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Les Anneaux de Saturnes (Résumé introductif)

Les anneaux de Saturne

Les anneaux de Saturne sont constitués d'innombrables particules. Elles sont chacune sur un orbite différente.Les anneaux s'étendent sur une couche fine de plus de 400 000 km. Il y a treize anneaux autour de saturne: Anneau D, anneau C, anneau B, anneau A, division d'Encke, division de Keeler, R/2004 S, R/2004 S, anneau F, anneau G, anneau E, division de Cassini et division de Guérin. Ils fuent observés ,en 1610, par Galilée avec l'une de ses lunettes et interprêta de mystérieux appendices. Bénéficiant d'une meilleure lunette que Galilée, le Hollandais Christiaan Huygens va établir qu'il s'agit en fait d'un anneau Les anneaux sont composés de poussières et de glace en rotation autour de la planète. Ils sont extrêmement brillants(albédo de 0,2 à 0,6).

Travaux de Galilée

Gallilé.

Galilée est le premier à observer les anneaux de Saturne. IL a été le premier à observer les anneaux en 1610 à l'aide de son télescope, mais a été incapable de les identifier comme tels. Il a écrit au duc de Toscane que « la planète Saturne n'est pas seul, mais il est composé de trois personnes, qui se touchent presque les uns les autres et ne jamais se déplacer, ni le changement par rapport à l'autre. Ils sont disposés dans une ligne parallèle à la zodiaque, et celui du milieu (Saturne elle-même) est environ trois fois la taille de ceux latérale [les bords des anneaux]. " Il a également décrit Saturn comme ayant des "oreilles". En 1612, le plan des anneaux était orienté directement vers la Terre et les anneaux semblent disparaître. Mystifié, Galile se demandait: « comment Saturne avala ses enfants?", En référence au mythe de la consommation de Saturne, de ses enfants pour les empêcher de le renverser. Ils sont revenus en 1613, Galileo en outre source de confusion.

Les premiers astronomes anagrammes utilisées comme une forme de régime d'engagement pour prétendre à de nouvelles découvertes avant que leurs résultats étaient prêts pour la publication. Galilée utilisa smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras pour observavi tergeminum planetam altissimum ( "J'ai observé la planète la plus éloignée d'avoir une triple forme") pour découvrir les anneaux de Saturne.

Théorie et les observations des anneaux

Robert Hooke a pris note des ombres (A et B) exprimés à la fois par la planète et les anneaux les uns des autres dans ce salon 1666 du Saturn.In 1655, Christiaan Huygens est la première personne à suggérer que Saturne était entourée d'un anneau. Avec un télescope de loin supérieur à ceux offerts à Galilée, Huygens a observé Saturne et écrit qu ' «il [Saturn] est entouré par une mince, plat, anneau, toucher nulle part, incliné sur l'écliptique." [4] Robert Hooke a été un autre observateur début des anneaux de Saturne, et a noté la fonte des ombres sur les anneaux.

En 1675, Giovanni Domenico Cassini a déterminé que l'anneau de Saturne était composé de plusieurs petits anneaux avec des écarts entre eux, le plus grand de ces lacunes a été nommé plus tard la Division de Cassini. Cette division est une région de 4.800 km de large entre l'anneau A et B Ring.

En 1787, Pierre-Simon Laplace a suggéré que les anneaux étaient composés d'un grand nombre de boucles solide.

En 1859, James Clerk Maxwell a démontré que les anneaux ne pouvaient pas être solides ou ils deviennent instables et se briser. Il a proposé que les anneaux doivent être composés de nombreuses petites particules, tout en orbite autour de Saturne indépendamment . Théorie de Maxwell fut prouvée correcte en 1895 grâce à des études spectroscopiques des anneaux réalisée par James Keeler de l'observatoire Lick.

Description

Anneaux de Saturne.

