Planète Uranus
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Caractéristiques de la planète Uranus
Uranus, septième planète à partir du Soleil, est une géante de glaces située entre Saturne et Neptune. Elle est la plus froide du système solaire. Uranus est la troisième en taille avec un diamètre équatorial d'environ 51 118 kilomètres et une masse d'environ 14,5 fois la masse de la Terre.
Uranus fait partie des 4 planètes géantes gazeuses, mais entre dans la sous-catégorie des géantes glacées avec Neptune.
La distance moyenne d'Uranus par rapport au Soleil est d'environ 19,2 unités astronomiques (UA), ce qui équivaut à environ 2,87 milliards de kilomètres.
Uranus a une période de rotation relativement rapide. Elle tourne sur son axe en environ 17 heures et 14 minutes terrestres. La planète a une inclinaison axiale inhabituelle de près de 98 degrés (97,77 ° pour être exact) par rapport à son orbite, ce qui signifie que sa rotation est pratiquement "couchée" sur le côté. Cela lui donne un mouvement de rotation unique. Uranus met environ 84 ans pour compléter une orbite autour du Soleil.
L'atmosphère d'Uranus est principalement composée d'environ 83 % d'hydrogène (H2) et d' environ 15 % d'hélium (He), mais aussi de 2 % de méthane (CH4). C'est d'ailleurs le méthane qui donne à Uranus sa teinte bleu-vert si caractéristique. En effet, la réflexion de la lumière solaire sur les cristaux de méthane dans l'atmosphère de la planète est responsable de cette couleur singulière.
Uranus possède un système d'anneaux étendus, relativement minces et sombres, beaucoup moins impressionnants que celui de sa voisine Saturne.
Image de la planète Uranus prise par la sonde spatiale Voyager 2 le 18 décembre 1986. NASA
Découverte de la planète Uranus
Uranus a été découvert le 13 mars 1781 par l'astronome britannique Sir William Herschel depuis son domicile à Bath, en Angleterre. il a observé Uranus à l'aide d'un télescope, avec un réflecteur d'environ 16 centimètres de diamètre, de sa fabrication.
L'observation d'Uranus s'est produite par hasard. Herschel a remarqué un objet dans le ciel qui apparaissait comme une étoile, mais qui se déplaçait d'une manière différente des étoiles fixes. Au fil du temps, il a noté que cet objet se déplaçait d'une manière cohérente et indépendante par rapport aux étoiles du fond.
Après des mois d'observations et de suivi minutieux, Herschel a conclu que l'objet était un corps céleste non répertorié. Il a d'abord pensé qu'il s'agissait d'une comète, mais ses observations ultérieures ont montré que la trajectoire de l'objet était incompatible avec celle d'une comète. Il a finalement annoncé la découverte de cette nouvelle planète en septembre 1781. L'objet a été baptisé "Georgium Sidus" (l'étoile de George) en l'honneur du roi George III du Royaume-Uni. Plus tard, il a été rebaptisé Uranus, en référence au dieu grec du ciel, conformément à la convention de nommage des planètes du système solaire.
La structure d'Uranus
La structure interne d'Uranus est relativement similaire à celle des autres géantes gazeuses, à savoir Jupiter et Saturne. Elle est composée d'un noyau rocheux entouré d'un manteau de glace et d'une atmosphère gazeuse.
Le noyau d'Uranus est constitué de roches et de métaux, principalement du fer et du nickel. Il a un rayon d'environ 4 325 kilomètres, soit environ la taille de la Terre. La température au centre du noyau est estimée à environ 4 500 degrés Celsius (4 773 Kelvin). Le manteau d'Uranus est constitué de glaces, principalement d'eau, d'ammoniac et de méthane. Il a un rayon d'environ 21 908 kilomètres, soit environ 80 % du rayon de la planète. La température dans le manteau est estimée à environ 2 000 °C.
L'atmosphère est une couche gazeuse, d'environ 25 400 kilomètres de rayon. Elle est composée principalement d'hydrogène et d'hélium, avec des traces de méthane, d'ammoniac et d'autres gaz.
L'atmosphère de la planète Uranus
L'atmosphère d'Uranus est composée principalement d'hydrogène (83 %), d'hélium (15 %) et de méthane (2 %). La petite quantité de méthane donne à la planète sa couleur bleu-vert. Le méthane absorbe la lumière rouge et réfléchit la lumière bleue. La température de l'atmosphère d'Uranus varie en fonction de l'altitude.
L'atmosphère d'Uranus peut être divisée en trois couches :
- La troposphère, d'une altitude de −300 à 50 km et d'une pression de 100 à 0,1 bar. C'est la couche la plus basse de l'atmosphère et elle est composée principalement d'hydrogène et d'hélium. Cette couche contient des nuages de glace composés essentiellement d'ammoniac ;
- La stratosphère, d'une altitude de 50 km à 4 000 km et d'une pression allant de 0,1 à 10 bar.
