Ces anneaux sont constitués de poussières et non de glace comme c'est le cas des Anneaux de Saturne. Ils sont également extrêmement sombres, avec un Albédo de l'ordre de 0,05.
Il existe également un anneau externe extrêmement ténu et distant qui tourne autour de Jupiter en sens rétrograde. Son origine est incertaine mais pourrait provenir de poussière interplanétaire capturée.
Jupiter possède un champ magnétique, 14 fois plus puissant que celui de la Terre, allant de 4,2
à l'équateur à 10 à 14 G aux pôles, ce qui en fait le plus intense du système solaire (à l'exception des
). Il proviendrait des mouvements de la couche d'hydrogène métallique qui, par sa rotation rapide (Jupiter fait un tour sur lui-même en moins de dix heures), agit comme une immense
. La
de la planète correspond à la région où le champ magnétique de Jupiter est prépondérant.
Orbite et rotation
La distance moyenne entre Jupiter et le
Soleil est de 778 000 000 km (environ 5,2 fois la distance moyenne entre la Terre et le Soleil) et la planète complète une
Orbite en 11,86 ans. L'orbite de Jupiter est
inclinée de 1,31° par rapport à celle de la Terre. Du fait d'une excentricité de 0,048, la distance entre Jupiter et le soleil varie de 75 000 000 km entre le
Périhélie et l'
Aphélie.
, L'Inclinaison de l'axe de Jupiter est relativement faible : seulement 3,13°. En conséquence, la planète ne connaît pas de changements Saisonniers significatifs.
La rotation de Jupiter est la plus rapide du système solaire : la planète effectue une rotation sur son axe en un peu moins de 10 heures ; Cette rotation produit une accélération centripète à l'équateur, y conduisant à une accélération nette de 23,12 m/s² (la gravité de surface à l'équateur est de 24,79 m/s²). La planète a ainsi une forme oblongue, renflée à l'équateur et aplatie aux pôles, un effet facilement perceptible depuis la Terre à l'aide d'un télescope amateur. Le diamètre équatorial est 9 275 km plus long que le diamètre polaire.
Jupiter n'étant pas un corps solide, sa haute atmosphère subit un processus de rotation différentielle. La rotation de la haute atmosphère jovienne est environ 5 minutes plus longue aux pôles qu'à l'équateur. En conséquence, trois systèmes sont utilisés comme référentiel, particulièrement pour tracer les mouvements de caractéristiques atmosphériques. Le premier système concerne les latitudes entre 10° N et 10° S, le plus court, avec une période de 9 h 50 min 30,0 s. Le deuxième système s'applique aux latitudes au nord et au sud de cette bande, d'une période de 9 h 55 min 40,6 s. Le troisième système fut initialement défini par les radio-astronomes et correspond à la rotation de la magnétosphère de la planète : sa période est la période « officielle », 9 55 min 30 s.
Satellites naturels
Article détaillé : .Généralités
En mai 2007, on connaissait 63
satellites naturels de Jupiter. Quatre sont de grands satellites, connus depuis plusieurs siècles et regroupés sous la dénomination de «
lunes galiléennes » :
Io,
Europe,
Ganymède et
Callisto. Les 59 autres satellites sont nettement plus petits et tous irréguliers ; 12 possèdent une taille encore significative (plus de 10 km de diamètre), 25 entre 3 et 10 km de diamètre et 22 autres entre 1 et 2 km de diamètre.
Les 16 satellites principaux ont été nommés d'après les conquêtes amoureuses de Zeus, l'équivalent grec du dieu romain Jupiter.
Lunes galiléennes
Article détaillé : . En 1610, Galileo Galilei découvrit les quatre plus importants satellites de Jupiter, les lunes galiléennes. C'était la première observation de lunes autres que celle de la Terre. Ganymède, avec ses 5 262 km de diamètre, est le plus gros satellite du système solaire. Callisto, 4 821 km de diamètre, est à peu de choses près aussi grand que Mercure. Io et Europe ont une taille similaire à celle de la Lune. Par comparaison, la 5e plus grande lune de Jupiter est Amalthée, un satellite irrégulier dont la plus grande dimension n'atteint que 262 km.
Les orbites d'Io, Europe et Ganymède sont en Résonance orbitale. Quand Ganymède tourne une fois autour de Jupiter, Europe tourne exactement deux fois et Io quatre fois. En conséquence, les orbites de ces lunes sont déformées elliptiquement, chacune d'elle recevant en chaque point de son orbite un petit plus gravitationnel de la part des deux autres.