La plupart des gens n'oublient jamais les anneaux de saturne quand ils les ont vues au travers d'un télescope. Leur disque parfait flottant sereinement autour de la planète sans la toucher définit pratiquement notre visions de l'espace. Les anneaux sont composés de milliers de milliards de particules d'eau gelés (principalement), dont la taille est comprises entre les graines de pousière et de agglomérats grand comme un car, chacun tournant autour de saturne comme un satellite indépendant. Bien qu'on ne voit que deux ou trois anneaux de loin, voyager nous a montré qu'ils sont bien plus complexes. En orbite à l'extérieur des anneaux, quoique certaines soient comprises dans la masse, on trouve une tribu de petites lunes associées aux anneaux. Toutes les planètes géantes de l'extérieur du système solaire sont entourées de systèmes d'anneaux et de petites lunes présentant la même structure générale. Toutefois, les trois autres systèmes d'anneaux combinés ne seraient encore équivalents qu'à une petite partie de l'entourage de saturne. Les particules des anneaux de Saturne sont également inhabituelles en cela qu'elles sont bien plus lumineuses que celles des trois autres systèmes, comme le charbon.

Une variation de cette théorie suppose que la lune a été désintégrée par l'impact d'une grosse comète ou d'un astéroïde. La deuxième théorie propose que les anneaux n'ont jamais constitué une lune mais qu'ils sont les restes de la nébuleuse planétaire qui a formé Saturne. Cette deuxième théorie n'est cependant plus vraiment retenue aujourd'hui, car on pense que les anneaux sont trop instables pour durer des milliards d'années (ordre de grandeur de l'âge du système solaire) et qu'ils ont une origine plus récente. Certains pensent même que les anneaux de Saturne que nous observons actuellement ne sont pas les seuls que la géante gazeuse ait connu au cours de son histoire. Depuis la Terre, trois anneaux peuvent être vus : deux anneaux proéminents (A et B) et un anneau plus faible. L'espace entre A et B est connu sous le nom de division de Cassini. L'anneau A est divisé par un espace moins visible nommé division d'Encke (même s'il est probable qu'Encke ne l'a jamais observé). Les sondes Voyager ont également détecté quatre autres anneaux considérablement moins visibles.

Les anneaux de Saturne s'étendent sur plus de 400 000 km, mais sont cependant très fins. À l'exception de l'anneau le plus externe, ils ne dépassent pas 1 km d'épaisseur. En fait, si les anneaux étaient compressés en un seul corps, celui-ci n'aurait pas plus de 100 km de diamètre.

Des inhomogénéités radiales apparaissent parfois dans les anneaux. Leur origine est méconnue, mais on pense que le champ magnétique de Saturne en est la cause.

Saturne.

L'anneau F, l'un des plus externes, est une structure extrêmement complexe de plusieurs anneaux plus petits « noués » entre eux. L'origine de ces nœuds est inconnue mais est probablement gravitationnelle.

L'anneau E, le plus externe, s'étend sur 240 000 km et s'élargit progressivement après l'orbite d'Encelade jusqu'à avoir 60 000 km d'épaisseur.

Les anneaux de Saturne entretiennent des résonances complexes avec certains de ses satellites. Certains, nommés « satellites bergers » (Atlas, Prométhée et Pandore), sont clairement indispensables pour la stabilité des anneaux. Mimas semble responsable de la division de Cassini, Pan est situé à l'intérieur de la division d'Encke. Le système global est complexe et encore très méconnu.

En 2009, peu avant l'arrêt de la mission du satellite Spitzer, les astronomes découvrent un nouvel anneau, ne pouvant être mis en évidence qu'en infrarouge en raison de sa faible densité, ce qui le rend froid et donc indétectable depuis la Terre. Cet anneau est particulièrement grand, d'une épaisseur de 20 fois le diamètre de Saturne, il commence à environ 6 millions de kilomètres de sa surface et se termine à 12 millions de kilomètres environ. Au sein de cet anneau évolue le satellite naturel de Saturne Phœbé, qui devrait être la cause, avec ce nouvel anneau, de l'aspect particulier du satellite de Saturne Japet, qui a une de ses faces noire et l'autre très blanche [1].

Spots à la radio dans l'anneau B

Dans les chocs centraux et les plus opaques de l'anneau B sont d'orientation radiale, en forme de coin. Dont chacun peut être vu sur une fraction importante de ces 10 heures pour une particule de l'anneau B investit pour faire une révolution orbitale. Pendant ce temps, des spots radio de nouveaux font leur apparition de manière sporadique dans d'autres parties de l'anneau. Par rapport à leur environnement, les spots à la radio apparaissent brillantes dans les énoncés dispersés lumière et l'obscurité sur la lumière réfléchie vers. Par conséquent, la taille des particules de l'ordre de un micromètre abondent dans les spots radio.

