillet 2008<ref name=":10">Modèle:Lien web.</ref>. De même, un très violent orage débute en janvier 2009 et dure plus de huit mois<ref name=":11">Modèle:Lien web.</ref>. Ce sont les plus longs orages observés jusque-là dans le Système solaire<ref name=":10" />. Ils peuvent s'étendre sur plus de Modèle:Unité de diamètre autour de la région appelée « allée des tempêtes » située à 35° au Sud de l'équateur<ref name=":10" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Les décharges électriques provoquées par les orages de Saturne émettent des ondes radio dix mille fois plus fortes que celles des orages terrestres<ref name=":11" />.
Magnétosphère
Saturne possède un champ magnétique intrinsèque qui a une forme simple et se comporte comme un dipôle magnétique, presque aligné avec l'axe de rotation de la planète et dont le pôle nord magnétique correspond au pôle sud géographique<ref name=":1" />,<ref name="Russell1993">Modèle:Article.</ref>. Il est découvert en 1979 par la sonde Pioneer 11 lorsqu'elle mesure son intensité : sa force à l'équateur est d'environ Modèle:Unité (Modèle:Unité), soit un vingtième du champ de Jupiter et légèrement plus faible que le champ magnétique terrestre<ref name=":12">Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Article.</ref>. En conséquence, la magnétosphère de Saturne Modèle:Incise est la deuxième plus grande du Système solaire mais reste beaucoup plus petite que celle de Jupiter<ref name="Russell1993" />. La magnétopause, frontière entre la magnétosphère de Saturne et le vent solaire, se trouve à seulement environ vingt fois le rayon de Saturne (soit Modèle:Unité) du centre de la planète, tandis que la queue magnétique s'étire derrière sur des centaines de fois le rayon saturnien<ref name=":43">Modèle:Lien web.</ref>.
Très probablement, le champ magnétique est généré de la même manière que celui de Jupiter avec des courants de convection dans la couche d'hydrogène métallique liquide créant un effet dynamo<ref name="Russell1993" />,<ref name=":43" />. Cette magnétosphère est efficace pour détourner les particules du vent solaire<ref name="Russell1993" />. L’interaction de la magnétosphère de Saturne et des vents solaires, comme dans le cas de la Terre, produit des aurores boréales sur les pôles de la planète dans le domaine du visible, de l’infrarouge et de l’ultraviolet<ref name=":40" />,<ref name=":44" />.
La magnétosphère de Saturne est remplie de plasma originaire de la planète et de ses satellites naturels, notamment d'Encelade qui éjecte jusqu’à Modèle:Unité de vapeur d’eau par ses geysers situés à son pôle sud<ref>Modèle:Lien web.</ref> ou de l'atmosphère de Titan dont les particules ionisées interagissent avec la magnétosphère<ref name=":12" />. Par ailleurs, il se trouve à l’intérieur de la magnétosphère une ceinture de radiation, similaire à la ceinture de Van Allen pour la Terre, qui contient des particules d’énergie pouvant atteindre la dizaine de mégaélectronvolts<ref name=":43" />,<ref>Modèle:Article.</ref>.
Formation
Modèle:Article détaillé Le mécanisme de formation le plus communément adopté pour la formation des planètes est le modèle d'accrétion de cœur à partir du disque d'accrétion<ref name=":36">Modèle:Article.</ref>,<ref name=":37">Modèle:Article.</ref>. Les planètes géantes, comme Saturne, se forment au-delà de la ligne des glaces, zone au-delà de l’orbite de Mars où la matière est suffisamment froide pour que différents types de glaces restent à l'état solide<ref name=":37" />. Elles grandissent jusqu'à devenir suffisamment massives pour pouvoir commencer à accumuler du gaz hélium-hydrogène provenant du disque, les éléments les plus légers mais aussi les plus abondants<ref name=":39" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Ce phénomène s'emballant, il est estimé que Jupiter et Saturne auraient accumulé la majeure partie de leur masse en seulement Modèle:Unité<ref name=":36" />. La masse significativement plus réduite de Saturne par rapport à Jupiter s'expliquerait par le fait qu'elle se serait formée quelques millions d'années après Jupiter, alors qu'il y avait moins de gaz disponible dans son environnement<ref name=":37" />.
Deux caractéristiques de Saturne sont surprenantes dans le contexte des schémas classiques de formation des planètes : son obliquité d'environ 26,7°, trop élevée pour être expliquée par un impact<ref>Modèle:Article.</ref>, et la présence d'imposants anneaux vieux d'environ Modèle:Nobr d'années<ref>Modèle:Article.</ref>. L'éloignement rapide de Titan, encore observé aujourd'hui, pourrait avoir dans un premier temps augmenté l'obliquité jusqu'à 36° lors du passage par une résonance de précession avec Neptune. Un événement soudain aurait alors décalé la résonance, l'éloignement de Titan ayant alors pour conséquence de résuire l'obliquité jusqu'à sa valeur actuelle. Cet événement pourrait être la disparition d'un satellite dénommé Chrysalis, dont la déstabilisation de l'orbite expliquerait aussi la formation des anneaux par une rencontre rasante avec Saturne<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Article.</ref>.
Caractéristiques orbitales
Orbite
Le demi-grand axe de l'orbite de Saturne autour du Soleil est de Modèle:Unité de kilomètres (soit Modèle:Unité)<ref name=":1" />. Avec une vitesse orbitale moyenne de Modèle:Unité, sa période de révolution est d'environ Modèle:Nombre et demi (Modèle:Nombre terrestres)<ref name=":1" />,<ref name=":23" />. L'orbite elliptique de Saturne est inclinée de 2,48° par rapport au plan orbital de la Terre, l'écliptique<ref name=":1" />. Les distances au périhélie et à l'aphélie sont respectivement de 9,195 et Modèle:Unité, en moyenne, du fait de son excentricité orbitale de 0,054<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.
Rotation
De façon similaire à Jupiter, les caractéristiques visibles sur Saturne tournent à des vitesses différentes en fonction de la latitude Modèle:Incise et ainsi ont toutes des périodes de rotation propres<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Par convention, plusieurs systèmes sont définis, avec chacun leur période de rotation.
Le premier, ayant une période Modèle:Heure, correspond à la zone équatoriale s'étendant entre le bord nord de la ceinture équatoriale méridionale et le bord sud de la ceinture équatoriale boréale<ref name=":30" />,<ref name=":31" />. Les régions polaires nord et sud sont également rattachées au premier système.
