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| caractéristiques | |
|---|---|
| Masse (kg) | 5.6846.1026 |
| Masse par rapport à la Terre | 9.5159 |
| Diamètre équatorial (km) | 120 536 |
| rayon équatorial par rapport à la Terre | 9.449 |
| densité moyenne (gm/cm3) | 0.687 |
| distance moyenne au Soleil (km) | 1,429.109 |
| distance moyenne au Soleil en UA | 9.5388 |
| rotation en heures terrestres | 10.233 |
| période orbitale (années terrestres) | 29.458 |
| vitesse moyenne orbitale (km/sec) | 9.67 |
| excentricité orbitale | 0.0560 |
| inclinaison de l'axe de rotation (degrés) | 25.33 |
| inclinaison de l'orbite (degrés) | 2.488 |
| gravité au niveau de l'équateur (m/sec-2) | 9.05 |
| vitesse d'évasion à l'équateur (km/sec) | 35.49 |
| albédo géométrique | 0.47 |
| Magnitude visuelle | 0.67 |
| température moyenne des nuages °C | -125 |
| flux reçu du soleil (watt/mètre2) | 14,9 |
| pression atmosphérique (bars) | 1.4 |
| composition de l'atmosphère: - Hydrogène H2 - Hélium He - méthane CH4 - ammoniac NH3 - Deutérure d'hydrogène HD - Ethane C2H6 |
96.3±2.4% 3.25±2.4% 0.45±0.2% 0.0125±0.075% 0.011±0.0058% 0.0007±0.00015% |
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/saturnfact.html
- Orages
et rotation radioélectrique
En approchant de Saturne en juillet dernier, Cassini a trouvé la preuve que des éclairs existaient dans l'atmosphère. Ils sont 1 million de fois plus puissants que sur Terre.
C'est un des nombreux résultats de Cassini que le physicien, spécialiste de l'espace, Don Gurnett de l'université de l'Iowa présentera dans un papier édité dans Science Express, version en ligne du journal Science et lors d'une réunion de l'Union Géophysique Américaine à San Francisco.
En outre, 2 découvertes importantes apportent du travail aux spécialistes:
-
Cassini a percuté des particules de poussière lorsqu'il traversa les anneaux.
-
La vitesse de rotation radioélectrique varie.
La comparaison entre la foudre de Saturne et la foudre terrestre a commencé il y a plusieurs années (18/8/99) lorsque Cassini fut réinjecté, par réaction gravitationnelle au voisinage de la Terre, vers Saturne. A ce moment-là, Cassini a commencé à enregistrer des signaux radioélectriques à partir de la foudre terrestre détectée à 89 200 kilomètres au-dessus de la surface de la terre. En revanche, lorsque Cassini s'est approché de Saturne, il a commencé à détecter les signaux radioélectriques de la foudre à environ 161 millions de kilomètres de la planète. Cela signifie que la foudre de Saturne est 1 million de fois plus puissante que la foudre terrestre. C'est vraiment étonnant s'exclama Don Gurnett qui note que quelques signaux radioélectriques sont liés aux systèmes orageux observés par l'imageur de Cassini. Sur Terre, les orages sont principalement entendus en modulation d'amplitude (AM) sur les postes de radio. C'est une technique similaire qu'ont utilisée les scientifiques pour surveiller les signaux reçus par Cassini.
Concernant les anneaux de Saturne, Gurnett indique que l'instrument pour l'étude des ondes radioélectriques et du plasma ( Radio and Plasma Wave Science - RPWS) a détecté un grand nombre d'impacts de poussière sur la sonde spatiale. Gurnett et son équipe ont constaté que lorsque Cassini s'est approché du plan des anneaux, le taux d'impact a commencé à augmenter considérablement environ deux minutes avant de le couper, pour atteindre un maximum supérieur à 1 000 impacts par seconde presque exactement au moment du croisement du plan, pour finalement diminuer aux niveaux préexistants environ deux minutes plus tard. Gurnett note que les particules sont probablement très petites avec seulement quelques µm de diamètre, autrement elles auraient endommagé Cassini.
Pour conclure, les variations du taux de rotation radioélectrique de Saturne créèrent une surprise. Basée sur plus d'un an de mesures, Cassini a permis de déterminer la rotation à 10 h45mn 45s, plus ou moins 36 secondes. C'est environ 6 mn de plus que la valeur enregistrée par les sondes Voyager 1 et 2 en 1980/1981. Les scientifiques utilisent la vitesse de rotation des émissions radioélectriques des planètes géantes gazeuses, telles que Saturne et Jupiter, pour déterminer le taux de rotation des planètes elles-mêmes, parce que les planètes n'ont aucune surface solide et sont recouvertes par des nuages qui rendent les mesures visuelles directes impossibles. Pour l'heure, le changement de rotation radioélectrique est très difficile à expliquer.
Saturne est unique du fait que son axe magnétique est presque exactement aligné avec sur son axe de rotation. Cela signifie qu'il n'y a aucune oscillation cyclique induite dans le champ magnétique et qu' il doit y avoir un effet secondaire pilotant l'émission radioélectrique. Les chercheurs pensent résoudre le problème au cours des 4 années que va durer la mission.
Un scénario possible a été suggéré il y a une vingtaine d'années. En mai 1985 dans une édition des "Geophysical Research Letters", Alex J. Dessler, un chercheur du laboratoire planétaire et lunaire de l'université d'Arizona, argumenta que les champs magnétiques des planètes géantes gazeuses, telles que Saturne et Jupiter, sont plus comparables au Soleil qu'à la Terre. Le champ magnétique du Soleil ne tourne pas comme un corps solide. Sa rotation varie avec la latitude.
Commentant le travail de Gurnett et de son équipe, Dessler a dit que cette découverte est très significative parce qu'elle démontre que l'idée d'un champ magnétique tournant d'une manière rigide est erronée. Le champ magnétique de Saturne ressemble beaucoup plus au Soleil qu'à la Terre. La mesure peut être interprétée comme prouvant que la zone du champ magnétique de Saturne qui pilote les émissions radio s'est déplacée à une latitude plus élevée pendant les deux dernières décennies.
Les sons radioélectriques de la rotation de Saturne, ressemblant à des battements de coeur et d'autres sons spatiaux peuvent être écoutés en visitant le site de Don Gurnett: http://www-pw.physics.uiowa.edu/space-audio
UNIVERSITY OF IOWA NEWS RELEASE
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Le deutérure d'hydrogène
La quantité de deutérure d'hydrogène, principal réservoir de deutérium (isotope de l'hydrogène) de l'univers, est de première importance pour les astrophysicien qui étudient la formation de l'univers. Le deutérium est l'indicateur le plus fiable de la quantité de matière contenu dans l'univers. La seule origine du deutérium est le Big bang. Mais depuis sa création, il y a 13 milliards d'années, il disparaît au sein des réactions de nucléosynthèse, au coeur des étoiles. Son abondance finale dépendant de l'équilibre entre des mécanismes antagonistes. Or, ces derniers se trouvent intimement liés au nombre de baryons (protons et électrons). Par exemple, une forte densité de baryons entraînera une faible formation de deutérium. Et c'est là que réside tout l'intérêt de connaître le nombre total des atomes de deutérium. Car, selon les théories actuelles, si la quantité de matière baryonique dépasse une valeur appelée "densité critique", l'univers cessera à long terme de se dilater et finira pas s'effondrer sur lui-même. Dans le cas contraire, son expansion se poursuivra indéfiniment.