Chaque partie d'un coin radiale des orbites de Saturne à la même vitesse que ne l'anneau de particules de la distance radiale. Les portions de l'Intérieur se déplacent plus vite, et un coin radiale est plié dans le temps et finira par disparaître. L'extrémité étroite (l'épi ») de chaque portion radiale semble coïncider approximativement avec la distance de Saturne à laquelle la période d'une particule en orbite est égale à la période de rotation de Saturne. Champ magnétique de Saturne est entièrement encastré dans la rotation de la planète, donc, avec lui. Par conséquent, les forces électromagnétiques sont en partie responsables de l'existence de spots radio. À cet égard mai est à noter qu'il y avait des foyers du haut débit statique. Les foyers semblent avoir pour origine l'anneau B de sources proches des régions où l'activité des cales était intense.

L'observation que la diffusion des particules de lumière dans les spots radio dans l'anneau B de Saturne est principalement avant de déduire que les coins sont les concentrations locales et les particules anneau transitoire de un micron.

Formation

Une impression de 2007 Artiste des agrégats de particules de glace qui la forme «solide» des portions des anneaux de Saturne. Ces bouquets allongés se forment continuellement et dispersion. Les plus grosses particules sont à quelques mètres à travers.

Les anneaux de Saturne sont être très ancienne, datant de la formation de Saturne elle-même. Il ya deux principales théories concernant l'origine des anneaux de Saturne. Selon une théorie, proposée initialement par Édouard Roche au 19ème siècle, est que les anneaux étaient autrefois une lune de Saturne dont l'orbite cariées jusqu'à ce qu'elle tombe assez près pour être déchiré par les forces de marée (voir Roche limite). Une variante de cette théorie est que la Lune s'est désintégrée après avoir été heurté par une grosse comète ou un astéroïde. La deuxième théorie est que les anneaux n'ont jamais fait partie d'une lune, mais sont au contraire plus à gauche à partir du matériau originel à partir duquel la nébuleuse Saturne formé.

On peut toutefois penser qu'ils sont composés de débris de la perturbation d'une lune autour de 300 km de diamètre, plus grande que Mimas. La dernière fois il ya eu des collisions suffisamment importante pour être susceptible de perturber une grande lune qui a été pendant le bombardement Late Heavy il ya quelques quatre milliards d'années.

L'éclat et la pureté de la glace d'eau dans les anneaux de Saturne a été citée comme preuve que les anneaux sont beaucoup plus jeunes que Saturne, peut-être de 100 millions d'années, comme le infall de poussière météorique aurait conduit à assombrissement des anneaux. Toutefois, de nouvelles recherches indiquent que l'Anneau B mai être assez massive pour avoir dilué infalling matériel et évite ainsi obscurcissement considérable sur l'âge du système solaire. Matériel de l'anneau mai être recyclés en tant que forment des touffes au sein des anneaux et sont alors perturbé par des impacts. Cela expliquerait l'apparente jeunesse de certains des matériels au sein des anneaux.

L'équipe de Cassini UVIS, dirigé par Larry Esposito, utilisé occultation stellaire pour découvrir 13 objets, allant de 27 mètres à 10 km de diamètre, à l'intérieur de l'anneau F. Ils sont translucides, laissant penser qu'ils sont des agrégats temporaire de blocs de glace à quelques mètres de diamètre. Esposito est convaincu que c'est la structure de base des anneaux de Saturne, les particules collent ensemble, alors qu'on fait sauter à part.

Dynamique

Les écarts entre les anneaux sont basés sur les interactions gravitationnelles avec les nombreuses lunes de Saturne et les anneaux eux-mêmes. Ces phénomènes de résonance jouent également un rôle, qui se produisent lorsque les périodes orbitales sont de petite proportion de nombres entiers. Ainsi, la division de Cassini est causé par la lune Mimas. Certaines des plus petites lunes, soi-disant bergers ou des lunes qui orbitent berger directement dans les lacunes et le long des bords du système d'anneaux et de stabiliser sa structure. De nouvelles mesures et des photographies de la sonde spatiale Cassini ont révélé que les bords anneau et ainsi la séparation des anneaux est encore plus marquée qu'on ne le pensait. Nous avions soupçonné que les écarts sont aussi un peu de gros morceaux de glace, mais ce n'est pas le cas.

