Saturne est la sixième planète du système solaire par ordre de distance au Soleil et la deuxième plus grande planète du système solaire après Jupiter. Son nom vient du dieu romain Saturne (assimilé au titan grec Cronos). Le symbole de Saturne représente la faucille du dieu (Unicode: ♄).

Saturne est une géante gazeuse, comme Jupiter, Uranus et Neptune. D'un diamètre d'environ neuf fois et demi celui de la Terre, elle est majoritairement composée d'hydrogène et d'hélium.

Saturne possède un magnifique système d'anneaux, composés principalement de particules de glace et de poussière. Saturne possède de nombreux satellites, dont cinquante-trois ont été confirmés et nommés. Titan est le plus grand satellite de Saturne et la deuxième plus grande lune du système solaire (après Ganymède de Jupiter). Titan est plus grand que la planète Mercure et est la seule lune du système solaire à posséder une atmosphère significative.

Mars est la quatrième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la deuxième par masse et par taille croissantes. Son éloignement au Soleil est compris entre 1,381 et 1,666 UA, avec une période orbitale de 686,71 jours.

C’est une planète tellurique, comme le sont Mercure, Vénus et la Terre, environ dix fois moins massive que la Terre mais dix fois plus massive que la Lune. Sa topographie présente des analogies aussi bien avec la Lune, à travers ses cratères et ses bassins d'impact, qu'avec la Terre, avec des formations d'origine tectonique et climatique telles que des volcans, des rifts, des vallées, desmesas, des champs de dunes et des calottes polaires. La plus grande montagne du Système solaire, Olympus Mons (qui est aussi un volcan bouclier), et le plus grand canyon, Valles Marineris, se trouvent sur Mars.

Mars a aujourd'hui perdu la presque totalité de son activité géologique interne, et seuls des événements mineurs surviendraient encore épisodiquement à sa surface, tels que des glissements de terrain, sans doute des geysers de CO₂ dans les régions polaires, peut-être des séismes, voire de rares éruptions volcaniques sous forme de petites coulées de lave¹.

La période de rotation de Mars est du même ordre que celle de la Terre, et son obliquité lui confère un cycle des saisons similaire à celui que nous connaissons ; ces saisons sont toutefois marquées par une excentricité orbitale cinq fois et demie plus élevée que celle de la Terre, d'où une asymétrie saisonnière sensiblement plus prononcée entre les deux hémisphères.

Mars peut être observée à l’œil nu, avec un éclat bien plus faible que celui de Vénus mais qui peut, lors d'oppositions rapprochées, dépasser l'éclat maximum de Jupiter, atteignant une magnitude apparente de -2,91², tandis que son diamètre apparent varie de25,1 à 3,5 secondes d'arc selon que sa distance à la Terre varie de 55,7 à 401,3 millions de kilomètres. Mars a toujours été caractérisée visuellement par sa couleur rouge, due à l'abondance de l'hématite amorphe — oxyde de fer(III) — à sa surface. C'est ce qui l'a fait associer à la guerre depuis l'Antiquité, d'où son nom en Occident d'après le dieu Mars de la guerre dans la mythologie romaine, assimilé au dieu Arès de la mythologie grecque. En français, Mars est souvent surnommée « la planète rouge » en raison de cette couleur particulière.

Avant le survol de Mars par Mariner 4 en 1965, on pensait qu'il s'y trouvait de l'eau liquide en surface et que des formes de vie similaires à celles existant sur Terre pouvaient s'y être développées, thème très fécond en science fiction. Les variations saisonnières d'albédo à la surface de la planète étaient attribuées à de la végétation, tandis que des formations rectilignes perçues dans les lunettes astronomiques et les télescopes de l'époque étaient interprétées, notamment par l'astronome amateur américainPercival Lowell, comme des canaux d'irrigation traversant des étendues désertiques avec de l'eau issue des calottes polaires. Toutes ces spéculations ont été balayées par les sondes spatiales qui ont étudié Mars : dès 1965, Mariner 4 permit de découvrir une planète dépourvue de champ magnétique global, avec une surface cratérisée rappelant celle de la Lune, et une atmosphèreténue.

