Jupiter (planète)

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Jupiter
Caractéristiques orbitales
rayon moyen	778 412 027 km 5,2 ua
Excentricité orbitale	0,048 392 66
Période de révolution sidérale	4 335,3545 j 11 a 317 j 14,51 h
Période synodique	398,8613 j
Vitesse orbitale moyenne	13,0572 km/s
Inclinaison de l’orbite	1,305 30°
Satellites naturels	63 connus à ce jour
Caractéristiques physiques
Diamètre équatorial	142 984 km
Diamètre polaire	135 135 km
Aplatissement	0,064 87
Masse	1,8986×1027 kg
Masse volumique moyenne	1 326 kg/m³
Gravité à la surface	23,12 m/s²
Période de rotation	0,413 51 j (9h54mn)
Inclinaison de l'axe	3,12°
Albédo	0,52
Vitesse de libération	59,5 km/s
Température à la surface	min moy max 110 K 152 K + de 20 000 K
Caractéristiques de l’atmosphère
Pression atmosphérique	70 kPa
Hydrogène H2	>81 %
Hélium He	>17 %
Méthane CH4	0,1 %
Eau H2O (vapeur)	0,1 %
Ammoniac NH3	0,02 %
Éthane C2H6	0,0002 %
Hydrure de phosphore PH3	0,0001 %
Sulfure d'hydrogène SH2	<0,0001 %

Jupiter est une planète géante gazeuse, la plus grosse planète du système solaire et la cinquième en partant du Soleil (après Mercure, Vénus, la Terre et Mars). Elle doit son nom au dieu romain Jupiter. Le symbole astronomique de la planète est la représentation de la foudre de Jupiter.

Jupiter pourrait contenir toutes les autres planètes réunies; à titre de comparaison, on pourrait y caser environ 1 300 corps de la taille de la Terre. Son diamètre est 11 fois celui de la Terre, mais Jupiter a moins du quart de sa densité (0,240 densité terrestre). Par ailleurs, sa masse équivaut à 2,5 fois celle de toutes les autres planètes réunies et 318 fois celle de la Terre. Jupiter est tellement massive que son barycentre avec le Soleil est situé à l’extérieur de ce dernier, à environ 1,068 rayon solaire du centre du Soleil. En conséquence, cette masse a eu une grande influence gravitationnelle sur la formation du système solaire : la plupart des planètes et des Comètes de courte période sont situées près de Jupiter et les lacunes de Kirkwood de la ceinture d'astéroïdes lui sont dues en grande partie.

Visible à l’œil nu dans le ciel, Jupiter est habituellement le quatrième objet le plus brillant (après le Soleil, la Lune et Vénus ; parfois Mars semble plus lumineux que Jupiter, et de temps en temps Jupiter semble plus lumineux que Vénus).

Comme sur les autres planètes gazeuses, des vents violents, de près de 600 km/h, parcourent les couches supérieures de la planète. La célèbre et spectaculaire tache rouge est une zone de surpression qui est observée depuis plus de 300 ans.

Dans les cultures chinoise, coréenne, japonaise et vietnamienne, Jupiter est appelée l'étoile de bois. Ceci est à rapprocher du fait que la Grande tache rouge de Jupiter a l’allure d’un nœud dans du bois.

Sommaire 1 Caractéristiques physiques 1.1 Composition interne 1.2 Atmosphère 1.3 Anneaux planétaires 1.4 Magnétosphère 2 Lunes de Jupiter 3 Astéroïdes troyens 4 Histoire 5 Observation 6 La Grande tache rouge 7 Jupiter dans les œuvres de fiction 8 Voir aussi 8.1 Articles connexes 8.2 Bibliographie 8.3 Liens externes

[modifier] Caractéristiques physiques

[modifier] Composition interne

Dans l’état actuel des choses, les connaissances sur la composition planétaire de Jupiter sont relativement spéculatives et ne reposent que sur des mesures indirectes. Jupiter serait composé d’un noyau rocheux (silicates et fer) comparativement petit (mais néanmoins de la taille de la Terre et de 10 à 15 fois la masse de celle-ci), entouré d’hydrogène en phase métallique (cet état serait liquide, un peu à la manière du mercure. Il est dénommé ainsi car la pression est telle que les atomes d’hydrogène s’ionisent, formant un matériau conducteur), lui-même entouré d’hydrogène liquide, à son tour entouré d’hydrogène gazeux.

