Voyage dans le système solaire (3) : Les géantes glacées - Uranus et Neptune


Apres une petite pause de deux mois je crois, il est temps de reprendre notre long périple aux confins du système solaire. On quitte la planète Saturne et après un ou deux bons mois de voyage à une vitesse proche de celle de la lumière on commence à apercevoir une faible lueur bleue, on s'approche doucement d'Uranus.

Uranus et Neptune sont deux planètes particulières qui se distinguent de toutes les autres par leur couleur bleue. Autrefois on les aurait appelé les géantes gazeuses mais les scientifiques, au vu de leur composition chimique particulière, préfèrent aujourd'hui leur donner le nom de géantes glacées.

Commençons tout de suite avec la planète Uranus.

Uranus

[Source : Wikipedia]

[Source : Wikipedia]

Uranus est donc la septième planète du système solaire. C'est en revanche la première planète à avoir été découverte au télescope à la différence de toutes les autres planètes (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne) qui ont été découvertes à l’œil nu. Cela peut paraître fou mais ce n'est pas étonnant, il n'y avait pas d’éclairage public à l'époque, les nuits étaient noires de chez noires et révélaient beaucoup plus d'astres qu'aujourd'hui. On doit donc la découverte de Neptune à un certain William Herschell (1781).

Gravure représentant le télescope d'Herschel de 40 pieds (12 m) de focale et de 48 pouces (122 cm) d'ouverture [Source : Wikipedia]

Gravure représentant le télescope d'Herschel de 40 pieds (12 m) de focale et de 48 pouces (122 cm) d'ouverture [Source : Wikipedia]

Cependant, il ne l'a pas découverte tout de suite, Herschell étudiait à ce moment là des systèmes d'étoiles binaires au télescope lorsqu'il aperçu une faible tache bleue. En changeant successivement d’oculaire de façon à augmenter le grandissement, il remarqua que la taille de la tache bleue augmentait mais que la taille des étoiles qu'il observait ne bougeait pas. Il en déduit alors la présence d'un objet proche comme une comète. Il faudra attendre 1783 pour que l'existence de la planète Uranus soit confirmée.

Dans les années 90, la sonde Voyager 2 survolera la planète et viendra apporter de précieuses informations sur celle-ci.

Caractéristiques physiques : 

Uranus possède une masse de 8.7x1025kg soit environ 20 fois la masse de la Terre. Son rayon est d'environ 35 559 km c'est à dire 4 fois celui de la Terre. La planète se situe à 3 milliards de kilomètres du Soleil et met 84 ans pour en faire le tour. Le flux lumineux reçu par Uranus est 400 fois plus faible que celui reçu sur Terre.

Uranus est une planète totalement différente du système solaire car elle possède un angle d'inclinaison par rapport au plan de l'écliptique d'environ 90°. On aime bien dire qu'elle "roule" sur son orbite.

Schéma représentant l'inclinaison de la planète Uranus au cours de son orbite autour du soleil. [Source : www.iflscience.com]

Schéma représentant l'inclinaison de la planète Uranus au cours de son orbite autour du soleil. [Source : www.iflscience.com]

La conséquence est que chaque pôle connait une saison chaude et une saison froide de 49 ans, ce qui entraîne de grosses disparités thermiques à la surface de la planète.

En  ce qui concerne la composition chimique de la planète, les couches supérieures d'Uranus sont en grande partie composées d'hydrogène, d'hélium et de méthane sous forme gazeuses. Les couches inférieures sont composées de glaces d'eau, d'ammoniac et de méthane. Et enfin, on trouve au centre un petit noyau rocheux métallique. La particularité d'Uranus est qu'elle ne possède pas de surface parfaitement définie.

Les satellites d'Uranus

Uranus possède au moins 27 satellites naturels dont le plus gros (Titania) possède un diamètre de 1580 km soit la moitié du diamètre de la Lune (~3500km) mais possède une masse 20 fois inférieure.

Les anneaux d'Uranus

Comme Saturne (et Jupiter), Uranus possède un système d'anneaux qui lui aussi est très particulier qui qu'il est aligné suivant l'axe de rotation de la planète c'est à dire de 90°. Ce système est composé de 13 anneaux dont le rayon varie de 39 000 à 90 000 km. A l'inverse des anneaux de saturne qui se composent d'éléments assez imposants (~ quelques kilomètres ), les éléments des anneaux d'Uranus sont assez petits, quelques mètres au maximum. D'après les scientifiques, ces anneaux seraient assez récents (moins de 600 millions d'années) et auraient pour origine des collisions d'anciennes lunes.

Uranus et ses anneaux vus par Hubble [Source : astro2009.futura-sciences.com]

Uranus et ses anneaux vus par Hubble [Source : astro2009.futura-sciences.com]

Reprenons notre voyage spatial à travers le système solaire pour rejoindre ce que l'on pourrait qualifier de dernière planète du système solaire. Neptune.