Depuis lors, Mars fait l'objet de programmes d'exploration plus ambitieux que pour aucun autre objet du Système solaire : de tous les astres que nous connaissons, c'est en effet celui qui présente l'environnement différant le moins de celui de notre planète. Cette exploration intensive nous a apporté une bien meilleure compréhension de l'histoire géologique martienne, révélant notamment l'existence d'une époque reculée — le Noachien — où les conditions en surface devaient être assez similaires à celles de la Terre à la même époque, avec la présence de grandes quantités d'eau liquide ; la sonde Phoenix a ainsi découvert en été 2008 de la glace d'eau à une faible profondeur dans le sol de Vastitas Borealis³.

Enfin, Mars possède deux petits satellites naturels, Phobos et Deimos.

Vénus est la deuxième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la troisième par masse et par taille croissantes. Son éloignement au Soleil est compris entre 0,718 et 0,728 UA, avec une période orbitale de 224,7 jours. C'est une planète tellurique, comme le sont également Mercure, la Terre et Mars. Elle possède un champ magnétique très faible et n'a aucun satellite naturel. Elle est l'une des seules planètes dont la rotation est rétrograde, et la seule ayant une période de rotation(243 jours) supérieure à sa période de révolution. Vénus présente en outre la particularité d'être quasiment sphérique — sonaplatissement peut être considéré comme nul — et de parcourir l'orbite la plus circulaire des planètes du Système solaire, avec uneexcentricité orbitale de 0,0068 (contre 0,0167 pour la Terre).
Vénus est presque aussi grande que la Terre — son diamètre représente 95 % de celui de notre planète — et a une masse équivalente aux quatre cinquièmes de celle de la Terre. Sa surface est dissimulée sous d'épaisses couches de nuages très réfléchissants qui lui confèrent un albédo de Bond de 0,75 et une magnitude apparente dans le ciel pouvant atteindre -4,6, valeur dépassée uniquement par la Lune et le Soleil. Étant plus proche du Soleil que la Terre, elle présente des phases au même titre que la Lune et Mercure selon sa position relative par rapport au Soleil et à la Terre, son élongation ne dépassant jamais 47,8°.
L'atmosphère de Vénus est la plus épaisse de celle de toutes les planètes telluriques, avec une pression au sol atteignant 9,3 MPa(91,8 atm) au niveau de référence des altitudes vénusiennes. Cette atmosphère est composée d'environ 96,5 % de dioxyde de carbone et 3,5 % d'azote, avec de faibles concentrations de dioxyde de soufre et de divers autres gaz. Elle contient d'épaisses couches nuageuses opaques constituées de gouttelettes de dioxyde de soufre et d'acide sulfurique surmontées d'une brume de cristaux de glace d'eau qui donne à la planète son aspect laiteux lorsqu'on l'observe depuis l'espace. Ces nuages réfléchissent l'essentiel du rayonnement solaire, de sorte que la puissance solaire parvenant au sol sur Vénus représente moins de 45 % de celle reçue au sol sur Terre, et est même inférieure d'un quart à celle reçue à la surface de la planète Mars¹.
L'atmosphère de Vénus est près de cent fois plus massive que celle de la Terre et possède une dynamique propre, indépendante de la planète elle-même, avec une super-rotation dans le sens rétrograde en quatre jours terrestres, ce qui correspond à une vitesse linéaire au sommet des nuages d'environ 100 m/s (360 km/h) par rapport au sol. Compte tenu de sa composition et de sa structure, cette atmosphère génère un très puissant effet de serre à l'origine des températures les plus élevées mesurées à la surface d'une planète du Système solaire : près de 740 K (environ 465 °C) en moyenne à la surface — supérieures à celles de Mercure, pourtant plus proche encore du Soleil, où les températures culminent à 700 K (environ 425 °C) — et ceci bien que l'atmosphère ne laisse passer que le quart de l'énergie solaire incidente.
À cette pression (9,3 MPa) et à cette température (740 K), le CO₂ n'est plus un gaz, mais un fluide supercritique (intermédiaire entre un gaz et un liquide), d'une masse volumique voisine de 65 kg/m³.
La topographie de Vénus présente peu de reliefs élevés, et consiste essentiellement en de vastes plaines a priori volcaniques géologiquement très jeunes — quelques centaines de millions d'années tout au plus. De très nombreux volcans ont été identifiés à sa surface — mais sans véritables coulées de lave, ce qui constitue une énigme — ainsi que des formations géologiques, parfois uniques dans le Système solaire telles que coronae, arachnoïdes et farra, attribuées à des manifestations atypiques de volcanisme. En l'absence de tectonique des plaques identifiée à la surface de la planète, on pense que Vénus évacue sa chaleur interne périodiquement lors d'éruptions volcaniques massives qui remodèlent entièrement sa surface, ce qui expliquerait que celle-ci soit si récente. Entre ces épisodes de volcanisme global, le refroidissement de la planète serait trop lent pour entretenir un gradient thermique suffisant dans la phase liquide du noyau pour générer un champ magnétique global par effet dynamo².
Par ailleurs, des mesures d'émissivité à 1,18 µm réalisées en 2008³ ont suggéré une relative abondance des granites et autresroches felsiques sur les terrains les plus élevés — qui sont généralement les plus anciens — de la planète, ce qui impliquerait l'existence passée d'un océan global assorti d'un mécanisme de recyclage de l'eau dans le manteau susceptible d'avoir produit de telles roches. À l'instar de Mars, Vénus aurait ainsi peut-être connu, il y a plusieurs milliards d'années, des conditions tempérées permettant l'existence d'eau liquide en surface, eau aujourd'hui disparue — par évaporation puis dissociation photochimique dans la haute atmosphère — au point de faire de cette planète l'une des plus sèches du Système solaire.
La planète Vénus a été baptisée du nom de la déesse Vénus de la féminité et de l'amour physique dans la mythologie romaine. Elle était déjà connue des Babyloniens à l'Âge du bronze, associée à la déesse Ishtar de la mythologie mésopotamienne.

