URANUS, planète

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Les anneaux

Le 10 mars 1977, neuf anneaux étroits étaient détectés autour d'Uranus au cours de l'observation de l'occultation d'une étoile par la planète. Alors qu'on ne connaissait auparavant qu'une seule planète – Saturne – possédant un système d'anneaux, la découverte de ces anneaux puis, deux ans après, la découverte d'anneaux autour de Jupiter montraient que l'existence d'anneaux autour des planètes géantes était un phénomène commun. Comparés à leur circonférence – supérieure à 260 000 kilomètres –, les anneaux d'Uranus sont particulièrement étroits : huit d'entre eux ont moins de dix kilomètres de largeur. Trois anneaux sont circulaires, six sont elliptiques et de largeur variable. Les caractéristiques de ces anneaux sont bien illustrées par l'anneau extérieur, qui est le plus large : sa distance à Uranus varie de plus de 800 kilomètres et sa largeur varie entre 20 et 100 kilomètres, linéairement avec sa distance à Uranus.

La structure et les dimensions de ces neuf anneaux ont été déterminées depuis la Terre par la technique d'occultation stellaire : on observe une étoile au moment où Uranus passe entre elle et la Terre. Les modulations du signal lumineux provenant de l'étoile avant et après l'occultation par Uranus sont interprétées par la présence d'anneaux autour de la planète. Cette technique a permis de connaître la position et la structure des anneaux d'Uranus avec une précision de l'ordre de quelques centaines de mètres !

Les images prises par Voyager-2ont confirmé l'existence de ces neuf anneaux étroits et à bords nets et ont permis la découverte d'anneaux supplémentaires. Deux de ces nouveaux anneaux sont situés à 45 736 et 50 040 kilomètres du centre de la planète. Voyager-2 a pris des images des anneaux sous des éclairements très différents. Alors que l'angle entre la Terre, Uranus et le Soleil est toujours très petit, puisque la Terre est vingt fois plus proche du Soleil qu'Uranus, l'angle entre la sonde, Uranus et le Soleil a varié de près de 180 degrés au cours de la rencontre. On retrouve ainsi les anneaux détectés depuis la Terre sur les images prises avant la rencontre (quand la sonde avait le Soleil « dans le dos »), mais on découvre une structure bien différente sur les images prises après la rencontre (quand la sonde avait le Soleil « dans les yeux »). Dans ce dernier cas, la sonde observe la lumière diffusée vers l'avant par les petites particules d'une taille de l'ordre de la longueur d'onde de la lumière (soit moins de 1 μm) ou même d'une taille inférieure. Ces petites particules, inobservables depuis la Terre, sont rassemblées dans un disque autour d'Uranus. Observé en lumière diffusée, ce disque présente une structure bien différente de celle des anneaux précédemment connus. Il existe même relativement peu de petites particules dans les anneaux détectés depuis la Terre.

Anneaux d'Uranus

Photographie : Anneaux d'Uranus

Six images acquises par la sonde Voyager-2 le 21 janvier 1986 ont été utilisées pour réaliser cette image en couleurs des anneaux d'Uranus, dont la résolution est de 40 kilomètres environ. Neuf anneaux sont discernables. De haut en bas (en «descendant» vers la planète), epsilon, delta,... 

Crédits : Courtesy NASA / Jet Propulsion Laboratory

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Uranus : anneaux

Photographie : Uranus : anneaux

Cette image acquise par la sonde Voyager-2 présente les anneaux d'Uranus observés à contre-jour : la lumière est diffusée par les petites particules constituant ces anneaux. 

Crédits : N.A.S.A.

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Anneaux d'Uranus : principales caractéristiques

Tableau : Anneaux d'Uranus : principales caractéristiques

La dimension typique des particules composant les anneaux d'Uranus pourrait être de l'ordre du centimètre ou du mètre, avec une masse par unité de surface comprise entre 10 et 100 g . cm — 2, ce qui conduirait à une masse totale des anneaux de 1015 à 1017 kg. Le tableau rassemble... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les informations sur les anneaux n'ont pas uniquement été recueillies par les caméras de Voyager. En observant successivement deux étoiles (σ Sagittarii et β Scorpii) à travers les anneaux, on a pu obtenir une résolution de moins de 10 mètres pour les anneaux δ et ε, et d'une centaine de mètres pour les autres anneaux. Par ailleurs, en utilisant la technique d'occultation radio, c'est-à-dire en envoyant un signal radio de fréquence et de caractéristiques connues vers la Terre à travers les anneaux, on a mesuré la « difficulté » des ondes radio à traverser ceux-ci : la comparaison entre les signaux envoyés par Voyager-2 à travers les anneaux à 3,6 et à 13 centimètres de longueur d'onde permet d'avoir une bonne estimation de la distribution des tailles des particules des anneaux. Contrairement à ce qui s'était passé dans le cas des anneaux de Saturne, les signaux à 3,6 et à 13 centimètres traversent de la même manière les anneaux. Or les particules d'une dimension d'une dizaine de centimètres devraient arrêter le signal à 3,6 centimètres et laisser passer le signal à 13 centimètres. Il semble donc qu'il y ait un manque relatif de telles particules au sein des anneaux d'Uranus. Ceux-ci, moins « poussiéreux » que ceux de Saturne, seraient formés de grosses particules, contrairement aux anneaux de Saturne, qui seraient formés de plus petites particules, à moins que ces résultats ne doivent être interprétés par l'état de la surface des particules plutôt que par leurs dimensions.

La comparaison entre les images de la sonde, l'expérience d'occultation radio [...]

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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 21 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/uranus-planete/