Saturne (planète)
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Saturne
Saturne : symbole astronomique
Caractéristiques orbitales
(Époque J2000.0)
Demi-grand axe 1 421 179 772 km
(9,53707032 ua)
Aphélie (L'aphélie est le point de l'orbite d'un objet (planète, comète, etc.) où il est le plus éloigné de l' étoile, autour duquel il tourne.) 1 503 983 449 km
(10,05350840 ua)
Périhélie (Le périhélie est le point de l'orbite d'un corps céleste (planète, comète, etc.) qui est le plus rapproché du Soleil (grec : helios) autour duquel il tourne.) 1 349 467 375 km
(9,02063224 ua)
Circonférence orbitale 5 684 719 086 km
(38 ua)
Excentricité (Cet article décrit l'excentricité en mathématiques et en psychologie.) 0,05415060
Période de révolution 10 757,7365 d
(29 a 165 d 11,68 h)
Période synodique 378,0944 d
Vitesse orbitale moyenne 9,6446 km/s
Vitesse orbitale maximale 9,137 km/s
Vitesse orbitale minimale 10,183 km/s
Inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence (généralement le plan de...) 2,48446°
Nœud ascendant 113,7153281104°
Argument du périhélie 338,71690°
Satellites 60 connus en avril 2007
Caractéristiques physiques
Rayon équatorial 60 268 km
(9,4492 Terres)
Rayon polaire 54 359 km
(8,5521 Terres)
Périmètre équatorial 378 675 km
Superficie (L'aire ou la superficie est une mesure d'une surface. Par métonymie, on désigne souvent cette mesure par le terme « surface » lui-même (par exemple,...) 4,3466×1010 km²
(83,703 Terres)
Volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) 8,2713×1014 km³
(763 Terres)
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...) 5,6846×1026 kg
(95,152 Terres)
Masse volumique (Pour toute substance homogène, le rapport de la masse m correspondant à un volume V de cette substance est indépendante de la quantité choisie : c'est une caractéristique du matériau appelée masse volumique: ) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de...) 0,6873×103 kg/m³
Gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) 8,96 m/s²
(0,914 g)
Vitesse de libération (La vitesse de libération (aussi appelée vitesse d'évasion, vitesse parabolique, vitesse de fuite, ou vitesse d'échappement, en anglais escape velocity) d'une planète est la vitesse qui, si elle est...) 35,5 km/s
Période de rotation (La période de rotation désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour faire un tour sur lui même. Par exemple, la Terre a une période de rotation...)
(jour sidéral)
0,444 d
(10 h 47 min 6 s)
Vitesse (On distingue :) de rotation
(à l'équateur)
34 821 km/h
Inclinaison de l'axe 26,73°
Albédo (L'albédo est le rapport de l'énergie solaire réfléchie par une surface sur l'énergie solaire incidente. On utilise une échelle graduée de 0 à 1, avec 0 correspondant au noir, pour un corps avec...) moyen 0,47
Température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...) de surface
  • Min. : 82 K=-191°C
  • Moy. : 143 K=-130 °C
  • Max. : ?
Caractéristiques de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :)
Pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) 1,40×105 Pa
Hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) H2 > 93 %
Hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des éléments....) He > 5 %
Méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à...) CH4 0,2 %
Vapeur () d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) H2O 0,1 %
Ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des nitrures d'hydrogène). C'est une molécule pyramidale à base trigonale : l'atome d'azote (N) est au sommet et les trois atomes...) NH3 0,01 %
Éthane C2H6 0,0005 %
Hydrure de phosphore (Le phosphore est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole P et de numéro atomique 15.) PH3 0,0001 %
Découverte
Découveur Inconnu
Date Antiquité

Saturne est la sixième planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique,...) du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit,...). C'est une planète géante gazeuse (Les géantes gazeuses sont les plus grandes des planètes. Elles sont dites gazeuses, par opposition aux planètes telluriques, en raison de l'épaisse atmosphère...), la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde...) en masse et en volume après Jupiter. Sa taille fait 700 fois la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son épaisseur, ou bien son...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...). Saturne est majoritairement formée d'hydrogène. Son nom vient du dieu romain Saturne.