Mercure est la planète la plus proche du Soleil et la moins massive du système solaire¹. Son éloignement au Soleil est compris entre 0,3075 et 0,4667 UA, ce qui correspondant à une excentricité orbitale de 0,2056 — plus de douze fois supérieure à celle de la Terre, et de loin la plus élevée du Système solaire. Elle est visible à l'œil nu depuis la Terre avec un diamètre apparent de4,5 à 13 secondes d'arc, et une magnitude apparente de 5,7 à -2,3 ; son observation est toutefois rendue difficile par son élongationtoujours inférieure à 28,3° qui la noie le plus souvent dans l'éclat du Soleil.

Mercure a la particularité d'être en résonance 3:2 sur son orbite, sa période de révolution (87,969 jours) valant exactement 1,5 foissa période de rotation (58,646 jours), et donc la moitié d'un jour solaire (175,938 jours). L'inclinaison de l'axe de rotation de Mercure sur son plan orbital est la plus faible du Système solaire, à peine 2 minutes d'arc. Son périhélie connaît une précession autour du Soleil plus rapide que celle prédite par la mécanique newtonienne, une avance de 42,98 secondes d'arc par siècle² qui n'a pu être complètement expliquée que dans le cadre de la relativité générale³.

Mercure est une planète tellurique, comme le sont également Vénus, la Terre et Mars. Elle est près de vingt fois plus petite et moins massive que la Terre mais presque aussi dense qu'elle, avec une gravité de surface pratiquement égale à celle de Mars, qui est pourtant près de deux fois plus massive. Sa densité remarquable — dépassée seulement par celle de la Terre, qui lui serait d'ailleurs inférieure sans l'effet de la compression gravitationnelle — est due à l'importance de son noyau métallique, qui occuperait plus de 40 % de son volume, contre seulement 17 % pour la Terre.

Comme Vénus, Mercure est quasiment sphérique — son aplatissement peut être considéré comme nul — en raison de sa rotation très lente. Dépourvue de véritable atmosphère, sa surface est très fortement cratérisée, globalement similaire à la face cachée de la Lune. Elle n'a été survolée que par deux sondes spatiales, Mariner 10 (à trois reprises en 1974–1975, au cours desquelles elle a pu cartographier 45 % de la surface de la planète) et MESSENGER (qui a pu cartographier, le 14 janvier 2008, 30 % de surface jusqu'alors inconnue, et devrait se satelliser autour de Mercure en mars 2011).

