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Les anneaux de Saturne | ![]() |
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Les anneaux![]() ![]() ![]() Par la suite, il a semblé que deux autres anneaux quelquefois se partageaient temporairement en plusieurs anneaux concentriques. Des circonstances qui parfois laissaient croire encore au début du vingtième siècle qu'ils étaient formés d'une matière fluide, alors même que James Clerk Maxwell avait montré dès 1857 que les anneaux devaient être constitués de petits corps solides solides en orbite autour de Saturne, et circulant à des vitesses conformes, selon leur distance, aux lois de Kepler. Les sondes Voyager, qui ont approché Saturne au cours des années 1980, ont montré que ces anneaux, d'une épaisseur maximale d'un kilomètre, se constituent effectivement de milliers d'anneaux concentriques plus fins. Chaque anneau abrite des milliards de petits corps recouverts de givre. Les tailles de ces corps s’échelonnent d'un grain de poussière à celle d'un rocher de quelques dizaines de mètres. Dates clés : 1610 - Premières observations par Galilée. |
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Premières
observations
Les anneaux de Saturne, ou plutôt, comme on dira longtemps, l'anneau a été découvert, pendant l'été de 1610, par Galilée, à l'aide de la lunette grossissant une vingtaine de fois qu'il venait d'inventer et qui porte son nom. Saturne lui parait triple : vidi Saturnum triformem. Et il écrit au grand duc de Toscane : « Deux serviteurs assistent le vieux Saturne dans sa révolution et se tiennent constamment à ses côtés. »L'imperfection de sa lunette lui faisait voir deux masses lumineuses, deux anses ou deux étoiles latérales de part et d'autre du globe de Saturne. A la fin du mois de novembre 1612, ces deux appendices, dont l'éclat et les dimensions diminuaient depuis longtemps, disparaissent aux yeux de Galilée qui les cherché en vain pendant de longues nuits et, de guerre lasse, les abandonne en laissant espérer que leur disparition n'est que momentanée. De fait, il pourra
les revoir en 1616.
Mais curieusement, ils ont changé de forme. Ils ne sont plus ronds,
mais ressemblent désormais à deux demi ellipses. La planète
Saturne, en revanche, précise-t-il, reste parfaitement ronde.
Saturne dans ses
quartiers latins
Lorsque les anneaux
sont placés le moins obliquement par rapport à nous, que
l'ellipse, sous la forme de laquelle ils paraissent, est la plus ouverte;
alors le petit diamètre de cette ellipse égale, à
peu près, la moitié de son grand diamètre : les anneaux
surpassent un peu les bords de Saturne, dont le globe est inscrit dans
l'ellipse : et Saturne est alors nommé Saturnus elliptico-anfatus
plenus.
Lorsque ce petit diamètre est diminué de moitié, ou environ, de façon que le globe de Saturne surpasse l'ellipse de part et d'autre, on le nomme Saturnus spherico-anfatus. Lorsque le petit diamètre est diminué au point qu'on cesse d'apercevoir l'espace vide qui se trouve entre le globe de Saturne et son anneau; on le nomme Saturnus spherico-cuspidatus, ou Saturnus branchiatus. Enfin, lorsque l'anneau disparaît entièrement, la terminologie d'Hévélius y reconnaît Saturnus rotundus.
Derrière
les apparences...
« Annulo cingitur tenui, piano, nusquam cohaerente, ad eclipticam inclinato. »Huygens sera plus explicite en 1659, quand il publiera, dans son Systema Saturnium, en y donnant l'explication des apparences de cet astre : « Le globe de Saturne est entouré d'une bande opaque très mince, de forme circulaire, qui ne touche pas la planète et semble un prolongement de son équateur. Cet appendice annulaire accompagne la planète dans son mouvement de translation autour du soleil et nous montre sa face éclairée sous des inclinaisons variables qui modifient son aspect. Il est si mince que les anses formées de chaque côté disparaissent le jour où la terre se trouve dans son plan et reparaissent aussitôt qu'elle l'a dépassé. »C'est à Maraldi (Mémoires de l'Académie des Sciences, 1715) que l’on doit les premiers travaux sur les causes de ces différentes apparences. L’astronome a montré que c'est parce que le plan des anneaux est incliné d'environ 30 degrés par rapport à l'orbite de Saturne, soit de 31 degrés 20 minutes par rapport à l'écliptique ![]() 1) Lorsque Saturne est vers le vingtième degré de la ViergeLes observations de Lalande le 3 avril 1774, après celles de Maraldi, confirmeront cette façon de voir. Et de 1848 à 1852, Bond mesurera l'épaisseur de cet anneau pour en conclure qu'elle doit être moindre que 0,01". |
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Saturne,
combien de divisions?