Des expériences ayant montré que l’hydrogène ne change pas de phase brusquement (à la différence de l’eau, par exemple), il n’y aurait pas de délimitation claire entre ces différentes phases, ni même de surface à proprement parler; quelques centaines de kilomètres en dessous de la plus haute atmosphère, la pression provoquerait une condensation progressive de l’hydrogène sous forme d’un brouillard de plus en plus dense qui formerait finalement une mer d’hydrogène liquide. Entre 20 000 et 40 000 km de profondeur, l’hydrogène liquide cèderait la place à l’hydrogène métallique de façon similaire.

Les énormes pressions générées par Jupiter provoquent des températures élevées à l’intérieur de la planète, par un mécanisme de compression gravitationnelle (mécanisme de Kelvin-Helmholtz). On pense que la température du noyau serait de l’ordre de 20 000 K. Si Jupiter avait été 75 fois plus massive, la température au centre du noyau aurait été suffisante pour qu’il y ait la fusion de l’hydrogène, et Jupiter serait devenue une étoile.

Conséquence importante, Jupiter irradie plus d’énergie qu’il n’en reçoit du Soleil et cette température doit certainement causer d’énormes mouvements de convection à l’intérieur des couches liquides et être responsable des forts mouvements des nuages dans son atmosphère.

[modifier] Atmosphère

L’atmosphère de Jupiter est composée d’environ 86 % d’hydrogène et de 14 % d’hélium. Elle contient également des traces de méthane, de vapeur d’eau, d’ammoniac, et de très petites quantités de carbone, d’éthane, de sulfure d'hydrogène, de néon, d’oxygène, d’hydrure de phosphore et de soufre.

Cette composition est supposée très proche de la nébuleuse planétaire qui aurait donné naissance au système solaire.

A noter que Saturne a une composition similaire, mais Uranus et Neptune sont constituées de beaucoup moins d’hydrogène et d’hélium.

On pense également que l’atmosphère de Jupiter comporte trois couches de nuages distinctes :

• La plus externe, probablement vers 100 km de profondeur, serait formée de nuages de glace d’ammoniac.
• La suivante, vers 120 km de profondeur, de nuages d’hydrogénosulfure d’ammonium (NH₄HS).
• La dernière, vers 150 km de profondeur, de nuages d’eau et de glace.

Ces chiffres proviennent des données sur la condensation de ces composés en fonction de la température, mais l’évolution de la température à l’intérieur de l’atmosphère de jupiter n’est pas connue avec précision.

L’atmosphère externe de Jupiter subit une rotation différentielle, remarquée pour la première fois par Jean-Dominique Cassini en 1690. La rotation de l’atmosphère polaire de Jupiter est d’environ 5 minutes plus longue que celle de l’atmosphère à la ligne équatoriale. De plus, des bancs de nuages circulent le long de certaines latitudes en direction opposée des vents dominants. Des vents d’une vitesse de 600 km/h ne sont pas exceptionnels. Ce système éolien serait causé par la chaleur interne de la planète. Les interactions entre ces systèmes circulatoires créent des orages et des turbulences locales, telles la Grande Tache Rouge, un large ovale de près de 12 000 km sur 25 000 km d’une stabilité exceptionnelle, puisque déjà observé par Cassini il y a trois siècles. D’autres taches plus petites ont été observées depuis des décennies.

La couche la plus externe de l’atmosphère de Jupiter contient des cristaux de glace d’ammoniac. Les couleurs observées dans les nuages proviendraient des éléments présents en quantité infime dans l’atmosphère, sans que les détails soient là non plus connus.

[modifier] Anneaux planétaires

Article détaillé : Anneaux de Jupiter.

Jupiter possède plusieurs anneaux planétaires, très fins, composés de particules de poussières continuellement arrachées aux quatre lunes les plus proches de la planète lors de micro-impacts météoriques du fait de l’intense champ gravitationnel de la planète. Ces anneaux sont en fait tellement fins et sombres qu’ils ne furent découverts que lorsque la sonde Voyager 1 s’approcha de la planète en 1979 :

• L’anneau principal, situé entre 122 500 km et 128 940 km du centre de Jupiter et épais de seulement 30 km, est composé de poussières provenant des satellites Adrastée et Métis.

• Plus près, entre 92 000 km et 122 500 km du centre de la planète, on trouve un anneau en forme de tore, élargi par le champ magnétique de Jupiter.

