Uranus (planète) - Définition
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| Caractéristiques orbitales (Époque J2000.0) |
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|---|---|
| Demi-grand axe | 2,870972220×109 km (19,19126393 ua) |
| Aphélie | 3,006389405×109 km (20,09647190 ua) |
| Périhélie | 2,735555035×109 km (18,28605596 ua) |
| Circonférence orbitale | 17 620 000 000 km |
| Excentricité | 0,04716771 |
| Période de révolution | 30 708,1600 d (84 a 27 d 3,84 h) |
| Période synodique | 369,6538 d |
| Vitesse orbitale moyenne | 6,7989 km/s |
| Vitesse orbitale maximale | 7,128 km/s |
| Vitesse orbitale minimale | 6,486 km/s |
| Inclinaison | 0,76986° |
| Nœud ascendant | 74,22988° |
| Argument du périhélie | 96,73436° |
| Satellites | 27 |
| Caractéristiques physiques | |
| Rayon équatorial | 25 656 km (4,007 Terres) |
| Rayon polaire | 25 068 km (3,929 Terres) |
| Périmètre équatorial | 160 592 km |
| Superficie | 8,1156×109 km² (15,849 Terres) |
| Volume | 6,9142×1013 km³ (63,086 Terres) |
| Masse | 8,6832×1025 kg (14,536 Terres) |
| Masse volumique moyenne | 1,318×103 kg/m³ |
| Gravité à la surface | 8,69 m/s² (0,886 g) |
| Vitesse de libération | 21,3 km/s |
| Période de rotation (jour sidéral) |
-0,718 d (17 h 13,9 min (rétrograde)) |
| Vitesse de rotation (à l'équateur) |
24 607 km/h |
| Inclinaison de l'axe | 97,86° |
| Albédo moyen | 0,51 |
| Température de surface |
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| Caractéristiques de l'atmosphère | |
| Pression atmosphérique | 1,20×105 Pa |
| Dihydrogène H2 | 83 % |
| Hélium He | 15 % |
| Méthane CH4 | 1,99 % |
| Ammoniac NH3 | 0,01% |
| Éthane C2H6 | 0,000 25% |
| Acétylène C2H2 | 0,000 01% |
| Monoxyde de carbone CO | traces |
| Sulfure d'hydrogène H2S | traces |
| Découverte | |
| Découveur | William Herschel |
| Date | 13 mars 1781 |
Uranus est la septième planète du système solaire, une géante gazeuse et la troisième en taille. Elle fut découverte le 13 mars 1781 par William Herschel. Son nom vient du dieu Uranus, dieu romain du ciel, équivalent du dieu grec Ouranos. Elle a un axe de rotation incliné à 98°. Celui de la Terre est de 23,27°, et celui de Jupiter de 3,22°. Uranus est donc quasiment couchée sur son orbite.
Caractéristiques physiques
Composition interne
Uranus est une planète géante gazeuse, comme Jupiter, Saturne et Neptune. Même si la composition interne d'Uranus est peu connue, il est certain que sa structure est différente de celle de Jupiter et Saturne. En théorie, elle serait composée d'un noyau solide de silicates et de fer d'environ 7500 km de diamètre, entouré d'un manteau composé de nuages d'hydrogène moléculaire, d'hélium, de méthane et d'ammoniac sur une épaisseur de 10 000 km, puis d'une couche superficielle d'hydrogène et d'hélium liquide, épaisse d'environ 7600 km qui se fond graduellement dans l'atmosphère. À la différence de Jupiter et Saturne, Uranus n'est pas assez massive pour que l'hydrogène existe à l'état métallique autour du noyau.
Cependant, les données recueillies par la sonde Voyager 2 ainsi que certaines expériences de laboratoire remettent en question l'existence d'un noyau solide. Il est possible au contraire que les matériaux soient plus ou moins uniformément distribués à l'intérieur d'Uranus.
Atmosphère
L'atmosphère d'Uranus est composée principalement de dihydrogène (H2) à 83%, d'hélium (He) à 15%, de méthane (CH4) et d'ammoniac (NH3). Cette atmosphère occuperait près de 30% du rayon de la planète, soit 7500 km.
La couleur bleu-vert d'Uranus est due à la présence de méthane dans l'atmosphère, qui absorbe principalement le rouge et l'infra-rouge.
Des nuages ont été détectés en haute altitude et se déplaceraient d'est en ouest entre 40 et 160 m/s. Des mesures ont révélé également des vents soufflant à 100 km/h dans le sens contraire au niveau de l'équateur.
Anneaux planétaires
Uranus possède au moins 13 anneaux principaux. Cinq ont été découverts en 1977 grâce aux observations d'occultations d'étoiles par Uranus. Six autres furent observés par Voyager 2 entre 1985 et 1986. Les deux derniers furent découverts gràce au télescope spatial Hubble en décembre 2005.
Les anneaux d'Uranus sont fins et ont des bords nets ; entre eux s'étend un milieu diffus. Les particules qui les composent ont des dimensions de l'ordre du centimètre et un albédo moyen de 0,15 qui les rend très peu visibles.