Neptune

Photo de Neptune prise par la sonde Voyager 2 [Source : Wikipédia]

Photo de Neptune prise par la sonde Voyager 2 [Source : Wikipedia]

Neptune est très similaire à Uranus, tant dans la couleur que dans la forme. La découverte de Neptune marque un tournant en astronomie car c'est la première planète qui a été découverte vers 1846 uniquement grâce aux mathématiques (elle sera tout de même observée au télescope un mois plus tard). Ce qui est drôle avec Neptune, c'est quelle avait déjà été observée au télescope en 1613 par Galilée puis par John Herschell (fils de William Herschell) sans éveiller les moindres soupçons aux astronomes.

C'est en étudiant l'orbite d'Uranus qui présentait des écarts par rapport aux modèles théoriques que les scientifiques ont commencé à émettre l'hypothèse d'un corps qui avait une influence gravitationnelle non-négligeable sur celle-ci. Au fil des années, des chercheurs se sont penchés sur le problème de l'orbite Uranienne et on en déduit la présence de la planète Neptune ainsi que ses caractéristiques physiques de base.

Des années plus tard, en 1989, la sonde Voyager 2 viendra répondre aux incertitudes des physiciens concernant la planète Neptune. Elle dévoilera de précieuses informations comme sa composition chimique précise et la présence de satellites.

Caractéristiques physiques 

Neptune est une planète très semblable à Uranus. Elle est très légèrement plus grosse que cette dernière avec un rayon équatorial de 24 764 km et une masse de 1x1026 kg. Elle est située à 4.5 milliards de kilomètres de notre étoile ou encore environ 30 fois la distance entre le Soleil et la Terre (1 ua = 150 Mkm). En conséquence, une année Neptunienne dure aisément 164,79 ans Terrestres 🙂

De la même manière qu'Uranus, Neptune ne possède pas de surface clairement déterminée. Cette planète est gazeuse aux niveau des couches externes et devient progressivement solide à mesure que l'on s'enfonce vers le centre de celle-ci.

L'atmosphère de Neptune est très épaisse puisqu'elle fait 8000 km d'épaisseur. Elle est composée, comme celle d'Uranus d'hydrogène, d'hélium et de méthane.

Neptune subit ce que l'on appelle une rotation différentielle, c'est à dire que les pôles tournent plus vite que l'équateur. Il en résulte des vents violents de plusieurs centaines de kilomètres par heure. En 1989, on a observé sur Neptune une tâche sombre ressemblant à celle que l'on trouve sur Jupiter. Cette tâche est en fait une tempête ultra-violente puisqu'on y trouve des vents allant de 1000 à 2500 km/h ! Les ouragans Terrestres sont des petits crachins à côté de cette tempête colossale. Cependant, la tempête a été de "courte" durée (si je puis dire) puisqu'elle a disparu en 1994. Pour information, la tâche sur Jupiter est présente depuis plusieurs centaines d'années déjà.

Tempête de Neptune [Source : Wikipedia]

Tempête de Neptune [Source : Wikipedia]

Anneaux et Satellites

Neptune possède également des anneaux mais ils sont beaucoup moins visibles que ceux d'Uranus. Elle possède aussi au moins 14 satellites naturels dont le plus gros, Triton, mesure environ 2500 km de diamètre et tourne dans la direction opposée à la direction de rotation propre de la planète. De récentes études tendent à dire que l'orbite de Triton ralentit doucement et pourrait un jour s'écraser sur Neptune.

Voilà pour nos deux planètes glacées ! Notre voyage dans le système solaire n'est cependant pas terminé car il reste de nombreux objets à observer et que vous rencontrerez dans un prochain article. J'ai décidé de ne pas m'arrêter au système solaire et dans quelques temps, nous irons faire un petit tour dans le voisinage de notre système solaire voir ce qu'il s'y trame 😉 

Si cet article vous a plus, n'hésitez pas à le commenter et à le partager ! 🙂


Quelques liens intéressants pour ceux qui voudraient en savoir plus sur Uranus et Neptune. 

  • [Wikipedia : Uranus] - Le grand classique, l'article est très chargé et assez lourd à lire mais il contient de nombreuses informations. Idéal pour les confirmés !
  • [Wikipedia : Neptune]
  • [le-systeme-solaire.net] - Un site internet spécialement dédié au système solaire et qui contient une foule d'informations intéressantes 😉

A propos Loann Brahimi

Je suis étudiant en Master Cosmos, Champs et Particules à l'université de Montpellier. Ce blog est une manière de transmettre ma passion, une façon d'aider ceux qui voudraient faire de la physique leur gagne pain et de créer un engouement autour de cette science mal comprise.

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