Les travaux de l'équipe dirigée par Cristopher Wright (University College, Canberra) et Ewine van Dishoeck (Université de Leiden, Pays-Bas) permettent pour la première fois de déterminer l'abondance de deutérium dans Orion, une région de formation très active d'étoiles située à 1 500 années-lumière de la Terre. Grâce au spectromètre à grande longueur d'onde (LWS) embarqué sur le satellite ISO, les chercheurs ont trouvé un atome de deutérium pour cent mille atomes d'hydrogène. "S'il y avait assez de matière baryonique pour provoquer le Big Crunch, nous aurions calculé une valeur très inférieure, de l'ordre d'un atome de deutérium pour un million d'atomes d'hydrogène" indique Christopher Wright.
Pour les scientifiques, il est primordial de connaître les différentes répartition de la molécule de deutérure d'hydrogène qui tourne sur elle-même suivant un axe perpendiculaire à la liaison hydrogène-deutérium. Cette rotation peut être décrite en terme de moment angulaire, J, une donnée qui ne peut prendre que des valeurs discrètes (0 lorsque la molécule ne tourne pas, 1 pour le premier état excité, 2 pour le second, etc.). Les chercheurs ont alors mesuré les photons émis lors du passage de J=1 à J=0. "C'est la première fois que nous réussissons à détecter en dehors du système solaire la transition rotationelle la plus basse de la molécule HD à 112 microns, explique Christopher Wright. Or, c'est dans ce premier état excité que doit résider la majeure partie du deutérure d'hydrogène."
Infosciences Fabrice Demarthon: http://www.infoscience.fr/articles/articles_aff.php3?Ref=216
L'albédo ou réflectivité d'un corps céleste est un des facteurs principaux qui détermine sa température, particulièrement pour les corps sans atmosphère. Si un objet absorbe une quantité considérable de lumière solaire, il sera plus chaud que s' il réfléchit la majeure partie des photons qu'il reçoit. Quand des corps sont en orbite à différentes distances du Soleil, il peut être difficile de voir les effets de l'albédo sur leur température de surface, parce que la quantité de lumière solaire qu'ils reçoivent est tout à fait différente et même s'ils absorbent la même fraction de cette lumière, ils auront des températures différentes. Cependant, puisque tous les satellites de Saturne sont à la même distance du soleil, nous pouvons voir comment leurs albédos respectifs affectent leurs températures sans l'intervention de distances solaires différentes.
Titan, qui absorbe presque 80% de la lumière du soleil qui tombe sur son atmosphère, est le plus chaud des satellites de Saturne, avec une température de surface de 143 degrés au-dessous de zéro. Naturellement, son épaisse atmosphère produit un effet de serre qui complique les choses et dans sa stratosphère, où la majeure partie de l'énergie, qui produit des réactions photochimiques, est absorbée, les températures sont sensiblement plus hautes (seulement 65 degrés en dessous de zéro). En conséquence, une comparaison plus nette serait entre Dioné, qui absorbe environ 30% de la lumière solaire qu'il reçoit, et possède une température de surface de 151 degrés en dessous de zéro, et Encelade, qui en absorbant seulement 1% de la lumière du soleil, a une température de surface de 165 degrés en dessous de zéro. Il serait intéressant de comparer la température de ces satellites à celle de Phoebé, qui absorbe 94% de la lumière solaire qu'il reçoit, mais malheureusement, ce satellite n'a pas été étudié en détail, car très petit et très sombre et sa température n'a pu être mesurée. Dès le 11 juin 2004, le voile sera levé, car Cassini Huygens passera à 2000 km.
Il existe plusieurs définitions de l'albédo, pour tenir notamment compte du fait qu'un corps peut ne pas réfléchir la lumière dans les mêmes proportions selon la longueur d'onde considérée, ou selon l'angle du faisceau incident. En pratique, deux définitions sont utilisées : l'albédo de Bond et l'albédo géométrique visuel.
L'albédo de Bond (ou global, ou planétaire) est le rapport entre l'énergie à toutes les longueurs d'onde qui arrive sur une planète et la totalité de celle réfléchie. Pour la mesure dans toutes les longueurs d'onde les chercheurs utilisent un bolomètre et pour une bande de fréquences précise, le spectromètre. Dans ce type d'albédo, on tient donc compte de la manière dont la lumière est réfléchie dans toutes les directions.
L'albédo géométrique visuel est le rapport de l'intensité lumineuse réfléchie vers l'observateur à celle reçue par la planète lorsque le Soleil, l'observateur et la planète sont alignés. On le définit aussi comme étant le rapport de la brillance du disque planétaire à l'angle de phase nul, à la brillance d'un disque parfaitement diffusant (agissant donc comme un écran blanc) et de même taille. L'albédo d'un corps parfaitement absorbant (noir) est nul. L'albédo d'un corps parfaitement réfléchissant (blanc) est égal à un. On peut aussi définir l'albédo dans une bande passante restreinte ou au contraire sur tout le spectre.
L'albédo géométrique visuel de la lune est 0,12, et celui de la terre 0,367 (http://www.studyweb.com/). Le rapport est donc 3,03. Combiné avec le rapport des surfaces 13,43 cela fait un rapport de luminosité de 40,7. Un astronaute jouissant de la pleine terre sur la lune est 41 fois plus éclairé qu'un terrien jouissant d'une pleine lune. Ce qu'on appelle la lumière cendrée, à savoir la faible illumination de la partie sombre du disque lunaire lorsque la lune est en croissant, est d'ailleurs due à l'illumination terrestre (la Terre est presque pleine à ce moment).
Explication issue de l'observatoire de Genève: http://obswww.unige.ch/Questions_Reponses/R237.html
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L'atmosphère de Saturne
Lorsque Pioneer 11 aborda Saturne le 1er septembre 1979, il traversa les anneaux à 2 reprises (14h31 et 18h33) à seulement 21 400 km. Il envoya 80 photos entre le 20 août et le 7 septembre nous faisant découvrir une atmosphère particulièrement active avec des ouragans et des tourbillons rappelant l'atmosphère de Jupiter, ainsi que des nuages de teintes jaune et or, avec des reflets bleu pâle et brun. Mais il y a moins de "taches rouges" et de tourbillons en mouvement que sur Jupiter. Le 19/8/81 Voyager 2 a photographié, avec un pouvoir de résolution multiplié par 4 000 par rapport à Pioneer 11, un groupe de 3 taches qui se mouvaient à 15ms-1, la plus importante, localisée par 55° sud, avait un diamètre estimé entre 3 et 6 000 km (la Grande Tache de Jupiter fait 50 000 km). Elle fut appelée "Anne", car découverte par Anne Bunker, une scientifique.
http://pds.jpl.nasa.gov/planets/captions/saturn/redcloud.htm
La différence de couleur entre la tache rouge et la couleur bleuâtre des nuages qui l'entoure indique qu'à l'intérieur de la tache, la matière contient une substance absorbant plus de bleu et de violet que la teinte bleuâtre des nuages. La forme ovale n'avait pas changé d'apparence en quelques mois, avant que cette image prise le 6 novembre 1980 à 8 500 000 km.
