nomenclature des zones visibles dans l'atmosphère et les anneaux de Saturne sur une image de qualité moyenne de 2005 de M. Delcroix   site de la mission Cassini-Huygens avec d'intéressantes présentations sur Saturne, ses anneaux, ses satellites et sa magnétosphère (voir menu "Science", site en anglais)

caractéristiques de Saturne Géométrie Diamètre 120600 km Aplatissement 0,108   Anneau C - début 74658 km Anneau B - début 92000 km Division de Cassini - début 117500 km Anneau A - début 122000 km Anneau A - fin 136800 km Orbite Distance au soleil minimale 9,01 UA Distance moyenne au Soleil 9,54 UA Distance au soleil maximale 10,07 UA Excentricité de l'orbite 0,056   Inclinaison par rapport à l'écliptique 2,5 ° Année saturnienne 29,5 an Observation depuis la Terre Distance minimale à la Terre 8 UA Période synodique 378 j Magnitude maximale -0,3 m Albédo global 0,33   Albédo visuel maximal 0,47   Angle axe de rotation/orbite 26,7 ° Diamètre apparent maximum du globe 19,5 " Diamètre apparent maximum des anneaux 44 " Mesures Système I - rotation sidérale 10h14m0s   Système II - rotation sidérale 10h38m25s   Système III - rotation sidérale 10h39m22s   Physique Masse 5,68E+26 kg Densité moyenne 700 kg/m3 Atmosphère Hydrogène (H2) 93,0000%   Hélium (He) 5,0000%   Méthane (CH4) 0,2000%   Vapeur d'eau (H2O) 0,1000%   Ammoniaque (NH4) 0,0200%

présentation de la planète Saturne

Saturne est une planète gazeuse géante, comme Jupiter, la sixième du système solaire, mais qui possède ses propres spécificités. Saturne est plus difficile à observer ; située plus loin du Soleil (environ 1 milliard et 429 mille kilomètres du Soleil), son éclat est relativement faible, et les détails du disque sont faiblement contrastés.

Si le système d'anneaux est bien plus remarquable, le globe de la planète semble au premier abord assez identique : on distingue également une alternance de nuages sombres ou clairs, également organisés en "bandes" et "zones". Cependant, la similitude ne peut pas être poussée jusqu'au bout. Si les bandes et zones de Jupiter, malgré de nombreux changements apparents de contraste ou de couleur, font preuve d'une régularité de long terme, il n'en va pas de même pour du globe de Saturne qui se montre nettement plus variable.

Schéma général de Saturne (image C. Guillou, T300)

Sur ce schéma à gauche sont présentés les détails classiques que nous présente Saturne. Sur le globe, on peut distinguer des bandes et des zones ; seules sont indiquées ici les plus fréquentes : Bande équatoriale (EB) Bande équatoriale sud (SEB), Bande tempérée sud (STB). Zone équatoriale (EZ), Zone tropicale sud (STrZ), Zone tempérée sud (STZ), et enfin la Région polaire nord (SPR). Les anneaux sont généralement divisés en trois ensembles : l'anneau A extérieur, gris, au milieu l'anneau B, blanc et le plus brillant, et à l'intérieur l'anneau C, le plus diaphane, encore appelé anneau de crêpe. Dans ces anneaux on distingue de nombreuse variations de luminosité. Les plus faibles sont appelés des "minimas", les plus importantes sont qualifiées de divisions. La division de Cassini est la plus importante, elle sépare l'anneau A de l'anneau B. La division de Encke se situe sur le bord extérieur de l'anneau A ; improprement nommée Encke, elle a été découverte en réalité par James Keeler.

Il n'est guère possible d'établir une nomenclature plus précise des bandes et des zones, surtout aux latitudes plus élevées que 45° (nord ou sud), l'aspect du globe pouvant varier considérablement d'une année sur l'autre. Cette "nomenclature" varie également fortement suivant la longueur d'onde observée. Ceci est du d'abord aux propriétés de l'atmosphère de Saturne qui est stratifiée en plusieurs couches de nature chimique différente, qui ne présentent pas les mêmes "bandes et zones". Ensuite, il faut noter qu'il existe sur Saturne un véritable "effet de saison". L'axe polaire de Saturne est en effet assez fortement incliné par rapport à l'écliptique (25°33), contrairement à Jupiter. On constate ainsi que l'aspect des latitudes élevées est relativement uniforme au sortir du long hiver saturnien, une complexification du tableau (apparition de petites bandes nuageuses), prenant forme peu à peu à mesure que la saison avance, sous l'effet de l'augmentation de l'énergie solaire reçue par l'atmosphère.