L'épaisseur extrêmement faible du système d'anneaux est due à des collisions de particules. Chaque morceau individu tourne autour du centre de Saturne et pas les anneaux comme une structure rigide. C'est pourquoi la navette chaque morceau, qui est située à quelque point de la surface du système d'anneaux, pour un mouvement une fois verticalement en arrière à travers le système d'anneaux à travers, et encore. Par des collisions inélastiques avec des morceaux d'autres réduit la composante verticale de la vitesse et donc l'épaisseur du système d'anneaux.

Rayon

Rayons Dark Mark côte ensoleillée de l'anneau B dans les images dephase a faible angle images deCassini . Ceci est une vidéo faible débit binaire. Taille de la vidéo complète avec un débit binaire élevé de 471kbps;
version GIF(400 × 400 pixels, taille: 2.21 MB)

Jusqu'en 1980, la structure des anneaux de Saturne a été expliqué comme étant causée exclusivement par l'action des forces gravitationnelles. Puis les images du vaisseau spatial Voyager a montré des détails radiale dans l'anneau B, connu sous le nom rayons, qui ne pouvait être expliquée de cette façon, comme leur persistance et de la rotation autour des anneaux n'est pas compatible avec la mécanique orbitale. Les rayons paraissent sombres dans lumière rétrodiffusée et lumineux dans les énoncés de la lumière diffuse (voir les images dans la galerie), la transition se produit à un angle de phase près de 45 °. La principale théorie sur la composition des rayons »est qu'ils sont composés de particules microscopiques de poussière en suspension loin de l'anneau principal par répulsion électrostatique, comme ils font une rotation presque synchrone avec la magnétosphère de Saturne. Le mécanisme précis de générer des rayons est encore inconnue, bien qu'il ait été suggéré que les perturbations électriques pourraient être causées par des éclairs dans l'atmosphère de Saturne ou les impacts de micrométéorites sur les anneaux .

Les rayons ne sont pas à nouveau observé, jusqu'à ce que quelque vingt-cinq ans plus tard, cette fois par la sonde spatiale Cassini. Les rayons ne sont pas visibles lorsque Cassini autour de Saturne est arrivé au début de 2004. Certains scientifiques émis l'hypothèse que les rayons ne seraient pas visibles à nouveau jusqu'à 2007, sur la base de modèles d'essayer de décrire leur formation. Néanmoins, l'équipe d'imagerie de Cassini cherchaient toujours des bâtons dans les images des anneaux, et ils furent ensuite vu dans les images prises le 5 Septembre, 2005.¸

Les rayons semblent être un phénomène saisonnier, disparaissant dans le milieu de l'hiver Saturnien / milieu de l'été et réapparaît comme Saturne se rapproche de l'équinoxe. Suggestions que les rayons mai s'agir d'un effet saisonnier, variant avec 29,7 Saturne orbite l'année, ont été soutenus par leur réapparition progressive dans les dernières années de la mission Cassini.

Liste

Les anneaux de Saturne par rapport aux orbites de certains de ses satellites

Voici une liste des anneaux de Saturne, ainsi que des divisions qui les séparent, classés par rayon interne croissant.

Nom	Rayon interne (km)	Rayon interne (RS)	Rayon externe (km)	Rayon externe (RS)	Largeur (km)	Épaisseur (m)
Anneau D	66 900	1,110	74 510	1,236	7 610
Division de Guérin	74 510	1,236	74 658	1,239	148
Anneau C	74 658	1,239	92 000	1,527	17 342	5
Anneau B	92 000	1,527	117 580	1,951	25 580	5- 10
Division de Cassini	117 500	1,95	122 200	2,03	4 700
Anneau A	122 170	2,027	136 775	2,269	14 605	20- 40
Division d'Encke	133 589	2,216	—	—	325
Division de Keeler	136 530	2,265	—	—	35
R/2004 S 1	137 630	2,284	—	—	?
R/2004 S 2	138 900	2,305	—	—	?
Anneau F	140 180	2,326	—	—	30 - 500
Anneau G	170 000	2,82	175 000	2,90	5 000	105
Anneau E	181 000	3	483 000	8	302 000	107

a.  Rayon de Saturne (60 268 km)
b.  L'anneau C contient plusieurs petites divisions et de petits anneaux internes et excentriques, comme l'annelet de Titan (77 871 km de rayon) ou l'annelet de Maxwell (87 491 km de rayon).
c.  La division de Cassini contient l'annelet de Huygens, un petit anneau de 117 680 km de rayon.
d.  Division située à l'intérieur de l'anneau A.
e.  Rayon du centre, largeur inférieure à 1 000 km.