D'autres taches ont reçu les noms de "Grande Berthe" localisée par 72° N, "tache ultraviolette" localisée par 27° N,"tache brune" localisée par 42° N, etc... Au lieu de fusionner les taches semblent se contourner. Au milieu des bandes nuageuses, on remarque parfois des structures en forme de ruban (l'une d'elles fut appelée "ruban") et entre les bandes, les discontinuités de vitesse, visibles sur Jupiter, sont absentes. La zone équatoriale est le siège de vents violents, les plus violents du Système solaire, soufflant à 1800 kmh-1 . Aux latitudes plus élevées, la vitesse des vents est plus faible. Les scientifiques ne savent pas si les vents embrassent le domaine fluide ou s'ils sont confinés dans la mince couche où se meuvent les nuages. L'air "chaud" en provenance de l'intérieur se brise sous forme de tourbillons qui peuvent durer de plusieurs jours à plusieurs années. Il y a de nombreux anti-cyclones indiquant qu'il y a des hautes pressions, contrairement à la Terre où les basses pressions dominent aux latitudes moyennes. Sur l'ensemble des découvertes, les scientifiques ont pu conclure que les exemples de Jupiter ne pouvaient pas être transposés.
Par suite de l'obliquité de son axe de rotation, tout comme la Terre, il y a un climat où les saisons se succèdent les unes après les autres. Pourtant il y a 2 grandes différences par rapport à la Terre, la distance au Soleil et les anneaux. L'année dure presque 30 ans, soit 30 fois plus longue que sur Terre et les anneaux interceptent une partie de la lumière à l'équateur, modifiant ainsi la distribution énergétique. Par contre, son rayonnement interne et la masse immense de cette atmosphère font que les effets saisonniers y sont peut-être amoindris.
Les détails du pôle sud de Saturne, vus par Cassini, montrent que cette région est loin d'être calme. De légers nuages colorés, très brillants, sont dominés par une forme circulaire juste au pôle. Un film de cette zone a été fait, avoir de pouvoir déterminer la vitesse des vents.
Cette image, centrée sur 750 nm, a été prise avec l'objectif à champ étroit, le 20 mai 2004, depuis une distance de 20 millions de km. La résolution est de 131 km/pxl. Le contraste a été amélioré pour aider à la vision de ces turbulences.
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Constitution de l'atmosphère
Les observations indiquent qu'il y a plusieurs couches concentriques de
nuages dans l'atmosphère de Saturne, chaque couche étant de différentes
couleurs. Leur couleur serait causée par leur nature chimique.
La couche la plus profonde est bleue, car elle contient de l'eau (H2O).
Nous pouvons apercevoir les nuages bleus lors d'une trouée dans
les couches supérieures. Les nuages bruns d' hydro-sulfide d'ammonium
(NH4HS) se
situent au-dessus et les nuages blancs
à base de cristaux d'ammoniac
(NH3) et de méthane
(CH4) au-dessus de ces derniers. Les nuages rouges à base de phosphine (PH3), comme dans les taches rouges,
sont au niveau le plus élevé et sont très froids. Au-dessus des nuages,
Saturne aurait probablement une couche de brume dense dispersée dans un mélange
d'hydrogène et d'hélium gazeux,
de 1000 km d'épaisseur, qui atténuerait les couleurs.
L'atmosphère
serait similaire à celle de Jupiter mais avec une répartition
différente: 88% d'hydrogène moléculaire H2, 10% d'hélium (He),
2% de méthane (CH4), des nuages d' hydro-sulfide d'ammonium
(NH4SH), de
l'ammoniac (NH3) et d'eau (H2O). L'atmosphère de Saturne contient 94% de
molécules d'hydrogène pour 6% d'atomes d'hélium, tous les autres atomes
et molécules se trouvant dans la proportion inférieure à quelques dix
millièmes. Ainsi, vers 1 200 km, là où la pression est trop faible
pour assurer un brassage efficace, l'hydrogène et l'hélium dominent
comme prévu, mais dans un rapport différent (< 0,07) de celui de la
nébuleuse primitive où cependant, Jupiter s'était révélé être un
modèle parfait. D'où la grande interrogation:" Où est passé
l'hélium originel ?". La réponse viendra plus tard: "l'hélium
tombant vers le centre contribue au dégagement
d'énergie."
A l'étage supérieur se trouve l'exosphère. Les gaz y sont mélangés sous l'effet de la turbulence et la température est estimée à 400°K. Au-dessous se trouve l'homopause avec une température de 200°K. Puis vient la stratosphère avec du méthane (CH4), de l'acétylène (C2H2 ), des hydrocarbures et de la phosphine (PH3). Plus profondément vient la tropopause. La température y est de l'ordre de 85°K pour une pression de 0,1 bar (1 bar = pression atmosphérique terrestre). Après avoir décrut depuis les couches supérieures, la température se remet à croître au fur et à mesure que l'on se dirige vers les profondeurs. Au-dessous de la tropopause, à 60 100 km du centre de Saturne se trouve une couche où la pression est d'environ 1 bar.
Le point critique de l'hydrogène se situe à 33°K et 13 bars où l'hydrogène liquide et l'hydrogène gazeux ne peuvent pas exister en équilibre. Puisque partout, la température égale ou dépasse les 82°K, l'hydrogène se comporte comme un liquide supercritique comprimé sans gain, ni perte de chaleur. Ainsi il n'y pas d'interface distincte entre la plus haute atmosphère où l'hydrogène se trouve à l'état gazeux et les couches profondes où il est liquéfié. La troposphère ne s'arrête pas sur un état solide, mais l'hydrogène est s'étend apparemment jusqu'à des dizaines de kilomètres au-dessous des nuages visibles, où il atteint des milliers de degrés kelvin sous des pressions supérieures au million de bars.