• Plus loin, vers 181 000 km du centre, se trouve l’anneau des poussières provenant d’Amalthée et vers 222 000 km, celui provenant de Thébé.

• 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.

Ces anneaux, à la différence de ceux de Saturne, sont extrêmement sombres, avec un albédo de l’ordre de 0,05.

Ces anneaux sont classés dans trois familles : Halo, Main Ring et Gossammer Rings.

[modifier] Magnétosphère

Jupiter a une magnétosphère très grande et puissante. Elle provient de la couche d’hydrogène métallique qui, par sa rotation rapide, agit comme une immense dynamo — Jupiter fait un tour sur elle-même en 9h55 seulement. En fait, si l’on pouvait voir son champ magnétique depuis la Terre, il apparaîtrait cinq fois plus grand que la pleine lune dans le ciel, et cela malgré la distance bien plus importante. De fait, la magnétosphère de Jupiter s’étend bien au-delà de l’orbite de Saturne. Le champ est environ 1 220 fois plus grand que celui de la Terre.

Ce champ magnétique capture un grand flux de radiations de particules dans les ceintures de radiation de Jupiter, et provoque un tube de flux de particules et un spectaculaire tore de gaz associé à Io. Ces ceintures de radiations sont un véritable danger pour les sondes spatiales. En effet, toutes les lunes de Jupiter se trouvent à l’intérieur de sa magnétosphère et ceci expliquerait en partie l’activité volcanique sur Io. Des courants électriques de Jupiter vers Io, ainsi que de plus faibles, jusqu’à Europe, ont aussi été observés.

La magnétosphère jovienne permet la formation d’impressionnantes aurores polaires. Les lignes de champ magnétiques entraînent des particules à très haute énergie vers les régions polaires de Jupiter. L’intensité du champ magnétique est 10 fois supérieure à celui de la Terre et en transporte 20 000 fois l’énergie.

La sonde Voyager 1 a révélé que la magnétosphère jovienne était sujette à de rapides variations. Le vent solaire en est responsable. L’onde de choc de la magnétosphère s’étend ainsi jusqu’à 26 millions de km. Des particules à très haute énergie atteignent parfois même l’orbite de la Terre.

[modifier] Lunes de Jupiter

Article détaillé : Satellites naturels de Jupiter.

En 1610, Galileo Galilei découvre les quatre plus importants satellites de Jupiter, les lunes galiléennes. C’était la première observation de lunes autre que celle de la Terre.

En février 2004, on connaissait 63 satellites naturels de Jupiter : 4 grands satellites, 12 autres de tailles inférieures mais encore significatives, 18 de petites tailles (1 à 2 kilomètres de diamètre) et 29 qui ont été découverts récemment, mais pas encore nommés. On peut les classer en quatre grands 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 4 satellites galiléens ont été découverts par Galilée en 1610. Ils sont parmi les plus grosses lunes du système solaire. Ganymède est même la plus grosse.
  Ils orbitent entre 400 000 km et 2 000 000 km : Io, Europe, Ganymède et Callisto.
• La petite lune Thémisto forme un groupe à elle seule.
• Le groupe d'Himalia, découvert au vingtième siècle mais avant Voyager, comprend cinq lunes de 170 km de diamètre ou moins, orbitant entre 11 000 000 km et 13 000 000 km sur des orbites inclinées de 26° à 29° : Léda, Himalia, Lysithée, 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.
• Il y a trois groupes externes : le groupe de Pasiphaé, le groupe d'Ananké et le groupe de Carmé. Le groupe de Pasiphaé, là encore découvert au vingtième siècle mais avant le programme Voyager, 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°. Les plus gros satellites sont Ananké, Carmé, Pasiphaé et Sinopé, mais beaucoup de lunes minuscules ont été découvertes récemment dans cette zone. Ce groupe comptait 48 lunes en 2004.

Les trois groupes de petites lunes pourraient provenir dans chaque cas d’une même origine, peut-être une lune plus grosse ou un corps céleste capturé qui se seraient ensuite brisés.

Les 16 satellites principaux ont été nommés d’après les conquêtes amoureuses de Zeus, le nom grec du dieu Jupiter.

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.

[modifier] 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 L₄ et L₅ 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 Achilles a été découvert en 1906 par Max Wolf ; depuis des centaines d’autres troyens ont été découverts, le plus grand étant 624 Hektor.