Le deuxième concerne toutes les autres latitudes et possède quant à lui par convention une période de rotation de Modèle:Heure<ref name=":30">Modèle:Lien web.</ref>,<ref name=":31">Modèle:Lien web.</ref>.
Finalement, un troisième système s'appuie sur la rotation des émissions radio de Saturne, notamment détectées par Voyager 1 et Voyager 2 car les ondes émises par Saturne sont à des fréquences basses bloquées par l'atmosphère terrestre<ref name="Phys2019">Modèle:Lien web.</ref>, et a pour période de rotation Modèle:Heure<ref>Modèle:Article.</ref>. Cette valeur était alors considéré comme égale à la période de rotation interne de la planète, même si celle-ci restait inconnue<ref name="NASA2004" />. En approchant de Saturne en 2004, Cassini constate cependant que la période de rotation radio de Saturne avait augmenté sensiblement depuis les précédents survols, à environ Modèle:Heure sans que la cause exacte du changement ne soit connue<ref name="Phys2019" />,<ref name="NASA2004">Modèle:Lien web.</ref>.
En mars 2007, il est ensuite observé que la variation de la période des émissions radio de la planète ne correspondait en réalité pas à la rotation de Saturne mais était causée par des mouvements de convection du disque de plasma entourant Saturne, lesquels sont indépendants de la rotation. Ceux-ci pourraient être la conséquence de la présence des geysers de la lune Encelade<ref name=":13" />. En effet, la vapeur d'eau émise dans l'orbite de Saturne par cette activité se charge électriquement et induit une traînée sur le champ magnétique de Saturne, ralentissant légèrement sa rotation par rapport à celle de la planète<ref name=":13">Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Article.</ref>.
En 2019, une étude avance que les variations saisonnières pourrait être une variable de confusion en ce qui concerne la mesure de la période de rotation<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref name="Phys2019" />. En effet, contrairement à Jupiter dont la période de rotation est connue depuis longtemps grâce aux mesures radio et qui a une inclinaison de l'axe de 3°, Saturne a une inclinaison de 27° Modèle:Incise et connaît donc des saisons<ref name=":2" />. Cette variation de l'énergie solaire reçue affecterait le plasma autour de Saturne et donc sa période de rotation en créant une traînée<ref name="Phys2019" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. La même année, la NASA avance que la période de rotation de Saturne, d'après les dernières données captées par la sonde Cassini, est de Modèle:Heure<ref name="NASARotation">Modèle:Lien web.</ref>. Cette valeur a été obtenue en observant des perturbations dans ses anneaux<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref name="NASARotation" />. Cependant, en 2020, le NASA Fact Sheet de la planète indique toujours comme période de rotation la valeur du troisième système retournée par Voyager, à savoir Modèle:Unité ou Modèle:Heure<ref name=":1" />.
Cortège de Saturne
Lunes
En 2020, Modèle:Unité sont connus<ref name="BBCmoons">Modèle:Lien web.</ref>, Modèle:Unité étant nommés et les Modèle:Unité ayant une désignation provisoire<ref>Modèle:Lien web.</ref>. En outre, il existe des preuves de dizaines à centaines de satellites mineurs avec des diamètres allant de 40 à Modèle:Unité présents dans les anneaux de Saturne, qui ne peuvent cependant pas être considérés comme des lunes<ref>Modèle:Article.</ref>. La plupart des lunes sont petites : Modèle:Unité un diamètre inférieur à Modèle:Unité et Modèle:Unité en ont un compris entre 10 et Modèle:Unité<ref name=":14" />. Seules sept sont suffisamment massives pour avoir pu prendre une forme sphéroïdale sous leur propre gravité : Titan, Rhéa, Japet, Dioné, Téthys, Encelade et Mimas (par masse décroissante)<ref name=":14" />,<ref>Modèle:Article.</ref>. Avec Hypérion, qui pour sa part possède une forme irrégulière, ces huit lunes sont dites Modèle:Citation<ref name=":15">Modèle:Lien web.</ref>
Début 2023 ce sont 62 nouvelles lunes qui sont découvertes, portant le nombre à 145 satellites naturels autour de la planète<ref>Modèle:Lien web</ref>. En juin ce nombre est porté à 146<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Traditionnellement, les Modèle:Unité de Saturne Modèle:Incise sont nommés d'après des Titans de la mythologie grecque ou des personnages associés au dieu Saturne<ref name=":16">Modèle:Lien web.</ref>. Les autres sont tous des satellites irréguliers ayant une orbite bien plus éloignée et fortement inclinée par rapport au plan équatorial de la planète Modèle:Incise ainsi qu'une taille inférieure à trente kilomètres, à l'exception de Phœbé et Siarnaq<ref name=":14">Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Ils sont quant à eux nommés d'après des géants des mythologies inuits, nordiques et celtes<ref name=":16" />.
Titan est le plus grand satellite de Saturne, représentant environ 96 % de la masse en orbite autour de la planète, anneaux compris<ref name=":14" />,<ref name=":15" />. Découvert par Christian Huygens en 1655, il s'agit de la première lune observée<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Il est le deuxième plus grand satellite naturel du Système solaire après Ganymède Modèle:Incise<ref name=":23" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref> et le seul doté d'une atmosphère majeure constituée principalement de diazote dans laquelle une chimie organique complexe se produit<ref name=":23" />,<ref>Modèle:Lien archive.</ref>,<ref name=":17">Modèle:Lien web.</ref>. C'est également le seul satellite avec des mers et lacs d'hydrocarbures<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Le satellite, principalement composé de roche et de glace d'eau, voit son climat modeler sa surface de façon similaire à ce qui se produit sur Terre, faisant qu'il est parfois comparé à une Modèle:Citation<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. En juin 2013, des scientifiques de l'Instituto de Astrofísica de Andalucía signalent la détection d'hydrocarbures aromatiques polycycliques dans la mésosphère de Titan, un possible précurseur de la vie<ref name=":17" />,<ref>Modèle:Article.</ref>. Ainsi, il s'agit d'un possible hébergeur de vie extraterrestre microbienne et un possible océan souterrain pourrait servir d’environnement favorable à la vie<ref>Modèle:Article astronomique.</ref>,<ref name="Fortes 2000">Modèle:Article astronomique.</ref>. En juin 2014, la NASA affirme avoir des preuves solides que l'azote dans l'atmosphère de Titan proviendrait de matériaux dans le nuage d'Oort, associés aux comètes, et non des matériaux qui ont formé Saturne<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
La deuxième plus grande lune de Saturne, Rhéa, possède son propre système d'anneaux et une atmosphère ténue<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Japet, quant à elle, est remarquable par sa coloration Modèle:Incise et par sa longue crête équatoriale<ref name=":23" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Avec, Dioné et Téthys, ces quatre lunes sont découvertes par Jean-Dominique Cassini entre 1671 et 1684<ref name=":16" />.