De petites quantités de méthane (CH4), ammoniac (NH3), phosphine (PH3), de monoxyde de carbone (CO), du germane (GeH4) et arsine (hydrogène arsénié - AsH3), Ethane (C2H6), acétylène (C2H2), l’éthylène (C2H4), le benzène (C6H6) et le méthylacétylène (C3H4) seraient ainsi présents. D'autres hydrocarbures sont aussi présents dans la stratosphère où ils sont produits par photochimie. Au-dessous de la couverture nuageuse, il y aurait de l'eau (H2O), du sulfure d'hydrogène (H2S). Plusieurs autres gaz sont présents à l'état de trace tel l'azote (N2), l'acide fluorhydrique (HF) et chlorure d'hydrogène (HCl) mais pas encore détectés parce que leurs raies spectrales sont très fines et se situent dans une partie du spectre assez difficile à analyser.
http://www.pha.jhu.edu/~reth/images/kurtsaturn.gif
http://oposite.stsci.edu/pubinfo/SaturnRPC.html
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Les nuages
http://saturn.jpl.nasa.gov/news/features/saturn-story/images/saturn-cloudsv1-PIA00027.jpg
Une activité
se traduirait par des formations éphémères et des variations
saisonnières. Elle présente un disque avec des bandes comme Jupiter,
mais moins contrastées vues depuis la Terre.
Des
nuages étirés (ci-contre) circulent parallèlement à
l'équateur par la rotation rapide.
Au-dessous, la majeure partie de Saturne serait constituée d'hydrogène
moléculaire (H2). D'abord liquide, puis, vers 30 000 km plus bas, lorsque la pression
devient très importante, on le retrouve sous la forme monoatomique
appelé aussi métallique (les
électrons libres se comportant alors comme dans un métal conducteur).
Sa température serait de −168°C suggérant que l'ammoniac se trouverait sous forme de cristaux, constituant la majeure partie des nuages. Le profil de température serait le même que celui de Jupiter, avec toutefois une nuance par suite d'un éloignement beaucoup plus grand au Soleil. Au sommet des nuages la température varie de - 181°C à - 191°C. Une température plus élevée (- 130°C) a été relevée à 1 200 mb. Des températures plus basses furent enregistrées à la pression de 70 mb. La température s'accroît au fur et à mesure que l'on s'enfonce. Si la partie supérieure des nuages est composée de cristaux d'ammoniac, la différence de température pourrait expliquer l'aspect flou du disque de Saturne. Les cristaux peuvent ainsi descendre aux latitudes plus basses. De plus, les scientifiques pensent que la phosphine (PH3) se forme avec plus de facilité que dans l'atmosphère de Jupiter.
Des tâches brillantes ont été observées pendant plusieurs jours. Il y a aussi une bande très brillante qui ceinture Saturne dans la zone équatoriale, au-dessus des anneaux. Cette bande se balade d'un hémisphère à l'autre au rythme de 15 ans, mais restant toujours du même côté éclairé des anneaux. Les anneaux jouent-ils un rôle ?
La circulation se fait avec des courants horizontaux est-ouest de sens contraires. Les vents soufflent très fort au niveau de l'équateur, Voyager y aurait mesuré des vitesses de l'ordre de 1 800 km/h, mais ils sont pratiquement nuls au 40e parallèle. Ils soufflent vers l'est, dans le sens de rotation de Saturne. On observe beaucoup moins de convection que sur Jupiter, mais de grandes tâches ovales ont été photographiées par Voyager, approximativement aux mêmes latitudes (50/55°). Elles sont plus froides que l'environnement immédiat.
L'atmosphère polaire se caractérise par une profondeur optique par suite
d'un niveau plus bas des nuages par opposition de l'équateur. Des aurores
polaires ont été observés. Des émissions de type auroral, en UV, ont
été révélées au voisinage du limbe et elles furent transportées vers
l'équateur. Dans l'hémisphère obscur, aucun éclair d'orage n'a été
observé.
Enfin un nuage d'hydrogène neutre enveloppe Saturne et s'étend jusqu'entre les orbites de Rhéa et Titan. Il serait possible qu'il soit alimenté par de l'hydrogène s'échappant de Titan. Les scientifiques attendent beaucoup de Cassini et Huygens.
Des
nuages avec de petites structures sont visibles sur l'image couleur, ci-contre, après traitement numérique, prise
de l'hémisphère nord de Saturne par
Voyager 1 à 9 millions de km, peu de jour après son approche à très
faible distance.
http://www.nasm.si.edu/research/ceps/etp/saturn/satimg/SAT_P23062.jpg
A noter:
Rapport deutérium/ hydrogène (D2/H) : 5,5.10-5
Hauteur équivalente d'atmosphère pour les molécules suivantes:
-
H2 : 75 km
-
NH3 : 2m
-
CH4 : 60 m
-
L'intérieur de Saturne
Grâce aux 3 sondes qui lui ont rendu visite (Pioneer 11, Voyager 1 et 2)
nous en savons plus sur l'intérieur de Saturne. L'image
ci-contre illustre la structure interne de Saturne. Immédiatement en dessous
des nuages, à l'altitude 
arbitraire de 0, une couche d'environ 30 000 km
d'épaisseur contient essentiellement de l'hydrogène moléculaire et de
l'hélium. Ne pas oublier que nous sommes en présence d'une planète
gazeuse et non pas tellurique comme la Terre, donc pas de croûte solide. Lorsque
nous atteignons les couches plus profondes où la pression atteint 100 000
bars (atmosphères), le gaz commence à se liquéfier. A 30 000 km ( la
moitié du rayon) la pression est de l'ordre de 2 ou 3 millions de bars.
L'hydrogène devient conducteur, c'est pour cela qu' il est appelé
métallique, car les particules se comportent comme celles d'un métal. Les
scientifiques présument qu'à l'inverse de Jupiter, l'hydrogène
métallique y serait à l'état solide, s'étendant de 30 000 km à 7 500
km. Au-dessous, la glace domine. C'est plutôt une mixture faite d'eau,
méthane et d'ammoniac sous hautes pressions et hautes températures. Au
centre, il y aurait un noyau de silico-aluminate ou bien de roches et de
glaces.
http://www.solarviews.com/browse/sat/satint.jpg
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Hydrogène métallique
Lorsque l'hydrogène est suffisamment comprimé sa nature change (> 1 000 tonnes/cm2), à une température d'environ 6 000°C. Il devient liquide (ce n'est plus un gaz) et "métallique" c'est-à-dire que la répulsion naturelle, entre les particules de même polarité, cesse. L'hydrogène devient un conducteur électrique et un créateur de champ magnétique. L'hydrogène métallique est constitué d'une soupe de protons et d'électrons ionisés (comme à l'intérieur du Soleil à plus basse température). Il se compose d'une couche de particules atomiques espacées sensiblement d'un plus petit rayon de Bohr (le rayon de l'orbite de la plus petite énergie), en réalité, comparable à la longueur d'onde. Les électrons, libres, se comportent comme les électrons d'un métal.
Le calcul de la conductivité électrique de l'hydrogène métallique de Saturne donne approximativement de 105 mhos/cm, à peu près la même que celle du lithium à une pression de une atmosphère pour une température légèrement inférieure au point de fusion.
