Anneaux de Saturne
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Les anneaux de Saturne par rapport aux orbites de certains de ses satellites
Les anneaux de Saturne 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 (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, c'est-à-dire...) Saturne. À la différence des anneaux planétaires 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...).

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...) permanente : vagues, collisions, accumulations de matières.

Description

Bien qu'ils paraissent d'un seul tenant vu 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...), 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 et de poussière...) sont constitués d'innombrables particules, chacune sur une 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.) propre, de silicates, d'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion oxyde O2-.) 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...) et de particules de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) d'une taille variant du grain (En météorologie maritime: Un grain est un vent violent et de peu de durée qui s'élève soudainement et qui est généralement accompagné de précipitations. Il se produit...) de poussière à celle d'une petite automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre...). Deux théories principales ont été avancées pour en expliquer l'origine. La première, proposée par Édouard Albert Roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un assemblage de...) au XIXe siècle, propose que les anneaux proviennent d'une 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...) de Saturne dont l'orbite se serait trop rapprochée de la planète et qui aurait été mise en morceaux par les forces de marée (La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans causé par l'effet conjugué des forces de gravitation de la Lune et du Soleil.).

  • Une variation de cette 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 connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...) suppose que la lune a été désintégrée par l'impact d'une grosse comète (En astronomie, une comète est un petit astre brillant constitué de glace et de poussière du système solaire, dont l'orbite a généralement la forme d'une ellipse très allongée, et souvent accompagné...) ou d'un astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et qui, à la différence...).
  • La deuxième théorie propose que les anneaux n'ont jamais constitué une lune mais qu'ils sont les restes de la nébuleuse (Une nébuleuse (du latin nebula, « nuage ») désigne, en astronomie, un objet céleste d’aspect diffus...) planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....) qui a formé Saturne. Cette deuxième théorie n'est cependant plus vraiment retenue aujourd'hui, car on pense que les anneaux sont trop instables pour durer des milliards d'années (ordre de grandeur de l'âge du système solaire) et qu'ils ont une origine plus récente. Certains pensent même que les anneaux de Saturne que nous observons actuellement ne sont pas les seuls que la 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...) ait connu au cours de son histoire.

Depuis la Terre, trois anneaux peuvent être vus : deux anneaux proéminents (A et B) et un anneau plus faible. L'espace entre A et B est connu sous le nom de division de Cassini. L'anneau A est divisé par un espace moins visible nommé 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...) d'Encke (même s'il est probable qu'Encke ne l'a jamais observé). Les 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...) ont également détecté quatre autres anneaux considérablement moins visibles.

Les anneaux de Saturne s'étendent sur plus de 400 000 km, mais sont cependant très fins. À l'exception de l'anneau le plus externe, ils ne dépassent pas 1 km d'épaisseur. En fait, si les anneaux étaient compressés en un seul corps, celui-ci n'aurait pas plus de 100 km de 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...).

Des inhomogénéités radiales apparaissent parfois dans les anneaux. Leur origine est méconnue, mais on pense que le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la...) de Saturne en est la cause.

L'anneau F (L'anneau F est un anneau planétaire situé autour de Saturne.), l'un des plus externes, est une structure extrêmement complexe de plusieurs anneaux plus petits " noués " entre eux. L'origine de ces nœuds est inconnue mais est probablement gravitationnelle.

L'anneau E, le plus externe, s'étend sur 240 000 km et s'élargit progressivement après l'orbite d'Encelade jusqu'à avoir 60 000 km d'épaisseur.

Les anneaux de Saturne entretiennent des résonances complexes avec certains de ses satellites. Certains, nommés " satellites bergers " (Atlas, Prométhée et Pandore), sont clairement indispensables pour la stabilité des anneaux. Mimas semble responsable de la division de Cassini (La mission Cassini-Huygens est une mission spatiale automatique réalisée en collaboration par le Jet Propulsion Laboratory (JPL), l'Agence spatiale européenne (ESA) et...), Pan est situé à l'intérieur de la division d'Encke. Le système global est complexe et encore très méconnu.

Liste

Voici une liste des anneaux de Saturne, ainsi que des divisions qui les séparent, classés par rayon 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 ou en cabinet pendant une durée variable selon le...) croissant.