William Herschel découvre ensuite Encelade et Mimas en 1789<ref name=":16" />. La première, dont la composition chimique semble similaire aux comètes<ref name="NS-20080326">Modèle:Lien web.</ref>, est notable car elle émet de puissants geysers de gaz et de poussières et pourrait contenir de l'eau liquide sous son pôle Sud. Ainsi, elle est également considérée comme un habitat potentiel pour la vie microbienne<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien archive.</ref>. La preuve de cette possibilité inclut par exemple des particules riches en sel ayant une composition « semblable à un océan » qui indique que la majeure partie de la glace expulsée d'Encelade provient de l'évaporation d'eau salée liquide<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Un survol de Cassini en 2015 à travers un panache sur Encelade relève la présence de la plupart des ingrédients nécessaires à soutenir des formes de vie pratiquant la méthanogenèse<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Mimas, quant à elle, est responsable de la formation de la division de Cassini<ref name=":22">Modèle:Lien web.</ref> et son apparence Modèle:Incise fait qu'elle est régulièrement comparée à l'Étoile de la mort de la saga Star Wars<ref name=":23" />,<ref name=":15" />.
En octobre 2019, une équipe d'astronomes du Carnegie Institution for Science observent Modèle:Unité, ce qui fait de Saturne la deuxième planète du Système Solaire ayant le plus de satellites naturels connus avec Modèle:Unité, derrière devançant Jupiter et ses Modèle:Unité<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Anneaux planétaires
Une des caractéristiques les plus connues de Saturne est son système d'anneaux planétaires qui la rend visuellement unique. Les anneaux forment un disque dont le diamètre est de près de Modèle:Unité Modèle:Incise avec les anneaux principaux Modèle:Incise s'étendant d'environ Modèle:Unité depuis l'équateur de la planète et ayant une épaisseur de seulement quelques dizaines de mètres<ref name=":19">Modèle:Lien web.</ref>,<ref name=":18">Modèle:Lien web.</ref>. Aussi, ils conservent toujours la même inclinaison que l'équateur de la planète<ref name=":23" />. Ils sont principalement composés de glace d'eau<ref name=":23" /> (95 à 99 % de glace d'eau pure selon les analyses spectroscopiques), avec des traces d'impuretés de tholin et un revêtement de carbone amorphe<ref>Modèle:Article.</ref>. Bien qu'ils semblent continus vus depuis la Terre, ils sont en fait constitués d'innombrables particules dont la taille varie de quelques micromètres à une dizaine de mètres et ayant chacun une orbite et une vitesse orbitale différente<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Si les autres planètes géantes Modèle:Incise ont également des systèmes d'anneaux<ref>Modèle:Lien web.</ref>, celui de Saturne est le plus grand et le plus visible du Système solaire avec un albédo de 0,2 à 0,6<ref name=":18" />, pouvant même être observé depuis la Terre à l'aide de jumelles<ref name=":23" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Ils sont aperçus pour la première fois le Modèle:Date par le savant italien Galilée grâce à une lunette astronomique de sa fabrication<ref name="PretendedGalileo" />,<ref name="HistoricalBackground" />. Celui-ci interprète ce qu'il voit comme deux mystérieux appendices de part et d'autre de Saturne, disparaissant et réapparaissant au cours de l'orbite de la planète vu depuis la Terre<ref name="PretendedGalileo" />,<ref name="HistoricalBackground" />. Bénéficiant d'une meilleure lunette que Galilée, le hollandais Christian Huygens est le premier à suggérer en 1655 qu'il s'agit en fait d'un anneau entourant Saturne, expliquant ainsi les disparitions observées par le fait que la Terre passe dans le plan de celui-ci<ref name="HistoricalBackground" />,<ref name="FourCenturies" />. En 1675, Jean-Dominique Cassini découvre qu'il y en a réalité plusieurs anneaux en une division entre ceux-ci ; à ce titre la séparation observée, située entre les anneaux A et B, est baptisée « division de Cassini » en son honneur<ref name="HistoricalBackground" />. Un siècle plus tard, James Clerk Maxwell démontre que les anneaux ne sont pas solides mais en réalité composés d'un très grand nombre de particules<ref name="HistoricalBackground" />,<ref name=":20" />.
Les anneaux sont nommés de façon alphabétique dans l'ordre de leur découverte<ref name=":19" />. Ils sont relativement proches les uns des autres, espacés par Modèle:Citation souvent étroites Modèle:Incise où la densité de particule diminue grandement<ref name=":19" />. Ces divisions sont causées pour la plupart par l'interaction gravitationnelle des lunes de Saturne, notamment des satellites bergers<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Par exemple, Pan se situe dans la division d'Encke<ref>Modèle:Article.</ref> et Daphnis se situe dans la division de Keeler<ref>Modèle:Lien web.</ref>, qu'ils auraient respectivement créés par leurs effets Modèle:Incise<ref>Modèle:Lien web.</ref>. La division de Cassini, quant à elle, semble formée par l’attraction gravitationnelle de Mimas<ref name=":22" />.
L'abondance en eau des anneaux varie radialement, l'anneau le plus externe A étant le plus pur en eau glacée ; cette variance d'abondance peut être expliquée par un bombardement de météorites<ref>Modèle:Article.</ref>. Les anneaux A, B et C sont les plus visibles Modèle:Incise et ainsi considérés comme Modèle:Citation<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref name=":19" />. Les anneaux D, E, F et G, quant à eux, sont plus ténus et ont été découverts plus tardivement<ref name=":19" />. Une partie de la glace dans l'anneau E provient des geysers de la lune Encelade<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien archive.</ref>.