Caractéristiques physiques

Masse et dimensions

Saturne a la forme d'un sphéroïde (Un sphéroïde ou ellipsoïde de rotation est une surface quadrique en 3 dimensions obtenue par rotation d'une ellipse autour d'un de ses axes principaux....) oblat : la planète est aplatie aux pôles et renflée à l'équateur. Ses diamètres équatoriaux et polaires diffèrent de près de 10 % (120 536 km pour le premier, 110 466 km pour le second), conséquence de sa rapide rotation sur elle-même et d'une composition interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital...) extrêmement fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu...). Les autres géantes gazeuses du système solaire (Jupiter, Uranus et Neptune) sont également aplaties, mais de façon moins marquée.

Saturne est la deuxième planète la plus massive (Le mot massif peut être employé comme :) du système solaire, 3,3 fois moins que Jupiter, mais 5,5 fois plus que Neptune et 6,5 fois plus qu'Uranus. En comparaison avec la Terre, Saturne est 95 fois plus massive. Son diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le...) étant environ 9 fois plus grand que celui de la Terre, on pourrait caser 760 corps de la taille de cette dernière dans le volume occupé par la géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux branches...) gazeuse.

Saturne est la seule planète du système solaire dont la masse volumique moyenne est inférieure à celle de l'eau : 0,69 g/cm³. Ce chiffre (Un chiffre est un symbole utilisé pour représenter les nombres.) masque d'énormes disparités dans la répartition de la masse à l'intérieur de la planète : si son atmosphère, essentiellement composée d'hydrogène, le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...) le plus léger, est moins dense que l'eau, son noyau l'est considérablement plus.

Composition

La haute atmosphère de Saturne (L’atmosphère de Saturne est, à l'instar des atmosphères des autres géantes gazeuses, composée principalement d'hydrogène et d'hélium.) est constituée à 93,2% de dihydrogène et à 6,7% d'hélium en terme de molécules de gaz (96,5% d'hydrogène et 3,5% d'hélium en terme d'atomes). Des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur...) de méthane, d'éthane, d'ammoniac, d'acétylène et de phosphine ont également été détectées[1]. Les nuages les plus en altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition de...) sont composés de crystaux d'ammoniac, tandis que les nuages plus bas semblent être constitués soit de sulfure (En chimie, un sulfure est un composé chimique ou la combinaison de soufre avec un degré d'oxydation de -2, avec un autre élément chimique ou un de...) d'ammonium (NH4SH) ou d'eau[2]. Comparativement à l'abondance des éléments du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique,...), l'atmosphère de Saturne est significativement pauvre en hélium.

La quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) d'éléments plus lourds que l'hélium n'est pas connue avec précision, mais on suppose que leurs proportions correspondent aux abondances initiales lors de la formation du système solaire. La masse totale de ces éléments est estimée à 19 à 31 fois celle de la Terre, une fraction significative étant située dans la région du noyau de Saturne[3].

Structure interne

La structure interne de Saturne serait similaire à celle de Jupiter, avec un noyau rocheux de silicates et de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans...), entouré d'une couche d'hydrogène métallique, puis d'hydrogène liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.), puis enfin d'hydrogène gazeux. Des traces de glaces diverses seraient également présentes. Les transitions entre ces différentes couches seraient progressives et la planète ne comporterait pas de surface à proprement parler. La région du noyau possèderait entre 9 et 22 fois la masse de la Terre[4].

Saturne a une température interne très élevée, atteignant probablement 12 000 K dans le noyau, et dégage plus d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) qu'elle n'en reçoit du Soleil. La plupart de cette énergie provient d'un effet de compression gravitationnelle (mécanisme de Kelvin-Helmholtz), mais cet effet ne suffit pas à lui seul à expliquer la production thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid,...). Une explication proposée serait une " pluie " de gouttelettes d'hélium dans les profondeurs de Saturne, dégageant de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) par friction en tombant dans une mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) d'hydrogène plus léger[réf. nécessaire].

