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Saturne
Histoire des découvertes

Aperçu 
La plus grosse planète de notre Système solaire après Jupiter, Saturne a été connue de tout temps, car, bien que moins éclatante que Vénus, que Jupiter, que Mars et même que Mercure, elle brille encore comme une étoile de première magnitude, et il nous en a été conservé des observations, qui, à Babylone, remontent au IXe siècle avant notre ère.

Cette planète a marqué jusqu'à la découverte d'Uranus, c.-à-d.. jusqu'à la fin du XVIIIe siècle, la limite extrême du Système solaire. Cette circonstance, jointe à la lenteur de son mouvement et à sa teinte terne et plombée, l'avaient fait tenir par les Anciens et, plus tard, par les astrologues du Moyen âge, en piètre considération : c'était une divinité détrônée, un roi en exil, dont l'influence était particulièrement néfaste, et, parmi les jours de la semaine, le dernier, le samedi, lui était consacré, parmi les métaux, le plus vil, le plomb.

En Chine, Saturne, ou T'ien-sing, était nommée la planète sempiternelle, qualification due à ce fait que la lenteur de son mouvement embrasse celui de toutes les autres planètes. Cette planète était féminine chez les Chinois : elle veillait sur les femmes, soit pour les protéger, soit pour les punir.

Dates clés :
1610 : Première observation des anneaux.

1655 : Découverte par Huygens du satellite principal, Titan, et identification des anneaux.

1979 - Pioneer 11 est la première sonde spatiale à atteindre le système saturnien.


Jalons
Les anneaux

Les anneaux dont on a longtemps cru que Saturne était la seule planète à en posséder ont été découverts par Galilée en 1610, et Huygens en a expliqué les différentes apparences en 1655. Les astronomes ont ensuite beaucoup tardé à comprendre la nature de ces anneaux, et leur structure exacte. Ils n’ont d'abord distingué que deux anneaux, séparés par un espace apparemment vide, la division de Cassini; de l'un de ses découvreurs en 1676. Mais, en 1860, Bond, et s'autres, ont découvert un troisième anneau, intérieur aux deux premiers et plus obscur.


Une des premières représentations des anneaux
(William Ball, 1666).

Par la suite, il a semblé que deux autres anneaux quelquefois se partageaient temporairement en plusieurs anneaux concentriques. Des circonstances qui parfois laissaient croire encore au début du vingtième siècle qu’ils étaient formés d'une matière fluide, alors même que James Clerk Maxwell avait montré dès 1857 que les anneaux devaient être constitués de petits corps solides en orbite autour de Saturne, et circulant à des vitesses conformes aux lois de Kepler, selon leur distance.

Les sondes Voyager, qui ont approché Saturne au cours des années 1980, ont montré que ces anneaux, d'une épaisseur maximale d'un kilomètre, se constituent effectivement de milliers d'anneaux concentriques plus fins. Chaque anneau abrite des milliards de petits corps recouverts de givre. Les tailles de ces corps s’échelonnent d'un grain de poussière à celle d'un rocher de quelques dizaines de mètres.

Le système satellitaire

Les satellites de Saturne ont été découverts successivement, selon leur gradation d'éclat et le progrès des instruments d'optique. Il est ainsi apparu que Saturne possède un système satellitaire très riche, et aux caractéristiques assez uniques. On y rencontre une planète naine, Titan, découverte en 1655, qui est aussi le seul corps dans sa catégorie à posséder une atmosphère épaisse. Titan a été trouvé par Huygens le 25 mars de cette année-là, en cherchant l'anneau alors disparu, et l'avait assez observé pour en déterminer l'orbite.

Mais, par suite de l'idée préconçue que le nombre des satellites ne devait pas surpasser celui des planètes, et que ce satellite réuni à ceux de Jupiter et à la Lune complétait six corps secondaires répondant aux planètes du système, il n'en chercha pas d'autres. Autrement, avec les instruments dont il disposait, il eût pu en découvrir au moins deux autres. Ceux-là et les suivants se sont ajoutés progressivement au fil des décennies. Mais c'est seulement assez récemment que les astronomes ont pu constater, la grande singularité de ce système, dans lequel rencontre aussi et surtout, comme les sondes spatiales ont permis de le constater dès les années 1980, plusieurs corps qui suivent des orbites identiques (satellites co-orbitaux), et qui entretiennent des relations étroites avec les anneaux..

C'est aussi une planète...

Ses anneaux et son système satellitaire sont tellement remarquables qu'on en oublierait presque que Saturne est aussi une planète géante, très comparable à Jupiter, et que son globe proprement dit a également été très tôt l'objet d'études. Ainsi en 1789, Herschel découvre-t-il que la planète est aplatie à ses pôles.


Saturne, vu par Raphaël.

L'observation, par le même astronome d'une tache brillante apparue en 1790 sur la surface de Saturne, lui permet en outre d'accéder à sa période de rotation, qu'il évalue à 10 heures 16 minutes. En décembre 1876, une nouvelle tache sera visible pendant plus d'un mois, près de l'équateur et sera observée par Asaph Hall, à Washington, qui pourra en déduire pour la rotation de la planète une période de 10 heures 14 minutes 24 secondes. En 1903, une autre apparition de taches, observée notamment par Edward Barnard, conduit à la valeur de 10 heures 38 minutes. Les discordance entre les diverses valeurs trouvées sont comprises par les astronomes comme l'indication d'une rotation différentielle de la planète. A l'image de Jupiter, la période est plus courte à l'équateur qu'aux pôles : Saturne est un globe fluide.

En 1933, puis en 1960, de nouvelles taches brillantes apparaissent dans l'atmosphère saturnienne. Le rapprochement avec les apparitions antérieures de ces taches permet de déduire qu'il s'agit d'un phénomène cyclique, dont la période d'une trentaine d'années (confirmée par une nouvelle apparition en 1990) correspond à la période de révolution de Saturne autour du Soleil. Il est dès lors tentant d'essayer de comprendre l'apparition de ces taches dans le cadre de l'alternance des saisons de la planète.

L'exploration spatiale


Célébration philatélique de la mission Pioneer 11.
(Source : Exploration of the Solar System stamps).

Trois sondes seulement ont atteint à ce jour Saturne. Il s'agit de Pioneer 11, qui a survolé la planète en 1979, puis des deux sondes d'exploration des planètes géantes Voyager, passées à proximité de l'objet en 1981 et 1982. Ces trois sondes ont été lancées par la Nasa. Enfin, quatrième en date de ces missions d'exploration, celle de la sonde Cassini-Huygens. Celle-ci, inscrite dans le cadre d'une collaboration entre la Nasa et l'Esa, est actuellement en approche de Saturne, et dont le programme rappelle celui de Galileo autour de Jupiter. Le module principal sera satellisé autour de la planète, tandis qu'un second module pénétrera dans l'atmosphère de Titan, dont nombre de caractéristiques laissent penser qu'il s'y déroule des processus analogues à ceux qui ont précédé sur la Terre l'apparition de la vie.

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