La quasi-absence d'atmosphère — il s'agit en fait d'une exosphère exerçant une pression au sol de l'ordre d'1 nPa (10^-14 atm) — combinée à la proximité du Soleil — dont l'irradiance à la surface de Mercure varie entre 4,6 et 10,6 fois la constante solaire(1 362 W/m²) — engendre des températures en surface allant de 90 K (-183 °C) au fond des cratères polaires (là où les rayons du Soleil ne parviennent jamais) jusqu'à 700 K (427 °C) au point subsolaire au périhélie.

La planète Mercure doit son nom au dieu Mercure du commerce et des voyages, également messager des autres dieux dans lamythologie romaine. Le symbole astronomique de Mercure est un cercle posé sur une croix et portant un demi-cercle en forme de cornes (Unicode : ☿). C'est une représentation du caducée du dieu Hermès. Mercure laissa également son nom au troisième jour de la semaine, mercredi (« Mercurii dies »)⁴.

Jupiter est une planète géante gazeuse, la plus grosse planète du système solaire et la cinquième en partant du Soleil (aprèsMercure, Vénus, la Terre et Mars). Elle doit son nom au dieu romain Jupiter¹. Le symbole astronomique de la planète est la représentation du foudre de Jupiter.

Visible à l'œil nu dans le ciel nocturne, Jupiter est habituellement le quatrième objet le plus brillant (après le Soleil, la Lune etVénus² ; parfois Mars apparaît plus lumineuse que Jupiter, et de temps en temps Jupiter apparaît plus lumineuse que Vénus).

Comme sur les autres planètes gazeuses, des vents violents, de près de 600 km/h, parcourent les couches supérieures de la planète. La célèbre et spectaculaire grande tache rouge est une zone de surpression qui est observée depuis au moins lexix^e siècle.

La hauteatmosphèrede Jupiter est composée à93 %d'hydrogèneet7 %d'héliumen nombre d'atomes, ou à86 %dedihydrogèneet13 %d'hélium en nombre de molécules. Enmasse, l'atmosphère est approximativement constituée de75 %d'hydrogène et de24 %d'hélium ; le1 %restant étant apporté par divers autres éléments et composés chimiques (traces deméthane, devapeur d'eau, d'ammoniac, très petites quantités decarbone, d'éthane, desulfure d'hydrogène, denéon, d'oxygène, d'hydrure de phosphoreet desoufre). La couche la plus externe de la haute atmosphère contient descristauxd'ammoniac^3,4.

Par mesuresinfrarougesetultraviolettes, des traces debenzèneet d'autreshydrocarburesont également été détectées⁵. L'intérieur de Jupiter contient des matériaux plusdenseset la distribution par masse est de71 %d'hydrogène,24 %d'hélium et5 %d'autres éléments.

Les proportions d'hydrogène et d'hélium dans la haute atmosphère sont proches de la composition théorique de lanébuleuse planétairequi aurait donné naissance ausystème solaire. Néanmoins, lenéonn'y est détecté qu'à hauteur de vingt parties par million en termes de masse, un dixième de ce qu'on trouve dans leSoleil⁶. L'hélium y est également en défaut, mais à un degré moindre. Cette absence pourrait résulter de la précipitation de ces éléments vers l'intérieur de la planète^7,8. Les gaz inertes lourds sont 2 à 3 fois plus abondants dans l'atmosphère de Jupiter que dans le Soleil.

Parspectroscopie, on pense queSaturnepossède une composition similaire, mais qu'UranusetNeptunesont constituées de beaucoup moins d'hydrogène et d'hélium⁹. Cependant, aucune sonde n'ayant pénétré l'atmosphère de ces géantes gazeuses, les données d'abondance des éléments plus lourds ne sont pas connues.

Masse et dimensions

Cette masse a eu une grande influencegravitationnellesur la formation dusystème solaire : la plupart des planètes et descomètesde courte période sont situées près de Jupiter et leslacunes de Kirkwoodde laceinture d'astéroïdeslui sont dues en grande partie.

Si Jupiter était plus massive, on pense que son diamètre serait plus petit. L'intérieur de la planète serait plus comprimé par une plus grande force gravitationnelle, décroissant sa taille. Par conséquent, Jupiter posséderait le diamètre maximal d'une planète de sa composition et de son histoire. La planète a parfois été décrite comme une « étoileratée », mais il faudrait qu'elle possède 13 fois sa masse actuelle pour démarrer la fusion dudeutériumet être cataloguée comme unenaine bruneet 75 fois pour devenir uneétoile. La plus petite naine rouge connue est seulement 30% plus volumineuse que Jupiter¹¹.