Atmosphère

De manière similaire à Jupiter, l'atmosphère de Saturne est organisée en bandes parallèles, même si ces bandes sont moins visibles et plus larges près de l'équateur. En fait, le système nuageux de Saturne ne fut observé pour la première fois que lors des missions Voyager. Depuis, les télescopes terrestres ont fait suffisamment de progrès pour pouvoir suivre l'atmosphère saturnienne et les caractéristiques courantes chez Jupiter (comme les orages ovales à longue durée de vie) ont été retrouvées chez Saturne. En 1990, le télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour...) a observé un énorme nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la...) blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux...) près de l'équateur de Saturne qui n'était pas présent lors du passage des sondes Voyager (Voyager 1 et 2 sont des sondes spatiales ayant réalisé depuis 1977 une moisson d'observations astronomiques qui ont plus d'une fois mis en question les théories planétologiques au cours d'une épopée...). En 1994, un autre orage (Un orage, de l'ancien français ore qui signifiait vent, est une perturbation atmosphérique d'origine convective associée à un type de nuage...) de taille plus modeste a été observé.

Le nuage de 1990 est une exemple de grande tache blanche, un phénomène saturnien éphémère qui se reproduit environ tous les 30 ans. Des grandes taches blanches ont été observées en 1876, 1903, 1933 et 1960. Si la périodicité se maintient, une autre tempête (Une tempête est un phénomène météorologique violent à large échelle dite synoptique, avec un diamètre compris en général entre 200 à 1 000 km, caractérisé par...) devrait se produire vers 2020[5].

Dans les images transmises par la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in situ (champs...) Cassini, l'atmoshpère de l'hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) apparaît bleue, de façon similaire à celle d'Uranus. Cette couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) est probablement causée par diffusion Rayleigh (La diffusion Rayleigh est un mode de diffusion des ondes (par exemple électromagnétiques ou sonores) dont la longueur d'onde est très supérieure à la taille des...).

L'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit par...) infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des...) a montré que Saturne possède un vortex polaire chaud, le seule phénomène de ce type connu dans le système solaire.

Un système ondulatoire hexagonal existe autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) du pôle nord (Le pôle Nord géographique terrestre, ou simplement pôle Nord, est le point le plus septentrional de la planète Terre. Il est...), vers 78° de latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.). Il a été remarqué pour la première fois lors du passage des sondes Voyager[6], [7]. Les bords de l'hexagone (Un hexagone (du grec hexi = six et gonia = angle) est un polygone à six sommets et six côtés. Les angles internes d'un hexagone régulier sont tous de 120° et ses côtés sont de même mesure. Les...) mesurent environ 13 800 km. La structure tourne sur elle-même avec une période de 10h 39m 24s. Le système ne se décale pas en longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).) comme les autres structures nuageuses de l'atmosphère visible. Son origine n'est pas connue. La plupart des astronomes semblent penser qu'il s'agit d'un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut...) d'ondes stationnaires. Parmi les autres théories, il pourraient s'agir d'un type inconnu d'aurore polaire (Une aurore polaire (également appelée aurore boréale dans l'hémisphère nord et aurore australe dans l'hémisphère sud) est un phénomène lumineux caractérisé par des sortes de voiles extrêmement colorés dans le ciel nocturne.)[8]. Des formes polygones ont été reproduites en laboratoire à l'intérieur de seaux de fluides en rotation[9].

Les images prises par le télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le télescope spatial présente l'avantage par rapport à son homologue terrestre de ne pas...) Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre...) indique la présence au pôle sud (Le pôle Sud est le point le plus au sud de la surface de la Terre, diamétralement opposé au pôle Nord. Il est situé sur le continent Antarctique.) d'un courant-jet, mais pas d'un vortex polaire ou d'un système hexagonal analogue[10]. Cependant, la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale...) a signalé en novembre 2006 que Cassini a observé une tempête analogue à un ouragan, stationnant au pôle sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), et qui possède un œil clairement défini[11]. Il s'agit du seul œil jamais observé sur une autre planète que la Terre[12].

Magnétosphère (La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans lequel les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ magnétique.)

Le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la...) de Saturne est plus faible que celui de Jupiter (mais néammoins plus intense que celui de la Terre) et sa magnétosphère est plus petite[13].

Rotation

Animation du système nuageux polaire hexagonal.
Animation (L'animation consiste à donner l'illusion du mouvement à l'aide d'une suite d'images. Ces images peuvent être dessinées, peintes, photographiées, numériques, etc.) du système nuageux polaire hexagonal.

