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La découverte du monde > Le ciel |
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Située
à la limite de la visibilité à l'oeil nu, Uranus![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Une fois la surprise
passée, les astronomes ont mis en évidence le riche système
satellitaire de cette planète géante
Dates clés:1781 découverte d'Uranus par W. Herschel. |
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La
surprise du 13 mars
Quand Uranus ![]() Extrait du journal de W. Herschel, daté du 13 mars 1781. Source : Journal of the Royal astronomical Society of Canada, 1951. Laplace
et Méchain en déterminèrent,
les premiers, les éléments. En même temps, on se demanda
comment, étant donné qu'elle est visible à l'oeil
nu, elle n'avait pas été aperçue plus tôt et,
en feuilletant les anciens catalogues
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William
Herschel n'aurait lui-même rien remarqué d'anormal s'il avait
dirigé son télescope vers les Gémeaux onze jours plus
tôt. Le petit astre était alors, en effet, dans un de ses
points de station et son mouvement propre![]() Dans un courrier qu'il adresse à Herschel en 1784, pour lui annoncer son choix, Lalande écrit : "Nous avons fait graver un caractère pour votre planète; c'est un globe surmonté de la première lettre de votre nom". Puis, il ajoute : "Vous voilà associé malgré vous à toutes les divinités de l'antiquité". Suit alors l'explication du symbole choisi. Il apparaît ainsi que le globe désignait dans l'esprit de Lalande le dieu OuranosLe professeur Prosperin, à Upsala, proposa quant à lui ceux d'Astrée, Cybèle, Neptune. Une idée reprise par Lexell, à St Petersbourg, qui risqua même un compromis en avançant les noms de Neptune de George III ou Neptune de Grande-Bretagne. Bernoulli, à Berlin, suggéra les noms de Hypercronius et de Transaturnis. Lichtenberg, à Göttingen, lança pour sa part le nom d'Austräa, une déesse mentionnée par Ovide, mais que l'on assimile généralement à la constellation de la Vierge, ce qui risquait d'ajouter encore à la confusion du moment... Finalement, Bode, qui étant éditeur du Berliner Astronomisches Jahrbuch, se trouvait à ce titre en position de centraliser quantité de propositions faites en Allemagne, proposa le nom d'Uranus. Il fut aussitôt adopté à Vienne par Hell, qui le fit figurer dans les premières Éphémérides ![]() Encore un "système solaire" en miniature Herschel avait cru,
pendant quelques années, que, de même que Saturne ![]() Représentation du système d'Uranus en 1885. En attendant que l'exploration in situ
permette une nouvelle moisson, un autre satellite,, a encore été
découvert depuis le sol le 16 février 1948,
par Gerard Kuiper, sur une photographie prise
à l'observatoire Yerkes, près de Chicago. Neuf autre plaques
prises entre cette date et le 25 mars suivant ont permis à l'astronome
d'établir que cette lune avait une orbite plutôt circulaire
parcourue en 33 h 56 mn, sur le plan des autres satellites. Selon la tradition,
inaugurée par John
Herschel, pour les satellites découverts par son père
et qui veut que l'on donne aux satellites d'Uranus des noms tirés
de l'oeuvre de Shakespeare - c'est encore
le cas pour l'un des satellites de Lassell, Ariel, mais ce nom se trouve
aussi chez Pope, d'où provient le nom d'Umbriel,
absent chez Shakespeare... -, Kuiper a proposé d'appeler le nouvel
objet Miranda Mais c'est surtout la détection
des anneaux Mais rapidement,
des observations minutieuses d'autres occultations d'étoiles près
de la planète, conduites par l'équipe d'Elliot, toujours
depuis l'avion de la Nasa, ont permis détecter la présence
de neuf fins et très sombres anneaux autour d'Uranus, et d'en déterminer
les dimensions et l'inclinaison (avec des incertitudes pour l'anneau e).
Voici le tableau que produira Elliot l'année suivante, lors d'une
convention astronomique (le rayon est exprimé en kilomètres)
:
Dans la foulée,
André Brahic et Michel Hénon, ainsi que Boynton, Gold et
Dermott, et, l'année suivant Goldreich et d'autres, ont commencé
à étudier la dynamique de ces nouvelles structures. Ainsi
s'est ouvert un nouveau chapitre de l'astronomie planétaire, car,
alors que jusque là on ne voyait dans les anneaux de Saturne qu'un
singularité, la perspective était désormais inversée.