En revanche, les forces de marées de Jupiter tendent à rendre leurs orbites circulaires. Ces deux forces déforment chacune de ces trois lunes quand elles s'approchent de la planète, provoquant un réchauffement de leur noyau. En particulier, Io présente une activité volcanique intense et Europe un remodelage constant de sa surface.
Classification
Depuis au moins mi-2007, on pense que les satellites de Jupiter peuvent être regroupés en plusieurs groupes principaux, sur la base de leurs éléments orbitaux, mais certains groupes sont plus frappants que d'autres.
Une subdivision de base consiste à regrouper les huit satellites intérieurs, de tailles très diverses mais possédant des orbites circulaires très faiblement inclinées par rapport à l'équateur de Jupiter et dont on pense qu'ils se sont formés en même temps que la géante gazeuse. On peut subdiviser ce groupe en deux sous-groupes :
- Le groupe interne n'a été découvert que par la mission Voyager, à l'exception d'Amalthée. Tous ces satellites ont un diamètre de moins de 200 km et orbitent à moins de 200 000 km du centre de Jupiter, sur des orbites à peine inclinées, moins d'un demi degré. Il s'agit du groupe d'Amalthée, lequel se compose de Métis, Adrastée, Amalthée et Thébé.
- Les quatre satellites galiléens ont été découverts par Galilée en 1610. Ils sont parmi les plus grosses lunes du système solaire. Ils orbitent entre 400 000 km et 2 000 000 km : Io, Europe, Ganymède et Callisto.
Les autres lunes forment un ensemble d'objets irréguliers placés sur des orbites elliptiques et inclinées, probablement des astéroïdes ou des fragments d'astéroïdes capturés. Il est possible de distinguer quatre groupes, sur la base d'éléments orbitaux similaires, dont on pense que les éléments partagent une origine commune, peut-être un objet plus grand qui s'est fragmenté, :
- La petite lune Thémisto forme un groupe à elle seule.
- Le Groupe d'Himalia, découvert au XXe siècle avant les sondes Voyager, comprend cinq lunes de 170 km de diamètre ou moins, orbitant entre 11 000 000 et 13 000 000 km sur des orbites inclinées de 26° à 29° : Léda, Himalia, Lysithéa, Élara et S/2000 J 11.
- La petite lune Carpo forme un autre groupe isolé, aux caractéristiques intermédiaires entre le groupe d'Himalia et celui de Pasiphaé.
- Trois groupes externes, sur des orbites rétrogrades. Les plus gros satellites sont Ananké, Carmé, Pasiphaé et Sinopé, mais beaucoup de lunes minuscules ont été découvertes récemment dans cette zone. En mai 2007, on en connaissait 48 représentants :
- Le Groupe d'Ananké, aux limites indistinctes, orbitant vers 21 276 000 km suivant une inclinaison de 149°.
- Le Groupe de Carmé, un groupe assez distinct situé vers 23 404 000 km avec une inclinaison de 165°.
- Le Groupe de Pasiphaé, un groupe dispersé et assez lâche regroupant toutes les autres lunes. Il présente des satellites de 60 km de diamètre ou moins, orbitant entre 17 000 000 km et 30 000 000 km sur des orbites rétrogrades inclinées de 145° à 165°.
Interaction avec le système solaire
Avec celle du Soleil, l'influence gravitationnelle de Jupiter a modelé le système solaire. Les orbites de la plupart des
planètes sont plus proches du plan orbital de Jupiter que du plan équatorial du Soleil (
Mercure est la seule qui fasse exception). Les
lacunes de Kirkwood dans la ceinture d'astéroïdes sont probablement dues à Jupiter et il est possible que la planète soit responsable du grand bombardement tardif que les planètes internes ont connu à un moment de leur histoire.
La majorité des comètes de courte période possèdent un demi-grand axe plus petit que celui de Jupiter. On suppose que ces comètes se sont formées dans la Ceinture de Kuiper au-delà de l'orbite de Neptune. Lors d'approches de Jupiter, leur orbite aurait été perturbée vers une période plus courte, puis rendue circulaire par interaction gravitationnelle régulière du Soleil et de Jupiter. Par ailleurs, Jupiter est la planète qui reçoit le plus fréquemment des impacts cométaires. C'est en grande partie dû à son puits gravitationnel, ce qui lui vaut le surnom « d'Aspirateur du Système solaire ».