L'atmosphère de Saturne subissant une rotation différentielle (La rotation différentielle s'observe lorsque la vitesse angulaire d'un corps en rotation varie selon la latitude du point considéré ou sa distance par rapport à l'axe de rotation. Ceci indique que ce corps n'est pas solide.), plusieurs systèmes ont été définis, avec des périodes de rotation propres (un cas similaire à celui de Jupiter) :

  • Le premier système a une période de 10 h 14 min 00 s et concerne la zone équatoriale, qui s'étend entre le bord nord de la ceinture équatoriale méridionale et le bord sud de la ceinture équatoriale boréale.
  • Le deuxième système concerne toutes les autres latitudes et possède une période de 10 h 39 min 24 s.
  • Le troisième système, basé sur la rotation des émissions radio de Saturne, possède une période de 10 h 39 min 22,4 s.

Ce dernier système, mesuré lors du passage des sondes Voyager, était celui généralement utilisé pour parler de la rotation de la planète. Cependant, lors de son approche de Saturne en 2004, la sonde Cassini mesura que la période de rotation radio s'était légèrement accrue, atteignant 10 h 45 min 45 s (± 36 s)[14]. La cause exacte du changement n'est pas connue.

En mars 2007, il a été annoncé que la rotation des émissions radio ne rend pas compte de la rotation de la planète, mais est causée par des mouvements de convection (La convection est un mode de transfert de chaleur où celle-ci est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres) par au moins un fluide. Ainsi durant la cuisson des...) du disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus...) de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait...) entourant Saturne, lesquels sont indépendants de la rotation. Les variations de période pourraient être causés par les geysers de la lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la...) Encelade. La vapeur d'eau émise en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) saturnienne se chargerait élecriquement et pèserait sur le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique de la planète, ralentissant sa rotation par rapport à celle de Saturne. Si ce point (Graphie) est vérifié, on ne connaît aucune méthode fiable pour déterminer la période de rotation réelle du noyau de Saturne[15], [16], [17], [18].

Anneaux planétaires

Les anneaux de Saturne par rapport aux orbites de certains de ses satellites
Les anneaux de Saturne (Les anneaux de Saturne sont les anneaux planétaires les plus importants du système solaire, situés autour de la géante gazeuse Saturne. Constitués d'innombrables particules de glace...) par rapport aux orbites de certains de ses satellites

Les anneaux de Saturne sont un des spectacles les plus remarquables du système solaire et constituent la caractéristique principale de la planète Saturne. À la différence de ceux des autres géantes gazeuses, ils sont extrêmement brillants (albédo de 0,2 à 0,6) et peuvent être vus à l'aide de simples jumelles (On désigne par le terme jumelles un dispositif optique binoculaire grossissant destiné à l'observation d'objets à distance, constitué de deux lunettes symétriques montées en parallèle.).

Il y règne une agitation (L’agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs pour rendre une ou plusieurs de ces caractéristiques homogènes....) permanente : vagues, collisions, accumulations de matières.

Caractéristiques des anneaux et des divisions de Saturne
Nom Rayon interne Rayon externe Largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur est la plus petite...)
(km)
Épaisseur
(m)
km RS km RS
Anneau D (L'anneau D est un anneau planétaire situé autour de Saturne, le plus interne des anneaux de cette planète.) 66 900 1,110 74 510 1,236 7 610  ?
Division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce nombre" est la réciproque de la fonction...) de Guérin 74 510 1,236 74 658 1,239 148
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 (La division de Cassini est un espace situé entre les anneaux A et B de la planète Saturne. Elle a été découverte en 1675 par l'astronome Jean-Dominique Cassini. Située à 122 340 km du centre de Saturne, elle...) 117 500 1,95 122 200 2,03 4 700
Anneau A 122 170 2,027 136 775 2,269 14 605 20-40
Division d'Encke 133 589 2,216 325
Division de Keeler 136 530 2,265 35
R/2004 S 1 137 630 2,284  ?  ?
R/2004 S 2 138 900 2,305  ?  ?
Anneau F (L'anneau F est un anneau planétaire situé autour de Saturne.) 140 180 2,326 30-500  ?
Anneau G 170 000 2,82 175 000 2,90 5 000 1×105
Anneau E 181 000 3 483 000 8 302 000 1×107