Les anneaux devenaient une caractéristique de toutes les planètes
géantes. En un peu plus d'une décennie les deux systèmes
d'anneaux déjà connus, et ceux qui entourent Jupiter et Neptune,
encore à découvrir, seront photographiés et étudiés
de près, d'abord depuis l'espace, et désormais aussi depuis
le sol grâce aux extraordinaires performances des détecteurs
infrarouges ![]() Quand Uranus prend des faux airs de Saturne... Image dans l'infrarouge, obtenue depuis le sol par le VLT. (Source : ESO ). |
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Dans la norme des planètes géantes En 1883, la planète avait présenté d'excellente conditions d'observation, et les astronomes en ont profité pour approfondir son étude. De 25 séries d'observations faites à Milan par Schiaparelli, du 12 avril au 7 juin 1883 (équatorial de 8 pouces = 218 mm), il a résulté que le diamètre équatorial de la planète, vu à la distance moyenne (19,1826 Unités astronomiques), était de 3"91 et le diamètre polaire de 3"556. D'avril à mai 1883, Young a fait, de son côté, à l'Observatoire de Princeton (New-Jersey), à l'aide du grand équatorial de 23 pouces (584 mm) d'autres mesures qui lui ont donné 4"280 pour le diamètre équatorial et 3"974 pour le diamètre polaire. Dans l'ensemble ces
résultats étaient en contradiction avec les observations
effectuées par Wilhelm Meyer en 1881
avec le réfracteur de 10 pouces de l'observatoire de Genève
et celle de Millosevich, à Rome, qui utilisait un équatorial
de 9 pouces (243 mm), et qui ne décelaient ni l'un ni l'autre le
moindre aplatissement, mais elles étaient en accord avec les mesures
effectuées précédemment par Maedler
et Safarik, et qui permettaient de déduire pour Uranus un aplatissement
polaire comparable à celui de Saturne. De plus l'orientation de
l'axe de rotation déduite était trouvée égale
à 197°. Une position qui confirme l'hypothèse (seulement
vérifiée au XXe
siècle) que le plan de l'équateur
d'Uranus coïncide à très peu près avec celui
dans lequel se meuvent ses satellites.
Études
spectroscopiques
D'autres spectres
seront obtenus par la suite, notamment par Alfred
Fowler, qui était l'assistant de Lockyer,
et Albert Taylor en 1889
(profils ci-dessus). Mais ce sont surtout ceux obtenus par Gerard
Kuiper en 1949 (ci-dessous)
et en 1955,
qui seront analysés et discutés en détail. L'astronome
avait constaté dans un premier temps la présence dans le
spectre de la planète de deux bandes correspondant à des
longueurs d'onde de proches de 7500 / 8270 angströms, puis deux autres
bandes ont également été mises en évidence.
Leur origine était assez mystérieuse. On s'attendait en particulier
à ce qu'elles puissent être attribuées à du
méthane. Mais elles n'ont pu être retrouvées sur des
spectres obtenus en laboratoire. En 1967,
de nouveaux travaux, dus cette fois Owen suggèrent que plusieurs
structures attribuables au méthane semblent pouvoir être reconnues,
dans une autre partie du spectre ![]() Spectre d'Uranus obtenu par Kuiper (en bas) comparé à ceux de l'hydrogène (en haut) et de l'azote liquide (au centre). Source G. Herzberg, ApJ, mai 1952. |
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Regards stratosphériques A l'occasion de son vol du 26-27 mars 1970, le Stratoscope II, télescope embarqué à bord d'un ballon, a pris 48 images d'Uranus qui ont montré son globe verdâtre et son assombrissement du centre vers les bords, comparable à celui des autres planètes géantes. Mais aucun détail éventuel des nuages n'est apparu. Un diamètre de 51 800 km (à 600 km près) et une aplatissement polaire de 0,01 est mesuré à cette occasion. Enfin, la densité calculée d'Uranus montre que la planète doit être plus riche en éléments lourds que Jupiter et Saturne. Quant aux autres résultats, qui concernaient la composition chimique de l'atmosphère, ils restaient problématique. La présence de méthane semblait effectivement possible. Mais une couche très épaisse d'hydrogène au-dessus de l'atmosphère a également été soupçonnée à partir de ces études. Il faudra finalement attendre 1972, et de nouveaux spectres obtenus à l'observatoire Lick, pour que la composition en méthane soit enfin définitivement admise, et que l'on puisse bien y voir l'origine des bandes découvertes par Kuiper.
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L'exploration
spatiale
Uranus a été approché par une unique sonde spatiale. Il s'agissait de Voyager 2, lancée le 20 août 1977 et qui s'est approchée à 81 500 km de la planète le 24 janvier 1986. A cette occasion, quantité de données ont été recueillies par les divers instruments embarqués. La rotation de la planète a ainsi pu être fixée à 17 heure et 14 minutes, et il est également apparu que la température des régions équatoriales est à peu près la même que celle des régions polaires, alors même que celle-ci, du fait de l'inclinaison à 89 de l'axe de rotation, reçoit plus de chaleur en provenance du Soleil. Une importante magnétosphère a été également mise en évidence, et s'est révélée inclinée d'une soixantaine de degrés. Une particularité à mettre ici aussi en rapport avec l'inclinaison de l'axe de rotation. Par ailleurs, 8 000 clichés ont été transmis. Ceux-ci, à l'instar de ceux transmis par le Stratoscope, n'ont montré que peu de détails sur la planète elle-même, qui est apparue comme un globe enveloppé d'une épaisse couverture nuageuse, uniformément bleu-vert, et ne révélant pratiquement aucun détail. La vingtaine taches observées dans les régions les plus australes (nuages composés apparemment de cristaux de glace de méthane) a mis en évidence des vents soufflant de 100 à 600 km/h. Plus tard, les télescopes terrestres au sol et le télescope spatial Hubble auront finalement une meilleure vision de cette atmosphère, donnant même accès partiellement à sa structure verticale. Mais se sont surtout des satellites, dont dix de plus ont été découverts, et des anneaux que proviennent les meilleures images et les découvertes les plus étonnantes. |
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