URANUS, planète

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Près de deux fois et demie plus petite et située deux fois plus loin du Soleil que Saturne, la planète Uranus a une magnitude de l'ordre de 6, ce qui est à la limite de la détection à l'œil nu. Un observateur expérimenté peut cependant l'apercevoir par une nuit claire ; elle apparaît alors comme une étoile très faible. Inconnue des Anciens, pour lesquels Saturne marquait la limite du système solaire, Uranus n'a été découvert que le 13 mars 1781 par le musicien et astronome amateur William Herschel qui, observant par hasard la constellation des Gémeaux à l'aide d'un télescope de 16 centimètres d'ouverture, remarqua un objet qui n'était pas ponctuel comme une étoile. Il crut avoir découvert une nouvelle comète, mais le calcul de son orbite révéla vite que cet objet était en fait une planète gravitant sur une orbite circulaire à plus de 3 milliards de kilomètres du Soleil. Son mouvement apparent n'avait jamais été remarqué avant sa découverte, et pourtant Uranus a été porté plusieurs fois sur des cartes du ciel entre 1690 et 1780, ce qui a été très utile par la suite pour déterminer les paramètres de son orbite. Uranus est vu depuis la Terre sous un angle de 4 secondes. Uranus apparaît donc, même à l'aide de plus gros télescopes terrestres, comme un petit disque bleu verdâtre sur lequel on ne discerne aucun détail. Seul le télescope spatial Hubble obtient des images détaillées du disque d'Uranus, sur lesquelles on distingue les grands traits de son atmosphère.

Uranus

Vidéo : Uranus

Caractères et structure de la planète.Septième planète du système solaire, Uranus a un diamètre quatre fois supérieur à celui de la Terre.Malgré sa grande taille, Uranus est cependant à peine visible à l'œil nu et n'a été découvert qu'en 1781, par l'astronome William Herschel à... 

Crédits : Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.

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D'un diamètre quatre fois plus grand que celui de la Terre, Uranus est quinze fois plus massif que notre planète. Plus petit que Jupiter et Saturne, mais plus dense, il est comparable à Neptune. Comme les autres planètes géantes, Uranus est composé à 99 p. 100 d'hydrogène et d'hélium. Comme Jupiter et Saturne, il possède un système complet de satellites réguliers. Comme Jupiter, Saturne et Neptune, il possède un système d'anneaux. Sa période de rotation est égale à 17 heures 14 minutes. Contrairement aux autres planètes, l'axe de rotation d'Uranus se trouve pratiquement dans son plan orbital ; le plan équatorial d'Uranus ainsi que le plan orbital de ses satellites connus sont quasi perpendiculaires au plan de son orbite autour du Soleil. Les tableaux de l’article PLANÈTES présentent les propriétés physiques et les caractéristiques orbitales d’Uranus ainsi que des informations sur ses satellites.

Planètes géantes

Photographie : Planètes géantes

De droite à gauche sont représentées, à la même échelle, les quatre planètes géantes du système solaire, dans l'ordre croissant de distance au Soleil : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Les images ont été acquises par les sondes Voyager, respectivement en 1979, 1980, 1986 et 1989. 

Crédits : Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory

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Système d'Uranus

Photographie : Système d'Uranus

Ces deux images en fausses couleurs acquises dans le proche infrarouge par le télescope spatial Hubble le 28 juillet 1997, à 90 minutes d'intervalle, montrent huit petits satellites d'Uranus ainsi que l'anneau epsilon, et mettent en évidence les déplacements, dans le sens inverse des... 

Crédits : Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory

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Le 24 janvier 1986, Uranus était survolé par Voyager-2. Ce qui, depuis deux cent cinq ans, n'était qu'un petit point de lumière bleuâtre s'est révélé en quelques heures un monde particulièrement riche avec un environnement d'anneaux surprenants et des satellites beaucoup plus actifs que prévu, en particulier l'étonnant petit Miranda.

Voyager

Vidéo : Voyager

Le 20 août et le 5 septembre 1977, deux lanceurs Titan-Centaur décollent de Cape Canaveral, en Floride ; les sondes spatiales qu'ils emportent, Voyager-2 et Voyager-1, vont bouleverser notre connaissance des planètes géantes Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.Le 4 mars 1979, Voyager-1... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Miranda

Photographie : Miranda

Cette mosaïque d'images du satellite d'Uranus Miranda a été élaborée à partir de neuf images acquises par la sonde Voyager-2 le 24 janvier 1986. Centrée sur son pôle Sud, elle met en évidence ses deux principaux types de terrains : des régions vieilles, très cratérisées, de pouvoir... 