En 2009, un anneau beaucoup plus lointain est mis en évidence par le satellite Spitzer en infrarouge<ref name=":21">Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Ce nouvel anneau, appelé anneau de Phœbé, est très ténu et est aligné avec une des lunes de Saturne : Phœbé<ref name=":21" />. Il est ainsi supposé que la lune en serait l'origine et partage son orbite rétrograde<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
| Nom | Rayon interne | Rayon externe | Largeur
(km) |
Épaisseur
(m) |
Nommé après | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| km | Modèle:Math<ref group=alpha>Rayon équatorial de Saturne (Modèle:Unité), pris ici comme unité de longueur</ref> | km | Modèle:Math | ||||
| Anneau D | 66 900 | 1,110 | 74 510 | 1,236 | 7 610 | ? | |
| Anneau C | 74 658 | 1,239 | 92 000 | 1,527 | 17 342 | 5 | |
| Anneau B | 92 000 | 1,527 | 117 580 | 1,951 | 25 580 | 5-10 | |
| Division de Cassini | 117 500 | 1,95 | 122 200 | 2,03 | 4 700 | — | Jean-Dominique Cassini |
| Anneau A | 122 170 | 2,027 | 136 775 | 2,269 | 14 605 | 20-40 | |
| Division d'Encke | 133 589 | 2,216 | — | — | 325 | — | Johann Franz Encke |
| Division de Keeler | 136 530 | 2,265 | — | — | 35 | — | James Edward Keeler |
| Division de Roche | 136 775 | 2,284 | 139 380 | 2.313 | 2 600 | ? | Édouard Roche |
| Anneau F | 140 180 | 2,326 | — | — | 30-500 | ? | |
| Anneau G | 170 000 | 2,82 | 175 000 | 2,90 | 5 000 | 1Modèle:X10 | |
| Anneau E | 181 000 | 3 | 483 000 | 8 | 302 000 | 1Modèle:X10 | |
| Anneau de Phœbé | ~ 4 000 000 | 66 | > 13 000 000 | 216 | — | — | Phœbé |
Il n'existe pas de consensus quant au mécanisme de leur formation, mais deux hypothèses principales sont principalement proposées concernant l'origine des anneaux. Une hypothèse est que les anneaux sont les restes d'une lune détruite de Saturne<ref>Modèle:Lien web.</ref> et la deuxième est que les anneaux sont restés du matériau nébulaire originel à partir duquel Saturne s'est formée<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Si ces modèles théoriques supposent que les anneaux seraient apparus tôt dans l'histoire du Système solaire<ref>Modèle:Article.</ref>, les données de la sonde Cassini indiquent cependant qu'ils pourraient s'être formés beaucoup plus tard et leur âge est ainsi estimé à environ Modèle:Nombre d'années en 2019<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. De plus, ils pourraient disparaître d'ici Modèle:Nombre d'années<ref name="LoseRings" />,<ref name=":35">Modèle:Lien web.</ref>. À la suite de ces découvertes, le mécanisme privilégié pour expliquer l'apparition des anneaux est qu'une lune glacée ou une très grande comète aurait pénétré la limite de Roche de Saturne<ref name=":35" />.
Autre entourage de Saturne
Un astéroïde troyen d'une planète est un astéroïde situé aux alentours d'un des deux points stables de Lagrange (L4 ou L5) du système Soleil-planète, c'est-à-dire qu'ils sont situés à 60° en avance ou en retard sur l'orbite de la planète<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Cependant, Saturne ne possède aucun astéroïde troyen connu contrairement à la Terre, Mars, Jupiter, Uranus et Neptune<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Il est supposé que des mécanismes de résonance orbitale, notamment la résonance séculaire, sont à l'origine de l'absence de troyen pour Saturne<ref>Modèle:Article.</ref>.
Observation
Si Uranus est visible à l'œil nu dans de très bonnes conditions Modèle:Incise et dans un ciel très sombre<ref>Modèle:Lien web.</ref>, Saturne est souvent considérée comme la planète la plus éloignée du Soleil et de la Terre visible à l'œil nu de façon générale<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref name="classicalastronomy">Modèle:Lien web.</ref>. Dans le ciel nocturne, la planète apparaît comme un point lumineux brillant et jaunâtre avec sa magnitude apparente moyenne de 0,46 Modèle:Incise<ref name=":1" />. La majeure partie de la variation de magnitude est due à l'inclinaison du système d'anneau par rapport au Soleil et à la Terre. En effet, la magnitude la plus brillante -0,55 se produit à peu près au moment où le plan des anneaux est le plus incliné, et la plus faible magnitude 1,17 se produit au moment où il l'est le moins<ref name=":1" />,Modèle:Sfn.
De plus, Saturne et ses anneaux sont mieux visibles lorsque la planète est proche de l'opposition, à une élongation de 180° par rapport au SoleilModèle:Sfn. Une opposition saturnienne se produit presque chaque année car la période synodique de Saturne est de Modèle:Nombre mais a un impact moindre que la position des anneaux sur sa visibilitéModèle:Sfn. Par exemple, lors de l'opposition du Modèle:Date-, Saturne est apparue à son plus brillant en raison d'une orientation favorable de ses anneaux par rapport à la Terre, même si la planète était pourtant plus proche lors de l'opposition suivante fin 2003<ref>Modèle:Article.</ref>.
Afin de pouvoir obtenir une image nette des anneaux de Saturne, il est nécessaire d'utiliser des jumelles puissantes ou un petit télescopeModèle:Sfn. Lorsque la Terre traverse le plan des anneaux, ce qui se produit deux fois par année saturnienne (environ tous les Modèle:Unité terrestres), les anneaux disparaissent brièvement de la vue du fait de leur épaisseur de quelques centaines de mètres en moyenneModèle:Sfn. Une telle « disparition » se produira pour la prochaine fois en 2025, mais Saturne sera trop proche du Soleil pour pouvoir l'observer<ref name="classicalastronomy" />,Modèle:Sfn. Par ailleurs, il est également possible d'observer des caractéristiques majeures à l'aide d'un télescope amateur, comme les grandes taches blanches qui apparaissent près du solstice d'été de l'hémisphère nordModèle:Sfn.