Des spots...

Des petites structures nuageuses, de petites tempêtes, circulent dans l'atmosphère de Saturne. Elles sont très difficiles à voir depuis la Terre, cependant, depuis 2002 un grand nombre d'entre elles sont devenues visibles sur des images d'amateur. L'augmentation constante de la qualité des images amateurs n'y est sans doute pas pour rien, mais un "effet de saison" a été invoqué également pour qualifier ce qui serait alors une véritable augmentation de l'activité météo sur Saturne. En effet, l'hémisphère sud de Saturne est passé par son solstice d'été au mois d'octobre 2002 (le premier spot a été repéré fin septembre 2002 par Elie Rousset et Ed Grafton) ; tout comme sur Terre ou sur Mars, le réchauffement progressif de l'hémisphère sud au cours du - long - printemps austral saturnien pourrait provoquer l'apparition de petites tempêtes au cours de l'été suivant.

Des images de Damian Peach fin 2002 montrant un spot blanc (en rotation sur les images)

Les propriétés de l'atmosphère de Saturne suivant la longueur d'onde

Sur cette planche d'images présentées à gauche, on voit l'aspect très changeant de l'aspect de Saturne sur tout le spectre lumineux accessible à un capteur CCD, du proche ultraviolet (UV) au proche infrarouge (IR). L'aspect du disque dans l'UV est assez remarquable. A cette longueur d'onde, on enregistre la présence en altitude au-dessus du globe de Saturne d'un voile nuageux diaphane mais épais, qui est en grande partie responsable du manque de contraste des détails du disque en visuel. La lumière est fortement absorbée, c'est pourquoi le globe est si sombre. On remarquera le limbe de la planète, qui est brillant, puisqu'une épaisseur plus importante de ce voile d'altitude est traversée. Dès que l'on passe en lumière visible (dans le bleu), ce voile est facilement pénétré. L'absorption de la lumière est de moins en moins forte quand on passe du bleu au vert, et jusqu'au rouge, couleur dans laquelle le disque de Saturne apparaît le plus clair. Le limbe de la planète est lui de plus en plus sombre. Sur ces images de 2003-2004, on voit par exemple qu'une petite bande située vers 50° de latitude sud, de couleur rose-rouge, images/2002_12_24lrgb_hc.jpgssaf/saturne/images/2002_12_24lrgb_hc.jpgssaf/saturne/images/2002_12_24lrgb_hc.jpge vert mais pas dans le rouge (logiquement). Dans l'infrarouge la pénétration atmosphérique est maximale, les couches nuageuses accessibles en lumière visible sont elles aussi traversées. L'absorption de la lumière sur le limbe est plus forte encore. A ces longueurs d'onde, il faut remarquer que la SEB, la bande nuageuse la plus importante en visuel, a tendance à disparaître ; se forme alors une bande plus diffuse mais plus large. Images C. Pellier, B. Daversin

Saturne dans la bande d'absorption du méthane (CH4) Une autre longueur d'onde très intéressante (mais extrêmement difficile à investir), est celle qui correspond à une des bandes d'absorption du gaz méthane, à l'intérieur du spectre infrarouge. En utilisant un filtre centré sur la longueur d'onde 890 nm, très étroit (typiquement 5 à 18 nm de bande passante), on obtient une image bien particulière. A cette longueur d'onde la lumière est fortement absorbée par le méthane présent dans l'atmosphère des planètes gazeuses ; les nuages sont donc très sombres, beaucoup plus que dans l'ultraviolet. Certaines zones cependant se situent au-dessus de la couche contenant du méthane, et leur lumière est donc moins absorbée. En conséquence, elles sont plus brillantes que le reste du disque - sur une image Méthane, ce que l'on distingue est la hauteur relative des nuages dans l'atmosphère. Plus ils sont brillants, plus leur altitude est élevée. Ici sur cette image prise par Tomio Akutsu le 14 novembre 2003, on voit par exemple que la zone équatoriale de Saturne est plus "haute" dans l'atmosphère que le reste du globe.