Satellites

Cette photo couleur est un assemblage de clichés de Voyager 2 depuis une distance de 21 millions de km. Trois satellites de Saturne sont visibles à gauche ; de haut en bas : Téthys (1050 km de diamètre), Dioné (1120 km), et Rhéa (1530 km). L'ombre de Téthys forme un point noir sur la planète.
Cette photo couleur est un assemblage de clichés de Voyager 2 depuis une distance de 21 millions de km. Trois satellites de Saturne sont visibles à gauche ; de haut en bas : Téthys (1050 km de diamètre), Dioné (1120 km), et Rhéa (1530 km). L'ombre (Une ombre est une zone sombre créée par l'interposition d'un objet opaque (ou seulement partiellement opaque) entre une source de lumière et la surface sur laquelle se réfléchit cette lumière. Elle se matérialise...) de Téthys forme un point noir sur la planète.

Saturne possède un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de satellites naturels. Il est difficile de dire combien, dans la mesure où tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) morceau de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) des anneaux est techniquement un satellite (Satellite peut faire référence à :) et qu'il n'est pas possible de faire la distinction entre une grande particule et une petite lune.

En mai 2007, 59 satellites avait été identifiés, ainsi que 3 autres corps qui pourraient n'être que des amas dans les anneaux. 48 satellites ont été confirmés et nommés.

La plupart des lunes connues sont petites : 31 mesurent moins de 10 km de diamètre, et 13 autres moins de 50 km[19]. Seuls sept sont suffisamment massifs pour avoir pu prendre la forme de sphéroïdes sous leur propre gravité. Titan (Cliquez sur l'image pour une description), le plus grand d'entre eux, plus grand que Mercure ou Pluton (Pluton, dont la désignation officielle est (134340) Pluton, est la deuxième plus grande planète naine connue du système solaire et le 10e plus grand astre connu orbitant le...), est le seul satellite (Satellite peut faire référence à :) du système solaire à posséder une atmosphère dense.

Tous les satellites pour lesquels la période de rotation est connue, à l'exception de Phœbé et d'Hypérion, sont synchrones. Les orbites des trois paires Mimas-Téthys, Encelade-Dioné et Titan-Hypérion sont en résonance : Mimas et Téthys sont en résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres....) 1:2 (la période de révolution (La période de révolution, est le temps mis par un astre pour accomplir sa trajectoire, ou révolution, autour d’un autre astre. Comme une planète autour...) de Mimas est exactement la moitié de celle de Téthys) ; Encelade et Dioné sont également en résonance 1:2 ; Titan et Hypérion sont en résonance 3:4.

Traditionnellement, la plupart des lunes de Saturne ont été nommées d'après des Titan de la mythologie grecque.

Historique

Observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) pré-télescopiques

Saturne est une des cinq planètes visibles à l'œil nu la nuit et elle est connue et observée depuis l'Antiquité.

Observations télescopiques terrestres

En 1610, Galilée (Galilée ou Galileo Galilei (né à Pise le 15 février 1564 et mort à Arcetri près de Florence, le 8 janvier 1642) est un physicien et astronome italien du XVIIe siècle,...), en braquant son télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la...) vers Saturne, en observe les anneaux mais ne comprend pas ce qu'il en est, décrivant que la planète aurait des " oreilles ". En 1612, la Terre passant dans le plan des anneaux, ceux-ci disparaissent. En 1613, ils réapparaissent sans que Galilée puisse émettre une hypothèse quant à ce qu'il observe[20].

En 1656, Christiaan Huygens, en utilisant un télescope bien plus puissant, comprend que la planète est en réalité entourée d'un anneau, qu'il pense être solide. Il découvre aussi un autre astre près de Saturne qui sera nommé plus tard Titan.

In 1675, Jean-Dominique Cassini détermine que l'anneau est composé de plusieurs petits anneaux, séparés par des divisions ; la plus large d'entre elles sera plus tard appelée la division de Cassini.

In 1859, James Clerk Maxwell démontre que les anneaux ne peuvent pas être solides. Il émet l'hypothèse qu'il sont constitués d'un grand nombre de petites particules, toutes orbitant Saturne indépendamment[21]. La théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une...) de Maxwell fut prouvée corecte en 1895 par des études spectroscopiques menées par James Keeler à observatoire Lick.