Dès 1664,
Campani
note que la partie médiane de l'anneau est moins brillante que le
reste, mais ne va pas jusqu'à en déduire qu'il pourrait s'agir
de deux anneaux distincts. En 1665, William Ball (ou Balle), un des co-fondateurs
de la Royal Society
à Londres, semble avoir fait, lui,
ce constat. Mais il restera méconnu. Et cette découverte
sera généralement attribuée
Dominique
Cassini, qui reconnaît en 1675,
que l'appendice annulaire de Saturne est séparé en deux parties
concentriques par une ligne obscure nommée depuis Division de
Cassini : la partie intérieure lui semble fort claire, l'extérieure
un peu obscure, comme un cercle d'argent mat entouré d'un anneau
d'argent bruni. Selon l'habitude, on désigne la partie extérieure
par A, l'autre par B. Short y verra plusieurs
bandes concentriques; le 26 juin 1780,
sir W. Herschel reconnaît sur l'anse
occidentale une bande sombre invisible sur l'autre anse : elle disparaît
le 29 juin.
Struve a reconnu
que C est double : un trait noir invisible sur les deux anses le partage
en deux parties à peu près égales. En 1881
et 1882,
la division d'Encke est plus visible sur l'anse orientale que sur l'autre
pour Schiaparelli et Meyer. Perrotin,
Thollon,
Lockyer
voient cet anneau A divisé en trois zones concentriques séparées
par deux lignes sombres. En mars 1884,
Paul et Prosper Henry constataient la disparition
de la division d'Encke et l'apparition de deux nouvelles lignes, l'une
noire, près de la division de Cassini, l'autre lumineuse et étroite
entre ces deux divisions. De 1872
à 1884,
Trouvelot
a signalé sur l'anneau B trois couches concentriques de même
largeur, mais d'intensités lumineuses différentes et, de
plus, variables. Il a fait les mêmes remarques sur l'anneau C. Voici
les dimensions respectives de ces appendices d'après les mesures
de Struve en 1852
:
Voici trois séries
de mesures de distances au bord de la planète faites en 1854
et 1885 par O. Struve à Poulkova, et en 1884 par Meyer à
Genève (les mesures sont données en secondes d'arc (")):
En 2004, un autre anneau (ou un arc?), associé au satellite Atlas a été mis en évidence par la sonde cassini-Huygens. L'origine des anneaux Les observations de Struve, faites à trente et un ans d'intervalle avec le même instrument et avec le même grossissement, ont fortement suggéré des variations de largeur des anneaux. Jusque là, les astronomes étaient le plus souvent disposés à accepter l'opinion exprimée en 1789 par William Herschel, premier astronome à avoir mesuré l'épaisseur des anneaux qu'il estimait à 500 km, et selon laquelle les anneaux étaient des corps solides. Pour expliquer ces changements dans les dimensions et dans les intensités lumineuses, on va alors admettre l'hypothèse imaginée d'abord par Chapelain (1660), reprise par Cassini II, et soutenue ensuite par Laplace (1789), Le Verrier, Tisserand, Poincaré, R. Proctor et Maxwell (1848 / 1856). « Les anneaux sont formés d'une infinité de petits corpuscules indépendants, sortes d'astéroïdes circulant autour de Saturne dans des orbites propres et concentriques. Ces corps, se trouant par intervalles plus nombreux ou plus rares dans certaines régions et probablement doués de pouvoirs réflecteurs fort différents, expliquent parfaitement les variations de grandeur et d'éclat observées par les astronomes. »On connaît la théorie de Laplace sur la formation ![]() ![]() En 1895, J. E. Keeler, à l'observatoire Allegheny, montrera par des études spectroscopiques que les différentes parties des anneaux tournent à des vitesses différentes selon leur distance au centre de Saturne, et qui seraient celles de satellites placés sur les mêmes orbites. Cela constitue la première confirmation observationnelle du fait que les anneaux ne sont pas un corps solide. |
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