Crédits : Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory

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L'essentiel des caractéristiques connues du système d'Uranus provient de cette brève rencontre ; il faut cependant faire remarquer la parfaite complémentarité des mesures effectuées depuis la Terre et par Voyager-2. Par exemple, l'étude des anneaux depuis notre planète par l'observation d'occultations stellaires a permis d'obtenir sur leur structure des résultats que n'a pu fournir la sonde. Inversement, les petites particules détectées par la sonde au sein des anneaux sont invisibles depuis la Terre.

Sept mille images du système uranien, dont deux mille au moment du passage au plus près, des milliers de spectres dans l'infrarouge et dans l'ultraviolet, des millions de mesures radio et magnétiques ont été transmis à la Terre par Voyager-2.

La planète

Les images d'Uranus révèlent la présence de nuages, de bandes parallèles à l'équateur et de couches de brume. En particulier, le pôle qui fait actuellement face au Soleil est couvert d'une calotte de brume. Le mouvement des nuages a permis de mesurer la période de rotation de l'atmosphère d'Uranus. L'atmosphère d'Uranus tourne en sens inverse des aiguilles d'une montre et plus rapidement que l'intérieur de la planète ; les vents viennent tous de l'ouest. La haute atmosphère d'Uranus tourne de manière différentielle. Contrairement à ce qui se passe sur Saturne, la rotation est plus rapide vers les pôles que vers l'équateur : la période est de 17 heures vers 25 degrés de latitude et de 16 heures vers 40 degrés de latitude.

Atmosphère d'Uranus

Photographie : Atmosphère d'Uranus

Observé de près à l'œil nu, le disque d'Uranus ne présenterait aucun détail, à l'instar de l'image de gauche, acquise par Voyager-2 le 17 janvier 1986. Un traitement d'images obtenues par cette même sonde (à droite) révèle en revanche une structure de l'atmosphère en bandes... 

Crédits : Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory

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À partir des spectres dans l'infrarouge obtenus par Voyager-2 et de l'expérience d'occultation par l'atmosphère des ondes radio émises par la sonde, on a pu estimer l'abondance de l'hélium à environ 15 p. 100, ce qui correspond à la quantité d'hélium (mesurée par rapport à l'hydrogène) qu'on trouve dans le Soleil. Il semblerait donc que l'atmosphère, ayant la même composition que le Soleil et que la nébuleuse primitive, soit primordiale et non le fruit d'une évolution ultérieure de la planète.

Uranus a une structure interne très différente de celles de Jupiter et de Saturne. En son centre, la température serait de l'ordre de 7 000 kelvins, et la pression environ vingt millions de fois la pression atmosphérique terrestre. En partant du centre, on trouve probablement successivement un noyau « rocheux » – d'un rayon d'environ 7 500 kilomètres –, chaud, solide ou liquide, composé pour l'essentiel de silicates et de fer, puis un manteau – de plus de 10 000 kilomètres d'épaisseur – composé de glaces d'eau, de méthane, d'ammoniac, et enfin une épaisse enveloppe gazeuse d'hydrogène et d'hélium qui forme l'atmosphère observée depuis notre planète. Cette enveloppe est environ quatre fois plus massive que la Terre. L'atmosphère contient de nombreux composés mineurs comme le méthane.

Uranus prise par Voyager-2

Photographie : Uranus prise par Voyager-2

Cette image d'Uranus a été prise par la sonde Voyager-2 de la N.A.S.A. en 1998. La couleur bleutée de la planète résulte de la forte présence de méthane dans son atmosphère. Ce gaz absorbe les longueurs d'onde rouges de la lumière du Soleil, laissant la couleur bleuâtre prédominée.... 

Crédits : JPL/ USGS/ NASA

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La pression dans les parties centrales n'est pas assez forte pour que l'hydrogène atteigne l'état liquide et soit conducteur du courant électrique. Le fait que la densité d'Uranus soit supérieure à celle de Saturne et de Jupiter alors que sa masse est bien inférieure signifie qu'Uranus contient en son sein relativement moins d'hydrogène et d'hélium, même si l'atmosphère a, en première approximation, la même composition. Cela est probablement caractéristique des conditions qui régnaient au moment de la formation d'Uranus. Le manteau contient des éléments ionisés qui engendrent le champ magnétique d'Uranus. Contrairement à Jupiter, à Saturne et à Neptune, Uranus ne semble pas présenter de source importante d'énergie interne.

L'instrument infrarouge de Voyager-2 a aussi permis de mesurer les variations de température avec la profondeur et avec la latitude. Ces résultats étaient attendus avec intérêt, en raison de l'orientation très particulière de l'axe de rotation d'Uranus. Le pôle Nord et le pôle Sud pointent alternativement vers le Sol [...]

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  • : professeur de classe exceptionnelle à l'université de Paris-VII-Denis-Diderot

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Pour citer l’article

André BRAHIC, « URANUS, planète », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 30 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/uranus-planete/