- La thermosphère débutant vers 4 000 km d'altitude et s'étendant jusqu'à près de 50 000 km de la surface. Cette couche est particulièrement chaude.
L'atmosphère de la géante de glaces est remarquablement calme en comparaison de celle des autres géantes gazeuses, même par rapport à celle de Neptune relativement similaire.
Des vents uranusiens à 900 km/h
L'atmosphère d'Uranus est dynamique. Les vents d'Uranus sont les plus puissants du système solaire. En effet, les vents soufflent à des vitesses pouvant atteindre 900 km/h dans le sens opposé de la rotation de la planète.
Des nuages de méthanes
Les nuages d'Uranus sont principalement constitués de cristaux de méthane (CH4), mais également d'acétylène (C2H2) et d'éthane (C2H6). Ces nuages se situent principalement dans la troposphère et la stratosphère. Les nuages d'Uranus sont particulière minces et froids. Les scientifiques pensent que les nuages d'Uranus se forment lorsque le méthane, l'acétylène et l'éthane se condensent sous l'effet du froid.
Uranus possède un champ magnétique très faible, environ 1/200 du champ magnétique de la Terre. Le champ magnétique d'Uranus est incliné de 59 ° par rapport à l'axe de rotation de la planète. Des aurores boréales se manifestent sur Uranus, mais elles sont plus faibles que celles de Jupiter ou de Saturne. Elles sont causées par l'interaction du champ magnétique de la planète avec le vent solaire.
Le climat d'Uranus
La raison pour laquelle Uranus est si froide est qu'elle est très éloignée du Soleil. Uranus est située à une distance moyenne de 2,8 milliards de kilomètres du Soleil. La lumière du soleil met environ 2 heures et 40 minutes à atteindre Uranus.
De plus, le climat d'Uranus est fortement influencé par deux facteurs principaux : son manque de chaleur interne, qui limite l'activité atmosphérique, et son inclinaison axiale extrême.
Un manque de chaleur interne ?
Uranus est la planète la plus froide du système solaire, avec une température moyenne de −216 degrés Celsius (57 Kelvin). Cette température est inférieure à celle de Neptune, la planète la plus proche d'Uranus. La raison de cette différence de température est encore mal comprise, mais il est probable qu'elle soit due à une perte de chaleur interne.
Uranus ne génère que 1,1 % de la chaleur qu'elle reçoit du Soleil. La cause de ce manque de chaleur interne est encore inconnue, mais il est possible qu'il soit dû à un impact géant qui a renversé l'axe d'Uranus.
Les planètes géantes gazeuses, comme Uranus et Neptune, sont composées d'un noyau solide entouré d'une couche liquide, elle-même entourée d'une atmosphère. La chaleur interne de ces planètes est générée par la contraction du noyau. Uranus a une masse plus faible que Neptune, ce qui signifie que sa gravité est plus faible. Par conséquent, son noyau est moins dense et se contracte moins rapidement. Cela entraîne une perte de chaleur interne plus rapide, ce qui explique la température plus basse d'Uranus.
Une planète à l'inclinaison axiale extrême
L'axe de rotation d'Uranus est incliné de 98 ° par rapport au plan de son orbite. Cela signifie que l'un des pôles est toujours pointé vers le Soleil, tandis que l'autre est toujours plongé dans l'obscurité. Cette inclinaison axiale extrême induit des variations saisonnières hors norme sur Uranus.
Lorsque l'hémisphère nord est tourné vers le Soleil, les températures augmentent ; les nuages se forment et les vents se renforcent. Lorsque l'hémisphère nord est dans l'obscurité, les températures y chutent de plusieurs dizaines de degrés. Les nuages disparaissent et les vents faiblissent.
Une influence sur les vents
Cette inclinaison unique de l'axe d'Uranus a également un impact important sur ses vents. Les vents d'Uranus sont zonaux, ce qui signifie qu'ils soufflent dans des bandes parallèles à l'équateur. Les vents à l'équateur sont rétrogrades, ce qui signifie qu'ils soufflent dans le sens inverse de la rotation de la planète. Les vents aux pôles soufflent dans le sens de la rotation de la planète. Les vents sur Uranus peuvent atteindre des vitesses de l'ordre de 700 à 900 km/h
Uranus, la planète aux deux saisons de 42 ans !
Une année sur Uranus équivaut à 84 ans terrestres. De plus, il n'y a que deux saisons sur Uranus : l'été et l'hiver. Ces saisons sont extrêmement longues, car l'axe d'Uranus est incliné de 98 ° par rapport à son plan orbital.