Pour l'hydrogène, le rayon de Bohr, a0 , est égal à:
avec:
- ε0 est la permittivité du vide
-
est la constante
de Planck - me est la masse de l'électron
- e est la charge élémentaire
Ce qui donne la valeur de: 52,9189379.10-12 m, soit 53 picomètres ou ½ Å (Ångström).
Encyclopédie libre:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Accueil
http://en.wikipedia.org/wiki/Metallic_hydrogen
-
Le noyau
Tout comme Jupiter, le noyau de Saturne comporterait une couche liquide (eau, méthane, ammoniac, etc...) entourant un coeur silico-aluminate (oxyde de magnésium, silice, sulfure de fer, etc...) plus important que celui de Jupiter et qui pourrait être en partie responsable de l'aplatissement prononcé. Sa température est estimée à 12 000°K. On le trouve à partir de 45 000 km de profondeur où la pression atteindrait 2 à 3 millions d'atmosphères (bars). Ce serait un noyau de 12 à 15 000 km de rayon (taille de la Terre) et de 20 à 30 fois la masse de la Terre. Il serait entouré d'une couche d'hydrogène métallique et d'une couche d'hydrogène moléculaire (H2). Des traces d'une variété de glace sous très hautes pressions auraient été détectées. En général le noyau d'une planète peut être divisé en 2 zones: une zone interne faite d'une mixture de nickel, fer et sulfure tandis que la zone périphérique serait constituée de silicates. La composition de celui de Saturne serait similaire à celui de la Terre. Toutefois, il est beaucoup plus massif que celui de Jupiter, tandis que la zone d'hydrogène métallique serait plus réduite.
Saturne est beaucoup plus chaud que ce qu'il devrait être normalement chauffé par le Soleil (11.1016 watts). Saturne rayonne 1,76 fois plus d'énergie qu'il n'en reçoit (20.1016 watts) en infra-rouge (entre 20 et 100 µm). Saturne reçoit le 1/100 de l'énergie solaire reçue par la Terre. Or, bien plus petit que Jupiter, il rayonne plus d'énergie. Le rayonnement radio aux environs de 3 cm de longueur d'onde donne une structure de - 168°C. Or, la température mesurée dans l'infra-rouge est de - 150°C. Cette légère différente peut s'expliquer en supposant que les régions qui émettent en IR et en radio sont situées dans des couches différentes. La puissance spécifique, avec une puissance interne, par unité de surface est de 1,5.10-10 watts/kg, qui peut être comparée à celle du Soleil 1.9.10-4 watts/kg et pour Jupiter, 1,7.10-10 watts/kg.
Sa température moyenne est approximativement de 130°K. Cependant dans l'équation de l'équilibre thermique (ci-dessous), elle devrait être de 80°K. Cette chaleur supplémentaire est produite par une séparation lente des gaz. Les gaz les plus légers montent et les plus lourds descendent. En même temps, les molécules en se frottant, chauffent l'atmosphère.
Pour connaître la température d'une planète orbitant loin de son étoile, il faut utiliser un modèle thermique simple. Ceci implique d'égaliser l'énergie de l'étoile voisine qu'intercepte la planète, à celle que réémet la planète. Pour un état d'équilibre, il faut que la radiation d'entrée égale la radiation de sortie:
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La radiation d'entrée est égale à {pR2 f(1-A)}
-
La radiation de sortie est égale à {4 p R2 s T4} si Trot < Trad rotation rapide
-
ou bien la radiation de sortie est égale à {2 p R2 s T4} si Trad < Trot rotation lente
-
Pour Entrée = Sortie: {T =[f(1-A)/(4 ou 2) s]1/4} où 4 pour rotation rapide et 2 rotation lente
-
f = 1.35 x 106 ergs cm2 sec-1 c'est la constante solaire (1 350 W m-2 ) à 1 UA, qui correspond à la distance Terre - Soleil.
Sa valeur décroît avec le carré de la distance étant donné que la lumière s'étale en une sphère de plus en plus large, par unité de surface. -
L'albédo A est la quantité moyenne de lumière réfléchie de la surface de la planète, ainsi 1-A est la quantité absorbée
-
Le rayon de la planète est indiqué par R et la quantité de radiation d'entrée est proportionnelle à la surface circulaire que la planète intercepte, tandis que la quantité de radiation de sortie est proportionnelle à la superficie de la planète. La rotation de la plupart des planètes est plus rapide que le temps nécessaire pour rayonner la surface d'entrée, c'est pour cela que nous utiliserons la superficie entière au lieu de l'hémisphère exposé au Soleil.
-
constante de Stefan: s = 5,67.10-5/erg/cm2/s/°K4 ou ac/4 = 5,67.10-8 W/m2.K4
-
L'énergie rayonnée R par un objet par seconde par unité de surface et proportionnel au temps T4 est donnée par la loi Stefan-Boltzmann: R = esT4.
L'émissivité e dépend de la nature de la surface du rayonnement et s'étend pour un réflecteur parfait qui ne rayonne pas du tout de 0 à 1 pour un corps noir.
Voici l'équation résolue:
|
Tp
Tsun
Rsun
d 1-a
|
= = = = = |
température de la planète
température du Soleil
rayon du Soleil
distance Soleil planète.
L'albédo A est la quantité moyenne de lumière réfléchie depuis la surface d'une planète et 1-A est la quantité absorbée. |
Des calculs récents montreraient que si la température dans la couche de l'hydrogène monoatomique était suffisamment basse, l'hélium ne se mélangerait pas avec l'hydrogène métallique. Des gouttes d'hélium se formeraient alors et tomberaient vers le centre, libérant de l'énergie gravitationnelle. Ainsi s'expliquerait le déficit d'hélium dans l'atmosphère de Saturne par rapport à Jupiter. L'hélium affecte l'absorption du rayonnement infrarouge par l'hydrogène. C'est ainsi qu'a pu être déterminé qu'il y avait 6% d'hélium dans l'atmosphère de Saturne au lieu de 10 % dans celle de Jupiter ce qui correspond au fait que l'hélium tombe vers le centre en appauvrissant l'atmosphère. Jupiter, qui n'a pas fini de se refroidir, possède une zone d'hydrogène métallique au moins 2 fois plus chaude. La formation des gouttes d'hélium et leur chute vers le centre ne se déclenchera que lorsque Jupiter sera suffisamment refroidi. Naîtra alors une nouvelle source d'énergie.