Nom Rayon interne
(km)
Rayon interne
(RS (1))
Rayon externe
(km)
Rayon externe
(RS (1))
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 des deux mesures d'un rectangle,...)
(km)
Épaisseur
(m)
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 de Guérin 74 510 1,236 74 658 1,239 148
Anneau C (2) 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 (3) 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 (4) 133 589 (5) 2,216 325
Division de Keeler (4) 136 530 (5) 2,265 35
R/2004 S 1 137 630 (5) 2,284  ?
R/2004 S 2 138 900 (5) 2,305  ?
Anneau F 140 180 (5) 2,326 30 - 500
Anneau G 170 000 2,82 175 000 2,90 5 000 105
Anneau E 181 000 3 483 000 8 302 000 107

(1) Rayon de Saturne (60 268 km)
(2) L'anneau C contient plusieurs petites divisions et de petits anneaux internes et excentriques, comme l'annelet de Titan (Cliquez sur l'image pour une description) (77 871 km de rayon) ou l'annelet de Maxwell (87 491 km de rayon).
(3) La division de Cassini contient l'annelet de Huygens, un petit anneau de 117 680 km de rayon.
(4) Division située à l'intérieur de l'anneau A.
(5) Rayon du centre, largeur inférieure à 1 000 km.

Sources : NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est...) et Planetary Rings Node.

Agitation des anneaux

Il règne dans les anneaux une agitation permanente : vagues, collisions, accumulations de matières.

La vie (La vie est le nom donné :) agitée des anneaux de Saturne a commencé à être étudiée depuis les missions américaines "Voyager". Les astronomes ont pu alors constater qu'ils étaient faits d'une multitude de sillons " à la manière d'un tissu en velours côtelé ".

Depuis juillet 2004, 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...) Cassini, en orbite 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 Erythrotriorchis,...) de Saturne, fournit des images époustouflantes de la planète et de son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les...). Selon les théories actuelles, l'effervescence dans les anneaux serait due à la cinquantaine de satellites de Saturne :

  • Certains sont situés à l'intérieur même des anneaux.
  • D'autres sont situés à l'extérieur, mais créent à longue distance et sur des temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) très longs, des vagues à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) des anneaux, selon le même principe que la vibration d'un tambour.
  • Quelques satellites sont situés entre les anneaux, et même s'ils sont pour la plupart des corps relativement petits — d'une centaine de kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la...) de long — ils seraient à l'origine de nombreuses perturbations des particules des anneaux.

La sonde Cassini est extrèmement importante dans la connaissance du mécanisme des anneaux et en particulier dans la rapidité de leur évolution. Par exemple, l'anneau F a été particulièrement étudié ; les effets de marée sont si forts qu'aucun satellite (Satellite peut faire référence à :) n'y survit et on n'y trouve que de fines particules. L'anneau F est entouré des satellites Prométhée et Pandore, surnommés satellites bergers car ils prennent en tenaille l'anneau F ce qui expliquerait sa finesse. Chaque quinze heures (L'heure est une unité de mesure  :), le satellite (Satellite peut faire référence à :) Prométhée se rapproche de l'anneau et y crée de véritables saignées en attirant à lui de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) par sa 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...). Il brise l'anneau et l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) de ces morceaux forme une spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle tourne autour.) 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 au-dessus de la...) qui s'étale dans tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) l'anneau. Phénomène encore plus curieux : la sonde Cassini a permis de mettre en évidence l'existence de satellites éphémères, toujours à l'intérieur de l'anneau F, qui disparaissent aussi rapidement qu'ils se forment.[1].

Les spokes

Les empreintes vu par la sonde Voyager 2, le 22 août 1981
Les empreintes vu par la sonde Voyager 2, le 22 août 1981

Lors du passage de la sonde spatiale (Une sonde spatiale est un vaisseau spatial non habité envoyé par l'homme pour étudier à plus ou moins grande distance les corps célestes se trouvant dans le système solaire (planète, lune, comète,...) Voyager 2 dans les années 1980, des taches (spokes en anglais) ont été photographiées. Il semblerait qu'elles apparaissent sur les anneaux le matin pour disparaître la nuit. On suppose que ce sont des tempêtes de poussières.

Jusqu'à maintenant (octobre 2005), l'origine exacte des spokes n'a pu être déterminée.

Notes et références

  1. Nature. 27 octobre 2005
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