[modifier] Histoire

Jupiter est visible à l’œil nu la nuit et est connue depuis l’Antiquité. 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.

La régularité de la rotation des quatre satellites galiléens sera utilisée fréquemment dans les siècles suivants pour créer des éphémérides, leurs éclipses par la planète elle-même permettant de déterminer l’heure qu’il était. Cette technique sera utilisée un temps pour déterminer la longitude en mer. Ces éphémérides mèneront également à l’une des premières mesures de la vitesse de la lumière, par Ole Christensen Rømer en 1676.

Lors de la dernière moitié du vingtième siècle, un certain nombre de sondes spatiales furent envoyées vers Jupiter, toutes américaines. En décembre 1973, Pioneer 10 passa près de la planète, suivi en décembre 1974 par Pioneer 11. Voyager 1 survola Jupiter en mars 1979 avant Voyager 2 en juillet de la même année.

Entre le 16 juillet et le 22 juillet 1994, l’impact de la comète Shoemaker-Levy 9 sur Jupiter permit 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.

La sonde Galileo explora le système jovien durant 8 années. Elle fut placée en orbite en 1995. Elle lâcha une petite sonde à l’intérieur de l’atmosphère jovienne pour en étudier la composition, et survola à de nombreuses reprises les satellites galiléens, découvrant un océan sur Europe et le volcanisme actif sur Io.

La NASA espère désormais lancer après 2012 une sonde nommée JIMO (pour Jupiter Icy Moon Orbiter) destinée à orbiter autour des lunes glacées de Jupiter.

[modifier] Observation

À l’œil 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 : il 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 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.

[modifier] La Grande tache rouge

Article détaillé : Grande tache rouge.

La grande tache rouge est le nom que l’on donne à la tempête qui souffle à la surface de Jupiter. Il s’agit d’un gigantesque anticyclone dont les vents soufflent à plus de 400 km/h sur les bords. La "tache" reste à la même distance de l’équateur mais dérive lentement d’est en ouest. Elle a été découverte par Cassini en 1690. Cette tempête anticyclonique mesure 12 000 x 25 000 km; si bien que l’on pourrait y faire entrer deux à trois planètes de la taille de la Terre.

Comme on peut le voir sur la photographie ci-contre (en fausses couleurs), la Grande tache rouge est entourée d’un ensemble complexe d’ondes turbulentes qui peuvent donner naissance à un ou plusieurs petits anticyclones satellites comme le nuage blanc de l’image qui est de la taille de la Terre.

Outre sa taille gigantesque, sa durée de vie reste inexpliquée. En effet, un simple anticyclone devrait évoluer dans le temps et éventuellement disparaître complètement, alors qu’en trois siècles d’observation, la tache n’a que très peu changé. Le mécanisme de son origine reste une énigme scientifique.

[modifier] Jupiter dans les œuvres de fiction

• 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)

• 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)

• Dans une nouvelle traitant de l’invention des champ de force (concept fictif), Isaac Asimov place Jupiter et l’immense pression près de son centre au cœur de son récit, comme enjeu.

• Le Mythe de Cthulhu de H. P. Lovecraft nomme la planète Ylidiomph. (1928 - ...)

• Dans Micromégas de Voltaire, le personnage éponyme fait un voyage sur Jupiter. (1752)

• 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)

[modifier] Voir aussi

[modifier] Articles connexes

• Anneaux de Jupiter ;
• Satellites naturels de Jupiter ;
• Éclipse solaire sur Jupiter ;
• Jupiter chaud, une classe d’exoplanètes.
• Système solaire

[modifier] 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.

[modifier] Liens externes

• (fr) Astrofiles : Jupiter ;
• (fr) Jupiter - pioneer-astro ;
• (fr) Le Système Solaire - Jupiter.

Satellites naturels de Jupiter
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Voir aussi : Jupiter · Anneaux de Jupiter

Système solaire (étoile : le Soleil)
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Planètes naines :  Cérès · Pluton · Éris
Petits corps :  Astéroïdes · Comètes · Ceinture de Kuiper · Objets épars · Nuage d'Oort T  Lune · J  Io Europe Ganymède Callisto · S  Titan · N  Triton
Voir aussi la liste d'objets célestes du système solaire, classés par taille, par masse, ou par distance au Soleil · la galerie

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