Astéroïdes troyens
En plus de ses lunes, le champ gravitationnel de Jupiter maintient un grand nombre d’
astéroïdes situés aux alentours des
points de Lagrange L
4 et L
5 de l’orbite de Jupiter. Il s’agit de petits corps célestes qui ont la même orbite mais sont situés à 60° en avance ou en retard par rapport à Jupiter. Connus sous le nom d’
astéroïdes troyens, le premier d’entre eux
(588) Achille a été découvert en
1906 par
Max Wolf ; depuis des centaines d’autres troyens ont été découverts, le plus grand étant
(624) Hector.
Historique
Observations pré-télescopiques
Jupiter est visible à l'oeil nu la nuit et est connue depuis l'Antiquité. Pour les
Babyloniens, elle représentait le dieu
Marduk ; ils utilisèrent les douze années de l'orbite jovienne le long de l'écliptique pour définir le
Zodiaque. Les Romains nommèrent la planète d'après le dieu
Jupiter, dérivé du « dieu-père »
*dyeu ph2ter de la religion proto-indo-européenne. Le symbole astronomique de Jupiter est une représentation stylisée d'un éclair du dieu. Les Grecs l'appelèrent Φαέθων,
Phaethon, « ardent ».
Dans les cultures chinoise, coréenne, japonaise et vietnamienne, Jupiter est appelée « l'étoile de bois », dénomination basée sur les cinq éléments. Dans l'astrologie védique, les astrologues hindous font référence à Jupiter en tant que Brihaspati, ou « Gurû », c'est-à-dire « le pesant ».
Le nom « Jeudi » est étymologiquement le « jour de Jupiter ». En Hindî, jeudi se dit Guruvaar et possède le même sens. En Anglais, Thursday fait référence au jour de Thor, lequel est associé à la planète Jupiter dans la Mythologie nordique.
Observations télescopiques terrestres
En janvier
1610,
Galilée découvre les quatre satellites qui portent son nom en braquant sa lunette vers la planète. Cette observation des premiers corps tournant autour d'un autre corps que la Terre sera pour lui une indication de la validité de la théorie
héliocentrique. Son support à cette théorie lui a valu l'opposition de l'
Inquisition.
Pendant les années 1660, Cassini utilise un télescope pour découvrir des taches et des bandes de couleur sur Jupiter et observer que la planète semblait oblongue. Il fut également capable d'estimer la période de rotation de la planète. En 1690, il remarque que l'atmosphère subit une rotation différentielle.
La Grande tache rouge a peut-être été observée en 1664 par Robert Hooke et en 1665 par Jean-Dominique Cassini, mais ceci est contesté. Heinrich Schwabe en produit le premier dessin détaillé connu en 1831. La trace de la tache est perdue à de nombreuses reprises entre 1665 et 1708 avant de redevenir flagrante en 1878. En 1883 et au début du XXe siècle, il est estimé qu'elle s'estompait à nouveau.
Giovanni Borelli et Cassini ont réalisé des éphémérides des lunes galiléennes. La régularité de la rotation des quatre satellites galiléens sera utilisée fréquemment dans les siècles suivants, leurs éclipses par la planète elle-même permettant de déterminer l'heure à laquelle était effectuée l'observation. Cette technique sera utilisée un temps pour déterminer la Longitude en mer. Dès les années 1670, on constate que ces événements se produisaient avec 17 minutes de retard lorsque Jupiter se trouvait à l'opposé de la Terre par rapport au Soleil. Ole Christensen Rømer en déduit que l'observation n'était pas instantanée et effectua en 1676 une première estimation de la vitesse de la lumière.
En 1892, Edward Barnard découvre Amalthée, le cinquième satellite de Jupiter, à l'aide du télescope de l'Observatoire Lick en Californie. La découverte de cet objet assez petit le rendit célèbre rapidement. Amalthée est le dernier satellite de Jupiter à avoir été découvert par l'observation terrestre : les huit suivants le furent à l'aide de la mission Voyager 1 en 1979.
En 1932, Rupert Wildt identifie des bandes d'absorption d'ammoniaque et de méthane dans le spectre de Jupiter.
Trois phénomènes anticycolniques, de forme ovale, furent observés en 1938. Pendant plusieurs décennies, ils restèrent distincts. Deux des ovales fusionnèrent en 1998 et absorbèrent le troisième en 2000. C'est le Oval BA.
En 1955, Bernard Burke et Kenneth Franklin détectent des accès de signaux radios en provenance de Jupiter à 22,2 MHz. La période de ces signaux correspondait à celle de la rotation de la planète et cette information permit d'affiner cette dernière. Les pics d'émission ont des durées qui peuvent être de quelques secondes ou de moins d'un centième de seconde.