Sondes spatiales

Survols

Dans la dernière moitié du XXe siècle, Saturne fut visitée par plusieurs sondes spatiales, Pioneer 11 (La sonde Pioneer 11 fut lancée environ un an après sa grande sœur Pioneer 10 le 5 avril 1973 par la fusée Atlas/Centaur/TE364-4. Elle avait eu pour mission de survoler et photographier Jupiter. Ensuite, elle dut...) en 1979, Voyager 1 (Voyager 1 est la première des deux sondes du programme Voyager lancées en 1977. Sa mission principale était d'étudier les planètes...) en 1980 et Voyager 2 en 1981.

Pioneer 11 passa à 20 000 km des nuages de Saturne en septembre 1979. La sonde prit des photographies en basse résolution de la planète et de quelques uns de ses satellites, lesquelles n'étaient pas assez bonnes pour distinguer des caractéristiques de leur surface. Elle étudia étalement les anneaux, découvrit l'anneau F et le fait que les divisions ne sont pas vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.). Pioneer 11 mesura également la température de Titan.

En novembre 1980, Voyager 1 visita le système. La sonde renvoya les premières images en haute résolution de la planète, de ses anneaux et de ses satellites. Les surfaces de plusieurs lunes furent vues pour la première fois. Voyager 1 effectua un survol de Titan, accroissant les connaissances sur l'atmosphère de la lune. Cependant, elle prouva également que cette atmosphère était imperméable aux longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) de la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.). Le survol éjecta la sonde hors du plan du système solaire.

En août 1981, Voyager 2 continua l'étude de Saturne. Elle prit plus de gros plans des lunes, ainsi que des preuves d'évolution de l'atmosphere et des anneaux. Malheureusement, pendant le survol, la plateforme de caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) orientable resta coincé pendant deux jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les...) et certaines photographies ne purent être prises. La gravité de Saturne fut utilisée pour diriger la sonde vers Uranus.

Les sondes découvrirent et confirmèrent plusieurs satellites orbitant près ou à l'intérieur des anneaux de Saturne. Elle découvrirent également la division de Maxwell et la division de Keeler.

Résumé des survols
Sonde Date Distance (km)
Pioneer 11 1 septembre 1979 21 000
Voyager 1 12 novembre 1980 124 000
Voyager 2 25 août 1981  ?

Cassini

La sonde Cassini-Huygens (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence...) s'est placée en orbite autour de Saturne le 1er juillet 2004 afin d'étudier le système saturnien, avec une attention particulière pour Titan. En juin 2004, elle effectua un survol de Phœbé.

L'orbiteur (Dans le domaine de l'astronautique, un orbiteur est un vaisseau satellisé autour d'une planète. Plus précisément, il est utilisé pour...) réalisa deux survols de Titan avant de larguer la sonde Huygens le 25 décembre 2004. Huygens descendit à la surface de Titan le 14 janvier 2005, transmettant un flot de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire,...) pendant la descente et après l'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions...). Pendant l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) 2005, Cassini effectua plusieurs autres survols de Titan et d'autres satellites.

Le 10 mars 2006, la NASA annonça que Cassini avait mis en évidence des réservoirs d'eau liquide s'échappant en geyser (Un geyser est un type particulier de source d'eau chaude qui jaillit par intermittence en projetant à haute température et à haute pression de l'eau et de la vapeur. Le terme...) sur Encelade[22].

Le 20 septembre 2006, Cassini photographia un anneau planétaire (Un anneau planétaire est un anneau composé de poussières et d'autres petites particules orbitant autour d'une planète dans une région en forme de disque plat. Les anneaux...) non encore découvert, en dehors des anneaux principaux et à l'intérieur des anneaux E et G[23].

En juillet 2006, Cassini détecta la première preuve de lacs d'hydrocarbures près du pôle nord de titan, ce qui fut confirmé en janvier 2007. En mars 2007, de nouvelles images du pôle mirent en évidence des mers d'hydrocarbures, la plus grande ayant presque la taille de la mer Caspienne (La mer Caspienne est une mer intérieure de l' Asie. Elle est bordée par la Russie (avec le Daguestan, la Kalmoukie et l'oblast d'Astrakhan), l'Azerbaïdjan, le...)[24].

La mission principale de la sonde doit s'achever en 2008, après 74 orbites autour de Saturne. Il est probable que la mission soit étendue au moins une fois.

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