Sources : NASA et Planetary Rings Node.

Agitation des anneaux

Il règne dans les anneaux une agitation permanente : vagues, collisions, accumulations de matières.

La vie agitée des anneaux de Saturne a commencé à être étudiée depuis les missions américaines "Voyager". Les astronomes ont pu alors constater qu'ils étaient faits d'une multitude de sillons « à la manière d'un tissu en velours côtelé ».

Depuis juillet 2004, la sonde Cassini, en orbite autour de Saturne, fournit des images époustouflantes de la planète et de son environnement. Selon les théories actuelles, l'effervescence dans les anneaux serait due à la cinquantaine de satellites de Saturne :

• Certains sont situés à l'intérieur même des anneaux.
• D'autres sont situés à l'extérieur, mais créent à longue distance et sur des temps très longs, des vagues à la surface des anneaux, selon le même principe que la vibration d'un tambour.
• Quelques satellites sont situés entre les anneaux, et même s'ils sont pour la plupart des corps relativement petits — d'une centaine de kilomètres de long — ils seraient à l'origine de nombreuses perturbations des particules des anneaux.

La sonde Cassini est extrèmement importante dans la connaissance du mécanisme des anneaux et en particulier dans la rapidité de leur évolution. Par exemple, l'anneau F a été particulièrement étudié ; les effets de marée sont si forts qu'aucun satellite n'y survit et on n'y trouve que de fines particules. L'anneau F est entouré des satellites Prométhée et Pandore, surnommés satellites bergers car ils prennent en tenaille l'anneau F ce qui expliquerait sa finesse. Chaque quinze heures, le satellite Prométhée se rapproche de l'anneau et y crée de véritables saignées en attirant à lui de la matière par sa masse. Il brise l'anneau et l'ensemble de ces morceaux forme une spirale géante qui s'étale dans tout l'anneau. Phénomène encore plus curieux : la sonde Cassini a permis de mettre en évidence l'existence de satellites éphémères, toujours à l'intérieur de l'anneau F, qui disparaissent aussi rapidement qu'ils se forment..

Photo

• 
  Cassini : l'image de la mosaïque de la partie non éclairée de l'intérieur l'anneau B et extérieure l'anneau C près de Saturne, montrant des vues multiples de l'ombre de Mimas. L'ombre est atténué par l'anneau dense B. L'Maxwell Gap est-dessous du centre.
• 
  L'anneau B rayone d'une phase de faible angle de Cassini Image de la face non éclairée des anneaux ». Gauche du centre, deux lacunes sombre (la plus grande étant la Huygens Gap et le lumineux (à partir de cette géométrie viewing) boucles à leur gauche comprennent les lignes de divisions.
• Image du soleil éclairés côté des anneaux pris en 2009 lors d'un angle de phase de 144°, avec de vives rayons.
  Image du soleil éclairés côté des anneaux pris en 2009 lors d'un angle de phase de 144°, avec de vives rayons.
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• 
  Gros plan de Prometheus et de l'anneau F. Un film de Prométhée à sa Apoapsis en tirant une banderole de matériel dans l'anneau, laissant un canal sombre, pour être consultés
• 
• 
• 
  ici ou ici.]]

Références

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2. .http://www.solarviews.com/eng/saturnbg.htm
3. .http://www2.jpl.nasa.gov/saturn/back.html
4. .http://www.springerlink.com/content/q0085qgv02m13217/
5. .Alexander, A. F. O'D. (1962). The Planet Saturn. Londin: Faber and Faber Limited. pp. 108–109.
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21. http://www.universalis-edu.com/eusearch.php?savrecherche=1&recherche_flexion=on&recherche_filtre=NONE&recherche_mode=none&recherche_filtre=NONE&mots=les+anneaux+de+saturne
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24. Saturnian Rings Fact Sheet
25. Saturn's Ring System
26. Images of Saturn's Rings
27. Saturne de Galilée à la mission Cassini-Huygens, L.Lovett,J.Horvath,J.Cuzz
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Liens externes

• (en) Saturnian Rings Fact Sheet (NASA)
• (en) Saturn's Ring System (Planetary Rings Node)
• (en) Images of Saturn's Rings (The Planetary Society)

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