Si les 10 premiers anneaux d'Uranus sont fins et circulaires, le dernier, l'anneau ε, est plus excentrique et plus large, de 20 km au point le plus proche de la planète à 98 km au point le plus éloigné. Il est encadré par deux satellites " bergers ", Cordélia et Desdémone. Les deux derniers anneaux sont très nettement plus éloignés, l'anneau μ se situant deux fois plus loins qu'ε, par exemple.
| Nom | Distance (km) | Épaisseur (km) |
|---|---|---|
| ζ | 38 000 | 2 |
| 6 | 41 840 | 1 à 3 |
| 5 | 42 230 | 2 à 3 |
| 4 | 42 580 | 2 à 3 |
| α | 44 720 | 7 à 12 |
| β | 45 670 | 7 à 12 |
| η | 47 190 | 0 à 2 |
| γ | 47 630 | 1 à 4 |
| δ | 48 290 | 3 à 9 |
| λ | 50 020 | 1 à 2 |
| ε | 51 140 | 20 à 100 |
| ν | ~ 66 000 | ? |
| μ | 97 734 | ? |
Inclinaison de l'axe
À la différence de toutes les autres planètes du système solaire, Uranus est très fortement inclinée sur son axe puisque celui-ci est quasiment parallèle à son plan orbital. Elle roule pour ainsi dire sur son orbite et présente alternativement son pôle nord, puis son pôle sud au Soleil (même si la désignation de nord ou de sud est assez délicate dans ce cas précis).
Au moment du survol de la planète par Voyager 2 en 1986, le pôle sud d'Uranus était orienté presque directement vers le Soleil. On peut dire qu'Uranus a une inclinaison légèrement supérieure à 90° ou bien que son axe a une inclinaison légèrement inférieure à 90° et qu'elle tourne alors sur elle-même dans le sens rétrograde. Ces deux descriptions sont équivalentes d'un point de vue physique mais il en résulte une définition différente du pôle nord et du pôle sud.
Une des conséquences de cette orientation est que les régions polaires reçoivent plus d'énergie du Soleil que les régions équatoriales. Néanmoins, Uranus reste plus chaude à son équateur qu'à ses pôles. Le mécanisme qui en est la cause reste encore inconnu. Aucune théorie n'a à l'heure actuelle réussi à expliquer cette inclinaison sans faire appel à une collision cataclysmique avec un autre corps, pendant sa formation peut-être. Il semblerait également que l'importante inclinaison d'Uranus entraîne des variations saisonnières extrêmes dans son climat.
Champ magnétique
Le champ magnétique d'Uranus est grosso-modo de la même intensité que le champ magnétique terrestre. En revanche, il est incliné de 59° par rapport à son axe de rotation. Il trouve probablement son origine, comme celui de toutes les autres planètes, dans un effet dynamo lié à la rotation rapide des couches internes fluides. Il est possible que cette inclinaison résulte de la combinaison d'un champ magnétique " fossile ", résidu de la nébuleuse solaire à partir de laquelle s'est formé le système solaire, et de l'effet dynamo actuel.
Lunes d'Uranus
Uranus possède au moins 27 satellites naturels. Les deux premiers furent découverts par William Herschel le 13 mars 1787 et nommés Titania et Obéron par son fils, d'après des personnages du " Songe d'une nuit d'été " de William Shakespeare. Deux autres lunes, Ariel et Umbriel, furent découvertes par William Lassell en 1851. Gerard Kuiper découvrit Miranda en 1948. Dix autres lunes furent découvertes lors du passage de Voyager 2 en 1986 et une autre, Perdita, fut découverte treize ans plus tard parmi les photographies reçues. Onze autres lunes ont été identifiées depuis, en utilisant des télescopes terrestres.