Il faut environ Modèle:Unité à Saturne pour réaliser une orbite complète et terminer un circuit entier de l'écliptique devant les constellations de fond du zodiaque. De temps en temps, Saturne est occultée par la Lune Modèle:InciseModèle:Sfn. Comme pour toutes les planètes du Système solaire, les occultations de Saturne se produisent en « saisons »Modèle:Sfn. Les occultations saturniennes ont lieu tous les mois pendant environ Modèle:Nombre, suivis d'environ cinq ans pendant lesquels aucune activité de ce genre n'est enregistrée. L'orbite de la Lune étant inclinée de plusieurs degrés par rapport à celle de Saturne, les occultations ne se produiront que lorsque Saturne est près de l'un des points du ciel où les deux plans se croisent Modèle:InciseModèle:Sfn,<ref>Modèle:Article.</ref>.
Histoire des observations
Avant les télescopes
Saturne est connue depuis les temps préhistoriques et est au début de l'Histoire enregistrée comme un personnage majeur dans diverses mythologies<ref name=":26">Modèle:Lien web.</ref>,<ref name=":27">Modèle:Lien web.</ref>. Depuis l'Antiquité et avant la découverte d'Uranus en 1781, elle est la planète la plus éloignée du Soleil connue et marque ainsi la limite extrême du Système solaire dans l'esprit des astronomes<ref name=":23" />,<ref name=":26" />. Dans l'Égypte antique, elle symbolise la divinité Horus sous le nom de Hor-ka-pet (Modèle:Citation)<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref name=":27" /> tandis que les sumériens l'appellent Lubat-saguš (Modèle:Citation)<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>,<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>. Les astronomes babyloniens observent et enregistrent systématiquement les mouvements de Saturne depuis au moins le Modèle:Lien siècle av JCModèle:Vérification siècle, l'appelant Kajamanu<ref name=":26" />,<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.
En grec ancien, la planète est connue sous le nom de Modèle:Langue Phainon, puis à l'époque romaine comme Modèle:Citation, le dieu de l'agriculture, dont la planète tire son nom moderne<ref name=":23" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Les romains considèrent le dieu Saturne comme l'équivalent du Titan Cronos ; en grec moderne, la planète conserve d'ailleurs le nom de Kronos (Modèle:Lang-el)<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Par ailleurs, le nom grec reste utilisé en forme adjectivale, notamment pour les astéroïdes kronocroiseur<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>. L'astronome grec Claude Ptolémée fonde ses calculs de l'orbite de Saturne sur des observations qu'il réalise alors qu'elle est en opposition et suppose qu'elle est très froide en raison de son éloignement au Soleil, qu'il situe alors entre Vénus et Mars<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Dans l'astrologie hindoue, Saturne est connue sous le nom de « Shani » et juge les hommes en fonction de leurs actions<ref name=":27" />,<ref name=":28" />. La culture chinoise et japonaise antique désigne Saturne comme «l'étoile de la terre» (Modèle:Langue) dans la cosmologie Wuxing des cinq éléments<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>,<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>,<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>. En hébreu ancien, Saturne s'appelle «Shabbathai»<ref name=":28">Modèle:Article.</ref> et son ange est Cassiel<ref name="CrystalLinks2">Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
L’étoile des Rois mages, ou étoile de Bethléem, est parfois évoquée comme ayant été une nova, supernova ou encore la comète de Halley, ces hypothèses ayant finalement été mises de côté car aucun de ces phénomènes ne s'est déroulé durant le règne d’Hérode. Ainsi, l'explication actuelle est que l'intense lumière ait été produite par une conjonction entre Jupiter et Saturne au cours de l'année Modèle:Date<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>
Recherches au télescope à partir du Modèle:S mini- siècleModèle:Vérification siècle
En 1610, Galilée, après avoir découvert quatre lunes de Jupiter Modèle:Incise grâce à une lunette astronomique de sa conception, décide d'utiliser son nouvel instrument pour observer Saturne<ref name="briefastronomical">Modèle:Lien web.</ref>,<ref name="PretendedGalileo">Modèle:Article.</ref>. En le braquant sur la planète, il observe pour la première fois ses anneaux mais ne comprend pas leur nature à cause de la trop faible résolution de sa lunette (grossissement de 20)<ref name="HistoricalBackground">Modèle:Lien web.</ref>,<ref name="PioneerEncounter">Modèle:Ouvrage.</ref> : il les voit et les dessine comme deux très larges lunes entourant Saturne<ref name="briefastronomical" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Dans une lettre, il décrit la planète comme Modèle:Citation<ref group=alpha>Modèle:Citation étrangère - Galilée, 1610 (rapporté en anglais par Deiss et Nebel)</ref>,<ref name="PretendedGalileo" />,<ref name="LoseRings">Modèle:Lien web.</ref>.
En 1612, la Terre passant dans le plan des anneaux Modèle:Incise, ceux-ci disparaissent de sa vue : cela le surprend mais lui permet de comprendre que Saturne est en réalité un corps unique<ref name="PretendedGalileo" /> ; il est par ailleurs le premier de l'histoire à avoir observé cet événement astronomique<ref name="HistoricalBackground" />. Il ne comprend toutefois pas l'origine de cette disparition, et écrit même, en référence à l'origine mythologique du nom de l'astre, que Saturne aurait Modèle:Citation<ref group=alpha>Modèle:Citation étrangère - Galilée, 1612 (rapporté en anglais par Deiss et Nebel)</ref>,<ref name="PretendedGalileo" />,<ref name="FourCenturies">Modèle:Article.</ref>. Puis, en 1613, ils réapparaissent sans que Galilée ne puisse émettre non plus une hypothèse quant à ce qu'il observe<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
En 1616, il dessine à nouveau les anneaux, cette fois-ci comme des anses autour de la planète<ref name="briefastronomical" />. Il écrit alors : Modèle:Citation<ref group=alpha>Modèle:Citation étrangère - Galilée, 1616 (rapporté par Calvin J. Hamilton)</ref>,<ref name="HistoricalBackground" />,<ref name="FourCenturies" />.
En 1655, Christian Huygens, disposant d'un télescope avec un grossissement de 50, découvre près de Saturne un astre qui sera nommé plus tard Titan<ref name="HistoricalBackground" />. Par ailleurs, il postule pour la première fois que Saturne serait entourée d'un anneau solide, formé de Modèle:Citation<ref name="HistoricalBackground" />,<ref name="Huygens">Modèle:Lien web.</ref>. Trois ans plus tard, dans son livre Systema Saturnium, il explique le phénomène de disparition des anneaux observé auparavant par Galilée<ref name="HistoricalBackground" />,<ref name="Huygens" />,<ref name="FourCenturies" />. En 1660, Jean Chapelain spécule que ces anneaux seraient composés d'un très grand nombre de petits satellites, ce qui passe inaperçu car la majorité des astronomes pensent alors que l'anneau est solide<ref name="HistoricalBackground" />.