Une journée à travers
la Galaxie:
http://home.cwru.edu/~sjr16/advanced/saturn.html
Structure
thermique dans le Système solaire:
http://www.apl.ucl.ac.uk/lectures/3c37/3c37-9.html
Introduction à
l'atmosphère des planètes.
http://www.pha.jhu.edu/~reth/planet.html
Expérience
de rayonnement:
http://people.ccmr.cornell.edu/~muchomas/8.04/Lecs/lec_BBody/node1.html
Comme Jupiter, Saturne présente un champ magnétique inverse de celui de la Terre: hémisphère Sud, pôle Nord. Les lignes de force émergent du pôle nord de Saturne pour réentrer au pôle sud de la planète. Les courants électriques, engendrés au sein du noyau en rotation rapide, créent un champ magnétique. Pioneer 11 a découvert le champ magnétique de Saturne et révéla qu'il était plus faible que celui de Jupiter, par suite d'une quantité d'hydrogène métallique plus faible. Le maximum du champ au pôle nord est de 0,8 gauss et 0,7 gauss au sud, très similaire au champ terrestre polaire et de 0,2 gauss à l'équateur pour Saturne et 0,3 pour le champ terrestre équatorial. Ce champ serait un dipôle confondu avec l'axe de rotation ce qui favorise la régularité de sa forme. À la différence de toutes les autres planètes dont les champs magnétiques ont été mesurés, l'axe magnétique de Saturne est écarté de moins de un degré par rapport à l'axe de rotation. Cet alignement rare a été mesuré la première fois par Pioneer 11 en 1979 et fut confirmé plus tard par les sondes Voyager 1 et 2.
La grande vitesse de rotation du champ magnétique dans les régions internes de la magnétosphère crée un disque de plasma dans lequel circule des courants électriques. Mais la présence de l'anneaux empêche le piégeage des particules près de Saturne.
Si un lent
brassage existe, en raison du flux de chaleur montant vers la surface provoqué
par les réorganisations gravitationnelles des constituants les plus denses,
les scientifiques s'attendent à ce que l'action soit suffisante pour que
l'effet dynamo génère le champ magnétique observé. Le champ
magnétique de Saturne est ainsi produit essentiellement par le même
mécanisme que produit le champ magnétique terrestre. Le champ
magnétique en profondeur dans la zone où se trouverait la dynamo, à proximité
du noyau, peut être tout à fait irrégulier. Les théories présument que
les lignes de force du champ magnétique sont rendues symétriques à
l'axe de rotation avant d'atteindre la surface au travers une région de
conductivité électrique et non convective, se trouvant en rotation en
respectant les lignes de force. La rotation différentielle de
l'atmosphère de Saturne doit être en relation avec une action beaucoup
plus profonde des courants impliquant un noyau conducteur.
La magnétosphère est la région qui entoure la planète. Le champ magnétique joue un rôle dominant dans le comportement du milieu. Elle est limitée à l'extérieur par la magnétopause au-delà de laquelle la force exercée par le vent solaire devient dominante. Les anneaux ainsi que la plupart des satellites jusqu'à Titan "baignent" dans la magnétosphère. Cela n'est pas sans influence sur l'environnement.
Le vent solaire joue une grande influence sur la structure de la
magnétosphère. Les humeurs du Soleil sont répercutées par des
modifications de structures en quelques heures. Par exemple, entre
l'arrivée et le départ de Voyager 2 (3 jours), la magnétosphère avaient
augmenté de plus de 70 %. Des aurores polaires et des sources 
radioélectriques ont été observées. Après
que Pioneer 11 ait observé des signes d'aurores polaires en ultraviolet autour de Saturne, les 2 sondes Voyager ont fourni une description
fondamentale de ce phénomène. Elles
ont trouvé,
aux latitudes moyennes, des émissions d'hydrogène en ultraviolet comme des
aurores et des aurores polaires au-dessus de 65° de
latitude. Ce degré élevé d'activité peut conduire à la formation de
molécules complexes d'hydrocarbures qui sont transférées vers
l'équateur. Les aurores, qui se produisent aux latitudes moyennes dans
des régions éclairées, reste une énigme; le bombardement par des électrons et des ions, connus pour
causer des aurores sur terre, se produit principalement aux latitudes élevées.
Le
HST (télescope Hubble) a participé à cette observation. En 1994, il
photographia la première aurore de Saturne (image à gauche). On constate que les 2 pôles
sont bien concernés en même temps. Ces observations apportèrent la
trame pour l'exploration qui doit débuter en juillet 2004, lorsque la
sonde Cassini sera arrivée.
Les scientifiques attendent beaucoup de Cassini pour analyser
l'interaction complexe entre les anneaux, Titan et la magnétosphère. L'onde
de choc fluctue en deçà ou au-delà de l'orbite de Titan. A
l'intérieur, les particules 
chargées sont "piégées" par le
champ magnétique et se baladent en formant des sortes de ceintures de Van
Allen, les ceintures de radiation qui entourent la Terre. C'est au niveau
de Mimas, Encelade, Téthys et Dioné qu'elles présentent un maximum
d'intensité.
La magnétosphère de Saturne (région de l'espace dominée par le champ magnétique de Saturne, au lieu du champ magnétique interplanétaire) s'étend jusqu'à plus de 20 fois le rayon de la planète du côté Soleil, mais avec des fluctuations causées par les variations de la pression dynamique du vent solaire. L'onde de choc créée par le vent solaire se situe à 1 800 000 km de Saturne et la magnétopause à 1 300 000 km. Mais selon l'intensité du vent solaire, elle est très fluctuante. A l'opposé du Soleil la magnétosphère dessine une longue queue magnétique, qui se prolonge à des distances beaucoup plus grandes. Les satellites Titan et Hypérion orbitent à des distances proches des dimensions magnétosphériques minimales et croisent de temps en temps la frontière. Par conséquent, les particules ionisées des couches supérieures de l'atmosphère de Titan peuvent interagir avec les lignes de forces du champ magnétique local.
L'intérieur de la magnétosphère de Saturne, comme les magnétosphères
de la Terre et de Jupiter possède une population stable de protons
énergétiques (> 10 Mkev: millions d'électrons-volts) spiralant le
long des lignes de force du champ magnétique. À la différence des magnétosphères de la terre et du Jupiter,
cependant, cette population est sensiblement modifiée par l'absorption des particules énergiques sur les surfaces des corps orbitant
dans les lignes de champ. Des " trous " sont visibles dans les populations de particules sur les
lignes de force qui traversent les anneaux et 
les orbites des satellites dans la magnétosphère.
Voyager 1 a découvert à l'intérieur (vers 400 000 km) de la
magnétosphère, un immense
tore d'hydrogène atomique (H), dont la densité est de 20 atomes/cm3,
s'étendant (schéma ci-contre) des orbites de Titan à celle de Rhéa soit de 0,5 à 1,5
millions de km de largeur pour une épaisseur de 840 000 km. Ce tore est
constitué de l'hydrogène échappé de Titan (correspondant à l'évasion de
1 kg/s d'hydrogène) et de l'ionosphère de Saturne, qui reste dans la
sphère d'attraction de Saturne.
D'autres tores existent. Celui entre Encelade et Dioné forme un tore de
plasma constitué principalement d'ions O+ et H+ provenant
probablement
de la glace
d'eau pulvérisée arrachée
des surfaces de
Dioné et de Téthys. Un autre tore, d'ions, chaud
s'étend de l'orbite de Dioné jusqu'au-delà de Rhéa, puis un tore
d'hydrogène s'étend de Rhéa jusqu'au-delà de Titan.