| Nom | Diamètre (km) | Masse (1016 kg) | Rayon orbital moyen (km) | Période de révolution (d) |
|---|---|---|---|---|
| Cordélia | 40 | 4,5 (?) | 49 800 | 0,335 |
| Ophélie | 43 | 5,4 (?) | 53 800 | 0,376 |
| Bianca | 51 | 9,3 (?) | 59 200 | 0,435 |
| Cressida | 80 | 34,3 (?) | 61 800 | 0,464 |
| Desdémone | 64 | 17,8 (?) | 62 700 | 0,474 |
| Juliette | 94 | 55,7 (?) | 64 400 | 0,493 |
| Portia | 135 | 168 (?) | 66 100 | 0,513 |
| Rosalinde | 72 | 25,4 (?) | 69 900 | 0,558 |
| Cupidon | 12 | 0,12 (?) | 74 800 | 0,618 |
| Bélinda | 81 | 35,7 (?) | 75 300 | 0,624 |
| Perdita | 80 | 40,0 (?) | 76 416 | 0,638 |
| Puck | 162 | 289 (?) | 86 000 | 0,762 |
| Mab | 16 | 0,28 (?) | 97 734 | 0,923 |
| Miranda | 474 | 6600 | 129 900 | 1,413 |
| Ariel | 1159 | 135 000 | 190 900 | 2,520 |
| Umbriel | 1169 | 117 000 | 266 000 | 4,144 |
| Titania | 1578 | 352 000 | 436 300 | 8,706 |
| Obéron | 1523 | 301 000 | 583 500 | 13,46 |
| Francisco | 12 | 0,13 (?) | 4 276 000 | -266,56 |
| Caliban | 98 | 73 (?) | 7 231 000 | -579,73 |
| Stéphano | 20 | 0,60 (?) | 8 004 000 | -677,37 |
| Trinculo | 10 | 0,075 (?) | 8 578 000 | -759,03 |
| Sycorax | 190 | 540 (?) | 12 179 000 | -1288,28 |
| Margaret | 11 | 0,10 (?) | 14 345 000 | 1687,01 |
| Prospéro | 30 | 2,1 (?) | 16 243 000 | -1977,29 |
| Sétébos | 30 | 2,1 (?) | 17 501 000 | -2234,77 |
| Ferdinand | 12 | 0,13 (?) | 20 901 000 | -2887,21 |
Histoire
Uranus fut la première planète du système solaire à ne pas avoir été connue dès l'Antiquité, car elle est trop lointaine pour pouvoir être facilement vue à l'œil nu, même si elle fut observée à plusieurs occasions, mais toujours confondue avec une étoile (John Flamsteed la catalogua dès 1690).
William Herschel la découvre le 13 mars 1781 lors d'une recherche systématique d'étoiles doubles à l'aide d'un télescope. À la frontière des constellations des Gémeaux et du Taureau, Herschel remarque au milieu des points-étoiles une petite tache semblant sortir de derrière la planète Saturne. Il change alors successivement d'oculaire, passant du grossissement 227 à 460. Il note alors que la petite tache double de taille ! Il change à nouveau d'oculaire pour un grossissement de 932, 1536 et 2010, et là encore, l'objet double de taille à chaque fois, tandis que les étoiles tout autour, très éloignées, ne varient pas en taille et restent de simples points brillants. Cela ne peut être une étoile ; il écrit donc dans son journal l'observation d'un curieux objet, une nébuleuse ou une comète. Il nota la position de l'astre, puis quelques jours après reprit son observation. La petite tache avait bougé, ça ne pouvait être une nébuleuse, donc c'était une comète. Il décide alors de prévenir la communauté scientifique de sa découverte et envoie un courrier avec les détails de sa comète au directeur de l'observatoire d'Oxford, Thomas Hornsby. Il informe également l'astronome royal Nevil Maskelyne de l'observatoire de Greenwich. Celui-ci, après avoir observé la comète et constaté qu'elle se comportait différemment des autres, conseille à Herschel d'écrire à la Royal Society.
La comète n'avait pas de queue, ce qui commença à faire douter de sa vraie nature. Maskelyne se demande alors si cette comète ne serait pas une planète.
Les astronomes commencent alors le calcul de la trajectoire de la comète, en prenant le modèle classique des orbites de comètes : une parabole, mais celle-ci ne semblait pas vouloir se conformer au modèle prévu. Charles Messier remarque alors qu'avec son aspect de disque, elle ressemblait plus à Jupiter qu'aux 18 autres comètes qu'il avait observé. L'astronome Russe Anders Lexell tenta lui de calculer l'orbite en appliquant le modèle d'une planète. À sa grande surprise, cette trajectoire semblait correspondre et convainquit les autres astronomes sur la nature de l'objet : une planète et non une comète.
Herschel la nomme alors Georgium Sidus (" la planète de George ") en l'honneur du roi George III, tandis que les astronomes français l'appellent simplement Herschel. Le nom " Uranus ", soit le père de Saturne dans la mythologie romaine, fut proposé par l'astronome allemand Johann Elert Bode dès 1781 (lien) de façon conforme aux autres planètes, mais il ne devint commun qu'après 1850.
La sonde Voyager 2 est le seul engin spatial jamais envoyé vers Uranus. Elle l'approcha au plus près le 24 janvier 1986.
Observation
La magnitude apparente d'Uranus évolue entre +5,5 et +6,0. Ainsi, avec un ciel parfaitement sombre et dégagé, il est possible de la voir à l'œil nu, comme une étoile très peu lumineuse. Depuis la Terre, la planète possède un diamètre angulaire de 4 secondes d'arc et est facilement distingable avec des jumelles. Avec un télescope de plus de 30 cm de diamètre, Uranus apparaît comme un disque bleu pâle dont l'obscurcissement du limbe est visible. Les plus grands satellites, Titania et Obéron peuvent être perçus.
En 2007, Uranus approche de son équinoxe et une activité nuageuse s'y développe. La majeure partie de cette activité ne peut pas être perçue autrement qu'avec le télescope spatial Hubble ou de grand télescopes munis d'optique adaptative. Cependant, certains phénomènes pourraient être suffisamment brillants pour être vus à l'aide de télescopes amateurs suffisamment grands. En 2006, une tache sombre a été détectée dans les longueurs d'onde visibles par Hubble