En 1671 et 1672, pendant un phénomène de disparition des anneaux, Jean Dominique Cassini découvre Japet puis Rhéa, les deux plus grandes lunes de Saturne après Titan<ref name=":16" />. Plus tard, en 1675 et 1676, il détermine que l'anneau est composé de plusieurs anneaux, séparés par au moins une division<ref name="LoseRings" />,<ref name="PioneerEncounter" /> ; la plus large d'entre elles Modèle:Incise sera plus tard nommée la division de Cassini d'après lui. Finalement, il découvre en 1684 deux nouvelles lunes : Téthys et Dioné<ref name=":16" />,<ref name="HistoricalBackground" />. Il nomme alors les quatre lunes découvertes Sidera Lodoicea (« les étoiles de Louis ») en l'honneur du roi de France Modèle:Souverain2<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Aucune autre découverte d'importance n'est faite pendant un siècle jusqu'aux travaux de William Herschel Modèle:Incise. En 1780, il rapporte un trait noir sur l'anneau B, une division qui est probablement la même que celle observée par Johann Franz Encke en 1837 et qui prendra le nom de ce dernier en tant que division d'Encke. En 1789, lors d'une disparition des anneaux, il identifie deux autres lunes : Encelade et Mimas<ref name=":16" />. Cette observation lui permet de plus de confirmer que la planète est aplatie aux pôles, ce qui était seulement suspecté auparavant, et de faire la première estimation de l'épaisseur des anneaux, à environ Modèle:Unité<ref name="HistoricalBackground" />. Finalement, il détermine en 1790 la période de rotation des anneaux comme étant de Modèle:Heure, une valeur très proche de la réalité<ref name="HistoricalBackground" />. Pierre-Simon de Laplace, avec les lois de Kepler, fournit ensuite une première estimation de la distance de la planète au Soleil à Modèle:Unité. Aussi, à partir de sa taille apparente, il évalue le diamètre de la planète à Modèle:Unité et le diamètre des anneaux à Modèle:UnitéModèle:Sfn.
En 1848, William Cranch Bond et son fils George Phillips Bond observent pour la première fois Hypérion, un satellite en résonance orbitale avec Titan, découverte également réalisée indépendamment deux jours plus tard par William Lassell Modèle:Incise<ref name=":16" />. L'année suivante, Edouard Roche suggère que les anneaux se seraient formées quand un satellite aurait approché Saturne et qu'il se serait décomposé à cause des forces de marées<ref name="HistoricalBackground" /> ; un concept qui prendra ensuite le nom de limite de Roche<ref name="LoseRings" />.
Dans les années 1850, plusieurs observations sont faites à travers l'anneau C, tout juste découvert par le père et le fils Bond, mettant à mal la théorie d'anneaux solides<ref name="HistoricalBackground" />. En 1859, James Clerk Maxwell publie son livre Modèle:Langue dans lequel il avance que les anneaux sont en réalité composés d'un Modèle:Citation, toutes orbitant autour de Saturne indépendamment ; ces travaux lui vaudront le prix Adams<ref name=":20">Modèle:Lien web.</ref>. Cette théorie est prouvée correcte en 1895 par des études spectroscopiques menées par James Keeler et William Campbell à l'observatoire Lick, dans lesquelles ils observent que les parties internes des anneaux orbitent plus rapidement que les parties externes<ref name="HistoricalBackground" />.
En 1872, Daniel Kirkwood parvient à définir que les divisions de Cassini et d'Encke sont en résonance avec les quatre lunes intérieures alors connues : Mimas, Encelade, Téthys et Dioné<ref name="HistoricalBackground" />.
Lors de la deuxième partie du Modèle:Lien siècleModèle:Vérification siècle, la photographie se développe et Saturne est alors une cible de choix : de nombreux astrophotographes allant de Warren de la Rue à John Rogers Commons en passant par les frères Paul-Pierre et Prosper-Mathieu Henry la prennent alors en image, le mérite de la première photographie réussie étant partagé entre Commons et les frères Henry<ref name="HistoricalBackground" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref name="PioneerEncounter" />.
En 1899, William Henry Pickering découvre Phoebé, un satellite irrégulier n'étant pas en rotation synchrone et ayant une orbite rétrograde<ref name=":16" />. Il s'agit du premier de ce type trouvé et, par ailleurs, il s'agit de l'unique lune de Saturne découverte depuis une observation terrestre sans profiter d'une disparition des anneaux<ref name="HistoricalBackground" />.
Au Modèle:Lien siècleModèle:Vérification siècle puis au Modèle:Lien siècleModèle:Vérification siècle, la majorité des informations concernant la planète sont ensuite connues grâce aux différentes missions d'exploration spatiale. Les événements où la Terre croise le plan des anneaux restent cependant utilisés pour l'observation terrestre<ref name="HistoricalBackground" />. Par exemple, en 1966, l'observatoire Allegheny photographie ce qui sera ensuite appelé l'anneau E et que les lunes Janus et Épiméthée sont découvertes<ref name=":16" /> ; puis, en 1979 et 1980, trois nouvelles autres le sont par des équipes distinctes : Télesto, Calypso et Hélène<ref name=":16" />. Le télescope spatial Hubble suit également l'activité du système saturnien en continu, renvoyant parfois des images remarquables comme un quadruple transit observé en 2009<ref name=":45" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Exploration
Survols
Dans le dernier quart du Modèle:S mini- siècleModèle:Vérification siècle, Saturne est visitée par trois sondes spatiales de la NASA qui réalisent un survol de celle-ci : Pioneer 11 en 1979, Voyager 1 en 1980 et Voyager 2 en 1981<ref name=":23" />,<ref name=":24">Modèle:Lien web.</ref>.