Entre le 16 juillet et le 22 juillet 1994, l'impact de la Comète Shoemaker-Levy 9 sur Jupiter permet de recueillir de nombreuses nouvelles données sur la composition atmosphérique de la planète. Plus de 20 fragments de la comète sont entrés en collision avec l'hémisphère sud de Jupiter, fournissant la première observation directe d'une collision entre deux objets du Système solaire. L'événement, qui constitue une première dans l'histoire de l'astronomie, a été suivi par des astronomes du monde entier, .
Sondes spatiales
Article détaillé : .Survols
À partir de 1973, plusieurs
sondes spatiales ont effectué des manoeuvres de survols qui les ont placées à portée d'observation de Jupiter. Les missions
Pioneer 10 et
Pioneer 11 obtinrent les premières images rapprochées de l'atmosphère de Jupiter et de plusieurs de ses lunes. Elles décrivirent que les champs électromagnétiques dans l'entourage de la planète étaient plus importants qu'attendus, mais les deux sondes y survécurent sans dommage. Les trajectoires des engins permirent d'affiner les estimations de masse du système jovien. Les
occultations de leurs signaux radios par la planète géante conduisirent à de meilleures mesures du diamètre et de l'aplatissement polaire.
Six ans plus tard, les missions Voyager améliorèrent les connaissances des lunes galiléennes et découvrirent les anneaux de Jupiter. Elles prirent les premières images détaillées de l'atmosphère et confirmèrent que la grande tache rouge était d'origine anticyclonique (une comparaison d'images indiqua que sa couleur avait changé depuis les missions Pioneer). Un tore d'atomes ionisés fut découvert le long de l'orbite de Io et des volcans furent observés à sa surface. Alors que les engins passèrent derrière la planète, ils observèrent des flashs lumineux dans l'atmosphère, .
La mission suivante, la sonde spatiale Ulysses, effectua une manoeuvre de survol en 1992 afin d'atteindre une orbite polaire autour du Soleil et effectua alors des études de la magnétosphère de Jupiter. Aucune photographie ne fut prise, la sonde ne possédant aucune caméra. Un second survol nettement plus lointain se produisit en 2004.
En 2000, la sonde Cassini, en route pour Saturne, survola Jupiter et prit des images en haute résolution de la planète. Le 19 décembre 2000, elle prit une image de faible résolution d'Himalia, trop loin cependant pour observer des détails de la surface.
La sonde New Horizons, en route pour Pluton, survola Jupiter pour une manoeuvre d'assistance gravitationnelle. L'approche minimale s'effectua le 28 février 2007. Le système jovien fut imagé à partir du 4 septembre 2006 ; les instruments de la sonde affinèrent les éléments orbitaux des lunes internes de Jupiter, particulièrement Amalthée. Les caméras de New Horizons photographièrent des dégagements de plasma par les volcans de Io et plus généralement des détails des lunes galiléennes, .
| Résumé des survols |
| Sonde | Date | Distance (km) |
|---|
| Pioneer 10 | 3 décembre 1973 | 130 000 |
| Pioneer 11 | 4 décembre 1974 | 34 000 |
| Voyager 1 | 5 mars 1979 | 349 000 |
| Voyager 2 | 9 juillet 1979 | 570 000 |
| Ulysses | Février 1992 | 409 000 |
| Février 2004 | 240 000 000 |
| Cassini | 30 décembre 2000 | 10 000 000 |
| New Horizons | 28 février 2007 | 2 304 535 |
Galileo
Jusqu'au moins mai 2007, la sonde Galileo est le seul engin à avoir orbité Jupiter. Galileo entra en orbite autour de la planète le 7 décembre 1995, pour une mission d'exploration de près de 8 années. Elle survola à de nombreuses reprises les satellites galiléens et
Amalthée, apportant des preuves à l'hypothèse d'océans liquides sous la surface d'
Europe et confirmant le volcanisme d'
Io. La sonde fut également témoin de l'impact de la comète Shoemaker-Levy 9 en 1994 lors de son approche de Jupiter. Cependant, bien que les informations récupérées par Galileo furent nombreuses, l'échec du déploiement de son antenne radio à grand gain limita les capacités initialement prévues.
Galileo lâcha une petite sonde à l'intérieur de l'atmosphère jovienne pour en étudier la composition en juillet 1995. Cette sonde pénétra l'atmosphère le 7 décembre 1995. Elle fut freinée par un parachute sur 150 km d'atmosphère, collectant des données pendant 57,6 minutes avant d'être écrasée par la pression (22 fois la pression habituelle sur Terre, à une température de 153 °C). Elle a fondu peu après, et s'est probablement vaporisée ensuite. Un destin que Galileo expérimenta de façon plus rapide le 21 septembre 2003, lorsqu'elle fut délibérément projetée à l'intérieur de l'atmosphère à plus de 50 km/s, afin d'éviter toute possibilité d'écrasement ultérieur sur Europe.