Sur Uranus un hémisphère est tourné vers le Soleil pendant 42 ans, tandis que l'autre est plongé pratiquement dans l'obscurité pendant 42 ans. Cela signifie que l'été et l'hiver sur Uranus durent chacun 42 ans !
Pendant l'été, l'hémisphère tourné vers le Soleil reçoit une quantité de lumière solaire extrêmement importante. La température peut atteindre -190 °C (83 K). Pendant l'hiver, l'hémisphère tourné vers le Soleil reçoit très peu de lumière solaire. La température peut descendre jusqu'à -220 °C (53 K).
Les variations saisonnières sur la géante glacée ont un impact important sur son climat. Lorsque l'hémisphère nord est exposé vers le Soleil, l'atmosphère s'échauffe et les nuages se forment. Les vents se renforcent et des bandes nuageuses se forment. Lorsque l'hémisphère nord plonge dans l'obscurité, l'atmosphère se refroidit et les nuages disparaissent. Les vents faiblissent et les bandes nuageuses se dissolvent.
Les lunes (satellites) d'Uranus
Uranus compte 27 lunes confirmées à ce jour. Les premières lunes, Titania et Obéron, ont été découvertes par William Herschel en 1787, peu de temps après la découverte de la planète elle-même. Plus tard, les avancées technologiques et l'utilisation de télescopes plus puissants ont permis de détecter d'autres lunes plus petites.
Les lunes d'Uranus sont principalement classées en trois groupes en fonction de leur taille et de leur orbite : les grandes lunes classiques (Titania, Obéron, Umbriel, Ariel, et Miranda), les lunes irrégulières externes (comme Caliban, Sycorax, Prospero), et les lunes irrégulières internes (parmi lesquelles figurent Portia, Rosalind, Cressida). Ces lunes varient énormément en taille, allant de quelques dizaines de kilomètres de diamètre pour les plus petites à plus de 1 500 kilomètres pour les plus grandes. Les lunes d'Uranus sont principalement composées de roches et de glaces, avec des différences notables dans leur composition interne.
Montage des cinq plus grandes lunes d'Uranus, en couleurs vraies, classées selon leur distance à la planète. De gauche à droite, ce sont les lunes les plus proches, Miranda, puis Ariel, Umbriel, Titania et Oberon.
Les principales lunes Uranus : Titania, Obéron, Umbriel, Ariel, et Miranda
Titania et Obéron sont les deux lunes les plus massives d'Uranus. Elles ont des diamètres respectifs d'environ 1578 et 1522 kilomètres. Leur composition principale est similaire, composée de glace d'eau et de roche, mais elles présentent des caractéristiques de surface différentes. Des cratères d'impact, des failles et des terrains géologiquement diversifiés suggèrent une activité géologique passée.
Miranda est l'une des lunes les plus intrigantes d'Uranus en raison de sa diversité géologique. Sa surface est remarquablement variée, avec des formations de crêtes, des canyons et des zones de terrains fracturés. Les scientifiques pensent que des collisions passées et des processus géologiques complexes ont contribué à la création de ces caractéristiques uniques.
Ariel et Umbriel sont les quatrième et cinquième lunes les plus grandes d'Uranus. Elles ont des surfaces relativement uniformes et présentent des traces d'impacts, mais avec moins de variations géologiques apparentes que Titania, Obéron ou Miranda.
Exploration de la planète Uranus et de ses lunes
L'exploration de la planète Uranus a été limitée à la sonde spatiale Voyager 2 de la NASA. Voyager 2 a survolé Uranus le 24 janvier 1986, à une distance d'environ 81 500 kilomètres de ses nuages supérieurs. Pendant six heures, la sonde a collecté des données sur l'atmosphère, les lunes, les anneaux et le champ magnétique d'Uranus. Les résultats de cette mission ont été révolutionnaires et ont radicalement changé notre compréhension de cette planète.
Les données de Voyager 2 ont montré qu'Uranus a une atmosphère très froide et dense. Elle est composée principalement d'hydrogène, d'hélium et d'azote. Voyager 2 a également détecté des traces de méthane, d'éthane et d'autres composés organiques. La sonde a également découvert 10 nouvelles lunes et de nouveaux anneaux. Enfin, Voyager 2 a mesuré le champ magnétique d'Uranus. Les données de Voyager 2 ont été une source d'informations précieuses sur cette planète unique.
Une nouvelle mission vers Uranus est en cours de planification par la NASA. Cette mission, appelée Uranus Orbiter and Probe, est prévue pour être lancée en 2031. L'orbiteur passera cinq ans à étudier Uranus et ses satellites, tandis que la sonde pénétrera dans l'atmosphère de la planète pour en étudier la composition.