Après avoir utilisé l'assistance gravitationnelle de Jupiter, Pioneer 11 effectue le premier survol de Saturne en septembre 1979 et passe à environ Modèle:Unité du sommet des nuages de la planète, se glissant entre l'anneau interne et les couches hautes de l'atmosphère<ref name=":23" />,<ref name="InDepthPioneer" />. La sonde prend des photographies en basse résolution de la planète et de quelques-uns de ses satellites, bien que leur résolution soit trop faible pour discerner des détails de leur surface<ref name="InDepthPioneer" />. La sonde spatiale étudie également les anneaux de la planète, révélant le fin anneau F et confirmant l'existence de l'anneau E<ref name=":23" /> ; aussi, le fait que les divisions dans les anneaux sont montrées comme brillantes lorsque vues avec un angle de phase élevé par la sonde révèle la présence d'un matériau fin diffusant la lumière et qu'elles ne sont donc pas vides<ref name="InDepthPioneer" />. De plus, Pioneer 11 fournit de nombreuses données sur la magnétosphère et l'atmosphère de Saturne ainsi que la première mesure de la température de Titan à Modèle:Conversion<ref name="InDepthPioneer">Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Un an plus tard, en novembre 1980, Voyager 1 visite à son tour le système saturnien<ref name=":25">Modèle:Lien web.</ref>. La sonde renvoie les premières images en haute résolution de la planète, de ses anneaux et de ses lunes, dont Dioné, Mimas et Rhéa<ref name=":32">Modèle:Lien web.</ref>. Voyager 1 effectue également un survol de Titan, accroissant les connaissances sur l'atmosphère de cette lune, notamment qu'elle est impénétrable dans les longueurs d'onde visibles Modèle:Incise et la présence de traces d'éthylène et d'autres hydrocarbures<ref name=":32" />. Ce dernier survol a pour conséquence de profondément changer la trajectoire de la sonde et de l'éjecter hors du plan de l'écliptique<ref name=":25" />,<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.
Près d'un an plus tard, en août 1981, Voyager 2 poursuit l'étude<ref name=":25" />. Passant à Modèle:Nombre du centre de la planète le Modèle:Date-, elle prend des gros plans des lunes et apporte des preuves d'évolution de l'atmosphère et des anneaux grâce à ses caméras plus sensibles que les sondes précédentes<ref name=":25" />,<ref name=":33">Modèle:Lien web.</ref>. Malheureusement, pendant le survol, la plateforme de caméra orientable reste coincée pendant plusieurs jours, impliquant que certaines photographies ne peuvent pas être prises selon l'angle prévu et entraînant la perte d'une partie des données réalisées<ref name=":25" />. L'assistance gravitationnelle de Saturne est finalement utilisée pour diriger la sonde vers Uranus puis vers Neptune, faisant de cette sonde la première et la seule à avoir visité ces deux planètes<ref name=":25" />,<ref name=":33" />.
Le programme Voyager permet de nombreuses découvertes comme celle de plusieurs nouveaux satellites orbitant près ou dans les anneaux de la planète, dont Atlas et les satellites bergers Prométhée et Pandore (les premiers jamais découverts), ou de trois nouvelles divisions dans les anneaux, ensuite respectivement appelées Maxwell, Huygens et Keeler<ref name="HistoricalBackground" />,<ref name=":25" />. Par ailleurs, l'anneau G est découvert<ref>Modèle:Article.</ref> et des Modèle:Citation Modèle:Incise sont observées sur l'anneau B<ref name=":24" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
| Sonde | Date | Agence spatiale | Distance<ref group=alpha>Distance minimale du survol par rapport au centre de la planète.</ref> (km) | Principales réalisations |
|---|---|---|---|---|
| Modèle:DrapeauPioneer 11 | Modèle:Date- | NASA | 79 000 | Premier survol réussi de Saturne.
Découverte de l'anneau F. |
| Modèle:DrapeauVoyager 1 | Modèle:Date- | NASA | 184 300 | Premières images en haute résolution. |
| Modèle:DrapeauVoyager 2 | Modèle:Date- | NASA | 161 000 | Utilisation de l'assistance gravitationnelle de Saturne pour se rendre sur Uranus puis Neptune. |
Cassini–Huygens
Cassini-Huygens est une mission d'exploration du système saturnien de la NASA en collaboration avec l'Agence spatiale européenne et l'Agence spatiale italienne, intégrée au programme Flagship<ref name=":34">Modèle:Lien web.</ref>. Lancée le Modèle:Date, la sonde spatiale est composée de l'orbiteur Cassini développé par la NASA et de l'atterrisseur Huygens développé par l'ESA Modèle:Incise<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Elle se place en orbite autour de Saturne en juillet 2004, l’atterrisseur se posant sur Titan en janvier 2005 et l'orbiteur continuant son étude Modèle:Incise jusqu'au Modèle:Date où il se désintègre dans l'atmosphère de Saturne pour éviter tout risque de contamination des satellites naturels<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Huygens collecte des informations et réalise un flot de photographies durant la descente et après son atterrissage<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Malgré des problèmes de conception et la perte d'un canal de communication, l'atterrisseur parvient à se poser près d'un lac d'hydrocarbures pour y réaliser des mesures<ref name=":23" />.
Cassini continue quant à lui d'orbiter autour de Saturne et poursuit l'étude scientifique de la magnétosphère et des anneaux de Saturne, en profitant de ses passages à faible distance des satellites pour collecter des données détaillées sur ceux-ci et obtenir des images de qualité du système saturnien<ref name=":34" />.
En ce qui concerne les lunes de Saturne, Cassini permet d'affiner la connaissance de la surface de Titan Modèle:Incise et sur la composition de son atmosphère, de découvrir les geysers d'Encelade faisant d'elle un endroit propice à l'apparition de la vie<ref name="NASA-20140728">Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>, d'obtenir les premières images détaillées de Phœbé Modèle:Incise et de découvrir six nouvelles lunes nommées, parmi lesquelles Méthone et Pollux par exemple<ref name=":34" />.
L'orbiteur analyse en détail la structure des anneaux de Saturne, en photographiant même un nouveau auparavant inconnu situé à l'intérieur des anneaux E et G, et observe des formations étonnantes de l'atmosphère de la planète géante à ses pôles Modèle:Incise<ref name=":34" />. Par ailleurs, les données collectées sur les anneaux de Saturne au cours des dernières orbites permettent d'estimer leur âge : ceux-ci seraient apparus il y a moins de Modèle:Nb d'années et devraient disparaître d'ici Modèle:Nb d'années<ref name="LoseRings" />.
En somme, la sonde spatiale Cassini réalise au cours de sa mission Modèle:Nb autour de Saturne et effectue Modèle:Nb de Titan, Modèle:Unité et Modèle:Unité de la planète dans des conditions ayant permis d'effectuer des investigations poussées. Modèle:Nb de données scientifiques sont collectées et plus de Modèle:Nb sont prises. La mission Cassini-Huygens remplit tous ses objectifs scientifiques et est ainsi considérée comme un grand succès grâce aux nombreuses données de qualité produites<ref name=":0">Modèle:Ouvrage.</ref>.