Dans les parties externes à ces tores quelques ions ont été
accélérés à de grandes vitesses. Ces vitesses correspondent à des
températures de 700 à 900 millions de degrés celsius.
A l'extérieur du tore interne, il y a une mince couche de plasma qui s'étend jusqu'à environ 1 million de km. La source de ce plasma est probablement l'ionosphère de Saturne, l'atmosphère de Titan et le tore d'hydrogène neutre qui entoure Titan entre 500 000 et 1,5 millions de km.
Les émissions radioélectriques de Saturne ont évolué entre les
passages de Voyager 1 et 2. Voyager 2 a détecté la queue magnétique de
Jupiter lorsqu'elle s'approcha de Saturne, au début de 1981. Peu après, quand Saturne était censé baigner dans
la queue magnétique de Jupiter, les émissions radioélectriques de
grandes ondes (kilométriques) étaient indétectables. Lors
de l'approche de Voyager 2, les émissions de grandes ondes furent de
nouveau indétectables. Ces observations sont normales avec Saturne
baignant dans la queue magnétique de Jupiter, tout comme une réduction
apparente de la pression du vent solaire, bien que les scientifiques
disent qu'il n'y a pas de corrélation avec les effets causés par la
queue magnétique de Jupiter.
http://oposite.stsci.edu/pubinfo/pr/1998/05/content/9805w.jpg
http://saturn.jpl.nasa.gov/news/features/saturn-story/images/hst1998-aurora.jpg
Credit: J. Trauger (JPL) NASA : http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap980109.html
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Contraction inachevée.
Les grosses planètes nous introduisent dans une région du Système solaire imparfaitement organisé où tous les objets n'ont pas encore trouvé leur équilibre. Après Jupiter, Saturne est encore en phase de structuration. Elle crée plus de chaleur qu'elle n'en reçoit du Soleil. A l'intérieur, tout se passe comme si des masses d'hélium continuaient à tomber vers les régions centrales et cela expliquerait l'étonnant déficit d'hélium dans l'atmosphère de la planète. Comme toutes les grosses planètes, elle se trouve à mi-chemin entre l'étoile et la planète. Elle se comporte comme une étoile en phase finale de formation.
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Exploration et messages pour E.T.
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Pioneer
L'exploration des planètes géantes a débuté par les missions Pioneer 10 et 11. Pioneer 10 décolla le 2 mars 1972 et Pioneer 11, le 5 avril 1973. Au départ de la Terre, la vitesse était de 14 kms-1. Pioneer 10 fut chargé d'étudier Jupiter le 3 décembre 1973. Sur Pioneer 10 se trouve la première plaque destinée aux hypothétiques extraterrestres.
http://spaceprojects.arc.nasa.gov/Space_Projects/pioneer/PNimgs/Plaque.gif
Cette plaque fut apposée sur la sonde Pioneer 10 dans l'éventualité
d'une interception par des extraterrestre, dans des milliers, voire des
millions d'années. Elle a pour but de leur indiquer l'endroit et le
moment du lancement. Un homme et une femme y sont représentés pour
montrer l'aspect des êtres de la planète Terre. Les tailles sont
données par rapport à la sonde. L'homme lève la main en signe de paix
et de bienvenue. Le dessin est gravé sur une plaque d'aluminium
recouverte d'une pellicule d'or dont les dimensions sont de 229 mm sur 152
mm. Celle-ci fut fixée sur le support d'antenne à un endroit où elle
est mieux protégée de l'érosion interstellaire.
En bas, à gauche, les lignes représentent la position de 14
pulsars par rapport à celle du Soleil. Les symboles le long de ces lignes
représentent les fréquences de ces pulsars à la date du lancement de
Pioneer 10. La fréquence de l'atome d'hydrogène, le plus simple et le
plus abondant dans l'univers, figure en haut et à gauche, sert de
référence. Nous
trouvons 2 cercles symbolisant 2 atomes d'hydrogène au niveau de
basse énergie. Il y a un lien qui les unit et le chiffre 1 pour indiquer
que l'intervalle de temps lié à la transition d'un état à l'autre doit
être employé comme échelle de temps fondamentale.
Les petits traits verticaux en périphérie des 2 petits cercles indiquent
le spin du proton et de l'électron. Le moment de transition d'un état à
l'autre est utilisé comme horloge universelle
et la diminution régulière des fréquences des pulsars pourrait
permettre à une civilisation avancée de déterminer le temps écoulé
depuis le lancement. En bas, le Soleil et son cortège de planètes
sont représentés ainsi que la trajectoire suivie par la sonde Pioneer
10. Elle quittera le Système solaire dans 250 siècles et se dirigera vers Aldébaran à 68
années-lumière, l'étoile rouge dans la constellation du Taureau,
qu'elle atteindra dans 2 millions d'années .
Pioneer 10 se
promène à la vitesse de 390 millions de km par an, soit un peu plus de 1
million de kilomètres par jour ou 12,3 kms-1. Les transmissions se sont effectuées,
par l'intermédiaire d'une antenne de 2,74 m de diamètre et avec une
puissance de 8w sur des fréquences voisines de 2,3 GHz et un taux de
transmissions, au voisinage de Jupiter, de 2048 bits/seconde. Ce taux
est tombé à 16 bits à la fin de la mission. Ecouter
le commentaire en anglais
Pioneer 11 continua le travail commençait par Pioneer 10 autour de Jupiter le 1 décembre 1974 qu'elle frôla à 42 900 km, puis poursuivit sa route vers Saturne qu'elle atteignit au plus près le 1er septembre 1979. Elle prit des photos meilleures que celles de Pioneer 10 et découvrit un champ intense de particules chargées et l'environnement magnétique de Saturne. Elle passa à 3 500 km du bord extérieur de l'anneau A. Elle traversa les anneaux et passa à 20 930 km au-dessus des nuages. Elle est aussi loin que Pioneer 10, mais dans une autre direction. Sa mission prit fin le 30 septembre 1995. Aujourd'hui elle voyage silencieusement à 12 kms-1. Dans 250 siècles, Pioneer 10 et Pioneer 11 quitteront le Système solaire.
L'imagerie des sondes Pioneer a apporté son quota de découvertes, mais vite surpassée par celle des sondes Voyager. Déjà en route depuis 2 ans, lorsque Pioneer 11 atteignit Saturne, elles sont plus sophistiquées et plus automatisées que les sondes Pioneer. D'une masse de 815 kg, elles se présentent sous la forme d'un corps central, où sont fixés une antenne radio de 3,7 m de diamètre et trois bras porteurs d'un générateur nucléaire radio-isotopique de 400 watts. Les sondes transportent, tout comme les sondes Pioneer, 11 instruments de mesure et de télédétection pour étudier planètes et satellites. Les communications s'effectue toujours antenne pointée vers la Terre, obligeant les sondes à pivoter pour prendre des images, puis pour se diriger vers la Terre. Les émetteurs ont une puissance de 23 watts et peuvent transmettre des informations au-delà du milliard de kilomètres grâce aux puissantes stations de réception sur Terre.