Missions futures
La NASA étudie
Juno, une mission d'étude détaillée de Jupiter selon une
Orbite polaire, qui pourrait être lancée d'ici
2011.
À cause de la possibilité d'un océan liquide sur Europe, les lunes glacées de Jupiter ont éveillé un grand intérêt. Une mission fut proposée par la NASA pour les étudier tout spécialement. Le JIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter) devait être lancé après 2012, mais la mission fut estimée trop ambitieuse et son financement fut annulé.
Observation
À l’oeil nu, Jupiter a l’aspect d’une étoile blanche très brillante, puisque de par son albédo élevé, son
éclat de magnitude atteint les -2,7. Le fait que sa lumière ne scintille pas indique qu’il s’agit d’une planète. Pour savoir à coup sûr que c’est Jupiter, il faut constater que Jupiter est plus brillant que toutes les étoiles : elle est visible sans peine. Jupiter a, certes, un aspect similaire à celui de
Vénus, mais cette autre planète ne se voit que quelque temps avant le lever du Soleil ou quelque temps après son coucher et est bien plus éclatante - c’est sans doute pour cette raison que les anciens lui ont donné le nom de la déesse de la beauté. La consultation d’une carte du ciel à jour permet de lever toute ambiguïté.
La planète est intéressante à observer du fait qu’elle dévoile nombre de détails dans une petite lunette. Comme l’a fait Galilée en 1610, on peut découvrir quatre petits points blancs qui sont les satellites galiléens mentionnés antérieurement. Du fait qu’ils tournent tous assez vite autour de la planète, il est aisé de suivre leurs révolutions : on constate que, d’une nuit à l’autre, Io fait presque un tour complet. On peut les voir passer dans l’ombre de la planète puis réapparaître. C’est en observant ce mouvement que Roëmer a montré que la lumière voyageait à une vitesse finie. On peut aussi observer la structure des couches gazeuses supérieures de la planète géante. Les bandes nuageuses apparaissent alors parallèles et offrent un spectacle intéressant, mais elles ne deviennent évidentes que lorsque les yeux se sont habitués à l’observation de ces nuances, probablement après quelques semaines.
Un Télescope de 25 cm permet d’observer la grande tache rouge( Note : il est possible de l'observer dans une petite lunette de 60mm si les conditions de turbulence atmosphérique sont bonnes, ce qui en fait un objectif interessant pour les jeunes observateurs) et un télescope de 50 cm, plus difficile à trouver sur le marché, permet d’en découvrir toutes les nuances. Cette dernière possibilité est réservée aux amateurs fortunés et aux professionnels, en raison du prix élevé d’un instrument de ce diamètre .
Une autre caractéristique intéressante de Jupiter est qu’elle est la planète dont la rotation sur son axe est la plus rapide, avec une durée de 10 heures. Ceci cause un aplanissement de la planète, également observable au télescope.
Jupiter dans les oeuvres de fiction
- Dans Micromégas de Voltaire, le personnage éponyme fait un voyage sur Jupiter. (1752)
- Le Mythe de Cthulhu de H. P. Lovecraft nomme la planète Ylidiomph. (1928 - ...)
- Dans le pulp Captain Future de Edmond Moore Hamilton, qui deviendra célèbre via l’adaptation animée (Capitaine Flam), Jupiter (Mégara dans le dessin animé) est le sanctuaire d’une ancienne civilisation, dont un dictateur (l’Empereur de l’Espace) tente de s’approprier l’héritage (1937)
- Dans une nouvelle traitant de l’invention des champs de force (concept fictif), Isaac Asimov place Jupiter et l’immense pression près de son centre au coeur de son récit, comme enjeu.
- Dans la quadrilogie de l’Odyssée de l'espace d’Arthur C. Clarke, Jupiter est rebaptisée Lucifer après être devenue le deuxième soleil du système solaire. (1968, 1982, 1988, 1997)
- Sailor Jupiter est l’un des personnages principaux de l’anime Sailor Moon. Ses techniques de combat ont trait à Jupiter : force herculéenne et lancer d’éclairs. (1992)
Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
Bibliographie
- (fr) Guillaume Cannat, Didier Jamet, Jupiter et Saturne en direct, Eyrolles,2005
- (en) F. Bagenal, T. E. Dowling et W. B. McKinnon (Eds.), Jupiter: The planet, satellites, and magnetosphere, Cambridge University Press,2004
Notes et références
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