Projets de missions après Cassini-Huyghens
Les projets d'exploration à l'aide d'une sonde spatiale d'une planète aussi lointaine que Saturne sont freinés par leur coût très élevé, à la fois technologique et en termes de ressources humaines. Les principaux facteurs limitants sont (1) la vitesse importante nécessaire à un engin spatial pour effectuer le trajet en un temps raisonnable, (2) la durée de la mission et (3) la nécessité de recourir à des sources d'énergie capables de compenser le rayonnement solaire plus faible comme des panneaux solaires photovoltaïques de très grande taille ou un générateur thermoélectrique à radioisotope<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
En 2008, la NASA et l'Agence spatiale européenne étudient la mission Titan Saturn System Mission (TSSM), comprenant un orbiteur ainsi qu'un atterrisseur et une montgolfière destinés à étudier Titan, mais ce projet est abandonné l'année suivante<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Une mission moins coûteuse dans le cadre du programme Discovery est aussi envisagée, Titan Mare Explorer (2011), mais n'est finalement pas retenue<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Cependant, devant l'intérêt scientifique de Saturne et de ses lunes (notamment Titan et Encelade qui pourraient abriter la vie), des successeurs à Cassini-Huygens sont proposés dans le cadre du programme New Frontiers de la NASA<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref name="VanKane20170810">Modèle:Lien web.</ref>. Ainsi, en 2017, cinq missions sont en cours d'évaluation<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref name="VanKane20170810" /> : un engin spatial qui effectuerait un sondage en plongeant dans l'atmosphère de Saturne (SPRITE)<ref>Modèle:Lien web.</ref>, deux missions qui analyseraient de manière précise les matériaux éjectés par les geysers d'Encelade en survolant cette lune à plusieurs reprises et détermineraient la présence éventuelle d'indices de formes de vie (ELSAH et ELF)<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Article.</ref> et enfin deux missions destinées à étudier en profondeur Titan, la première en orbite (Oceanus)<ref>Modèle:Article.</ref> et la deuxième, plus audacieuse sur le plan technique, au moyen d'un drone effectuant des vols de plusieurs dizaines de kilomètres à la surface de la lune en exploitant sa faible gravité et la forte densité de son atmosphère (Dragonfly)<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Finalement, seule la mission Dragonfly est sélectionnée en 2019 pour un départ prévu en 2026 et une arrivée sur Titan en 2034<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Dans la culture
Science-fiction
Saturne est présente dans de nombreuses œuvres de science-fiction et sa représentation a évolué en fonction des connaissances sur la planète. Parmi les premières œuvres touchant à la science-fiction évoquant Saturne se trouve notamment Micromégas (1752) de Voltaire<ref name=":29">Modèle:Lien web.</ref>. À l'époque, elle est la planète la plus éloignée du Soleil connue Modèle:Incise et sa structure gazeuse est inconnue. Ainsi, la planète est décrite comme solide et habitée par des géants de deux kilomètres de hauteur, ayant Modèle:Unité et une espérance de vie de Modèle:Unité ; le secrétaire de l'Modèle:Citation accompagne ensuite le personnage principal Micromégas sur Terre<ref name=":29" />,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Un siècle plus tard, dans Hector Servadac (1877), Jules Verne fait passer les aventuriers près de Saturne en chevauchant une comète<ref>Modèle:Lien web.</ref>. L'auteur la décrit et la dessine alors comme rocheuse avec une surface solide déserte et possédant Modèle:Unité et Modèle:Unité<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Après que la science moderne a révélé que la planète n'a pas de surface solide et que son atmosphère et sa température sont hostiles à la vie humaine, sa représentation évolue en conséquence. Aussi, ses anneaux planétaires et son vaste système de lunes deviennent un cadre plus courant pour la science-fiction, par exemple dans La Voie martienne (1952) d’Isaac Asimov<ref>Modèle:Lien web.</ref> ou dans La Zone du Dehors (2007) d'Alain Damasio<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Des villes flottantes dans l'atmosphère de Saturne sont également envisagées, comme dans Accelerando (2005) de Charles Stross<ref>Modèle:NooSFere édition.</ref>.
Au cinéma, elle est notamment représentée dans Beetlejuice (1988) de Tim Burton, où elle est peuplée de vers de sable gigantesques<ref>Modèle:Lien web.</ref>, ou sert de décor dans Interstellar (2014) de Christopher Nolan, la NASA ayant envoyé quatre astronautes près de la planète dans le but d’atteindre un trou de ver<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Musique
Modèle:Citation est le Modèle:5e de l'œuvre pour grand orchestre Les Planètes, composée et écrite par Gustav Holst entre 1914 et 1916<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>. Par ailleurs, Saturn est une chanson du groupe de rock américain Sleeping at Last<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Symbolisme
Son symbole « Modèle:Grossir », d'origine ancienne<ref>Modèle:Article.</ref> représenterait la faucille du dieu Saturne<ref>Modèle:Lien web.</ref> ou serait dérivé de la lettre grecque kappa minuscule, initiale du grec ancien Modèle:Langue<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>. Néanmoins, l'Union astronomique internationale recommande de substituer au symbole « Modèle:Grossir » l'abréviation Modèle:Citation, correspondant à la lettre latine S majuscule, initiale de l'anglais Modèle:Langue<ref>Modèle:Ouvrage, Modèle:P..</ref>.
Notes et références
Notes
Références
Voir aussi
Bibliographie
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage ;
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage.
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage
- Modèle:Ouvrage
Articles connexes
- Atmosphère de Saturne
- Anneaux de Saturne
- Exploration du système saturnien
- Lunes de Saturne dans la fiction
- Magnétosphère de Saturne
- Satellites naturels de Saturne
- Saturne dans la fiction
- Titan dans la fiction
Liens externes
Modèle:Méta bandeau{{#ifeq:|| {{#if:||}} |}}{{#if:||{{#switch:176439005
|oldid=
|XXXXXX=
|XXXXXXX=
|XXXXXXXX=
|#default={{#if:176439005||}}
}}
}}
.gif){kind=link}
_large.jpg){kind=link}
.jpg){kind=link}