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Voyager
Voyager 1 sa mission fut d'étudier Jupiter et Saturne. Elle décolla, la 2ème, le 5 septembre 1977. Elle doubla Voyager 2 partie 2 semaines plus tôt et survola Jupiter le 5 mars 1979 puis Saturne le 12 novembre 1980.
Le 5 novembre 2003, Voyager 1 avait atteint la distance de 90 UA soit un équivalent de 13,5 milliards de km. C'est la première sonde a mesuré le vent solaire à une telle distance. Voyager 1 se déplace à raison de 3,6 UA/an vers le Nord à 35 degrés au-dessus de l'écliptique en direction de l'apex (direction du déplacement du Soleil vers les étoiles voisines).
Voyager 2, après avoir étudié Jupiter et Saturne, a vu, compte tenu de son bon état de fonctionnement, sa mission prolongée pour survoler les mondes de Uranus et Neptune. Décollant la 1ère, le 20 août 1977, elle survola Jupiter le 9 juillet 1979 puis Saturne le 26 août 1981, Uranus le 24 janvier 1986 et Neptune le 24 août 1989. Voyager 2 se déplace à raison de 3,3 UA/an vers le sud à 48 degrés de l'écliptique.
Les sondes Voyager ont suffisamment d'énergie électrique pour fonctionner jusqu'en 2020. Voyager 1 sera à 19,9 milliards de kilomètres du Soleil et Voyager 2 à 16,9 milliards de km. Dans 4 000 siècles dérivera à 1,6 années-lumière de nous en route vers une étoile de la constellation du Caméléon, AC+79 3888. Elle viendra de sortir du Système solaire qui mesure 1 année-lumière. Dans 2 960 siècles, Voyager 2 passera à 4,3 années-lumière de Sirius, l'étoile la plus brillante du ciel. Elles erreront indéfiniment dans la Voie Lactée.
Situation au 12 mars 2004:
| Mission Weekly Reports |
Voyager 1 |
Voyager 2 |
|
Distance au Soleil (Km) |
13 661 000 000 |
10 890 000 000 |
|
Distance à la Terre (Km) |
13 642 000 000 |
10 948 000 000 |
|
Distance parcourue depuis le lancement (Km) |
15 519 000 000 |
14 589 000 000 |
|
Vitesse relative par rapport au Soleil (Km/sec) |
17,199 |
15,660 |
|
Vitesse relative par rapport à la Terre (Km/sec) |
18,823 |
24,761 |
|
Durée de parcours aller du signal |
12h58 |
10h09 |
Répétant ce qui avait été fait pour les sondes Pioneer, un message pour d'éventuels extraterrestres a été plaçaient. Pour ceux qui ne comprennent pas ce geste, il faut se souvenir qu'il restait quelques grammes disponibles. Au lieu de perdre cette place, Carl Sagan, le grand scientifique de la NASA proposa un disque de phonographe retraçant l'histoire de la Terre. Même s'il existe 1 chance sur des milliards que la rencontre se fasse, il faut la tenter, a-t-il souligné, surtout si cela ne coûte rien.
Ces disques de phonographe
de 12 cm en cuivre plaqué or, contiennent des sons et des images
sélectionnés pour représenter la diversité de la Terre. C'est un
comité de la NASA présidé par Carl Sagan qui fit les choix. 115 images
furent retenues, ainsi qu'un échantillonnage de sons tels que le vent, le
tonnerre, du surf, des oiseaux, des baleines, etc....Des chants et 55
langues diverses furent ajoutés, ainsi qu'un message du président Carter
et de Kurt Waldheim, secrétaire général de l'ONU. Des instructions, en
langage symbolique, explique l'origine de la sonde et indique comment doit
être utiliser le disque de phonographe
et y sont jointes une cartouche et une aiguille.
Les 115 images furent codées analogiquement (par opposition à
l'enregistrement numérique) sur l'autre face, la partie vidéo. Le
restant est en audio et doit être utiliser en 16 2/3
de tours/mn. Il contient les salutations parlées, débutant en Akkadian
(ancienne dynastie d'Akkad, langue sémitique de Mésopotamie, aussi
appelé Assyrien), qui fut la langue sumer parlée il y a environ six mille ans, et finissant
en Wu, un dialecte chinois moderne. Suivent 90 minutes de chants de tous
les continents et ethnies. Carl Sagan, Drake, Lomberg ont aussi inclus
"Murmure de la Terre" qui est une encyclopédie de 1978 et
réédité en 1992 qui raconte la création.
Une fois que les sondes Voyager auront quitté le Système solaire (en 1990, elles étaient au-delà de l'orbite de Pluton) dans 15 000 ans ou 150 siècles, elles voyageront à jamais dans la Voie Lactée. Sachant que le Système solaire mesure 1 année-lumière,il leur faudra encore 600 siècles pour atteindre l'orbite de la première étoile. Pour Carl Sagan, si une civilisation avancée est capable de comprendre cette "bouteille dans l'océan cosmique" indique que la vie existe quelque part.
Dans le coin supérieur gauche, le disque de phonographe est représenté avec l'aiguille. L'aiguille est positionnée correctement pour que le disque démarre aussitôt. Sur la périphérie du cercle est écrit en binaire, la vitesse de rotation de 3,6 tours/seconde exprimé en unité de temps de 0,7 picoseconde (10-12). Cette unité est liée à la transition fondamentale de l'atome d'hydrogène (schéma en bas à droite). Le schéma indique que l'aiguille doit aller de l'extérieur vers l'intérieur. Le schéma montre aussi la cartouche et l'aiguille. Un nombre binaire indique la durée d'environ une heure.
La partie droite explique le standard des signaux vidéo. En haut, le signal en vidéo négative. L'image se construit point par point, ligne par ligne, Les lignes 1,2,3 sont notées en binaire et la durée d'une ligne est de 8 millisecondes (10-3). Le dessin au-dessous montre comment se dessine verticalement l'image sur l'écran en lignes entrelacées. Puis suit le schéma d'une trame avec 512 lignes. Immédiatement au-dessous il y a une reproduction de la première image sur le disque pour permettre aux destinataires de vérifier qu'ils décodent les signaux correctement. Un cercle a été employé dans cette image pour indiquer aux destinataires qu'ils emploient le bon rapport horizontal / vertical.
La partie inférieure gauche renferme le schéma des pulsars déjà vus sur la plaque des sondes Pioneer. Il indique la position de 14 pulsars par rapport au Système solaire et leur période précise. A droite, nous retrouvons les 2 cercles symbolisant 2 atomes d'hydrogène au niveau de basse énergie. Il y a un lien qui les unit et le chiffre 1 pour indiquer que l'intervalle de temps lié à la transition d'un état à l'autre doit être employé comme échelle de temps fondamentale pour interprété les images codées. Les petits traits verticaux en périphérie des 2 petits cercles indiquent le spin du proton et de l'électron.