Desexoplanètesbeaucoup plus massives que Jupiter ont été découvertes¹². Ces planètes pourraient être desgéantes gazeusessemblables à Jupiter, mais pourraient appartenir à une autre classe de planètes, celle desJupiter chauds, parce qu'elles sont très proches de leur étoile primaire.

Jupiter rayonne plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. La quantité dechaleurproduite à l'intérieur de la planète est presque égale à celle reçue du Soleil¹³. Le rayonnement additionnel est généré par lemécanisme de Kelvin-Helmholtz, par contractionadiabatique. Ce processus conduit la planète à rétrécir de2 cmchaque année¹⁴. Lorsque Jupiter s'est formée, elle était nettement plus chaude et son diamètre était double¹⁵.

Structure interne

Des expériences ayant montré que l'hydrogène ne change pas dephasebrusquement (il se trouve bien au-delà dupoint critique), il n'y aurait pas de délimitation claire entre ces différentes phases, ni même de surface à proprement parler. Quelques centaines de kilomètres en dessous de la plus haute atmosphère, la pression provoquerait unecondensationprogressive de l'hydrogène sous forme d'unbrouillardde plus en plus dense qui formerait finalement une mer d'hydrogène liquide^13,17,18. Entre 20 000 et 40 000 km de profondeur, l'hydrogène liquide céderait la place à l'hydrogène métallique de façon similaire. Des gouttelettes dedémixtion, plus riches en hélium et néon se précipiteraient vers le bas à travers ces couches, appauvrissant ainsi la haute atmosphère en ces éléments.

Les énormes pressions générées par Jupiter entrainent lestempératuresélevées à l'intérieur de la planète, par un phénomène de compression gravitationnelle (mécanisme de Kelvin-Helmholtz) qui se poursuit encore de nos jours, par une contraction résiduelle de la planète. Des résultats de 1997 du Lawrence Livermore National Laboratory indiquent qu'à l'intérieur de Jupiter, la transition de phase à l'hydrogène métallique se fait à une pression de 140 GPa et une température de 3 000K¹⁹. La température à la frontière du noyau serait de l'ordre de 36 000Ket la pression à l'intérieur d'environ 3000 à 4500 GPa¹³.
Si Jupiter était 75 fois plus massive, la température au centre du noyau serait suffisante pour que s'y produise la fusion de l'hydrogène, et Jupiter serait uneétoile ; d'ailleurs, la plus petitenaine rougeconnue est seulement 30% plus volumineuse que Jupiter^20,21.

La faibleinclinaison de l'axede Jupiter fait que ses pôles reçoivent bien moins d'énergie du Soleil que sa région équatoriale. Ceci causerait d'énormes mouvements deconvectionà l'intérieur des couches liquides et serait ainsi responsable des forts mouvements desnuagesdans son atmosphère¹⁰.

Atmosphère

• La plus externe, probablement vers100 kmde profondeur, serait formée de nuages de glace d'ammoniac.
• La suivante, vers120 kmde profondeur, de nuages d'hydrogénosulfure d'ammonium (NH₄HS).
• La dernière, vers150 kmde profondeur, de nuages d'eauet deglace¹³.

Ces chiffres proviennent des données sur la condensation de ces composés en fonction de la température, mais l'évolution de la température à l'intérieur de l'atmosphère de Jupiter n'est pas connue avec précision. La combinaison des nuages d'eau et de la chaleur provenant de l'intérieur de la planète est propice à la formation d'orages électriques²². Lafoudreengendrée est jusqu'à 1000 fois plus puissante que celles observées sur la Terre²³.

La couche la plus externe de l'atmosphère de Jupiter contient descristauxde glace d'ammoniac. Les couleurs observées dans les nuages proviendraient des éléments présents en quantité infime dans l'atmosphère, sans que les détails soient là non plus connus. Les zones de nuages varient d'année en année en termes de largeur, couleur et intensité, mais sont toutefois assez stables pour que les astronomes leur assignent des noms¹⁰.L'atmosphère externe de Jupiter subit unerotation différentielle, remarquée pour la première fois parJean-Dominique Cassinien1690¹³, qui a aussi estimé sa période de rotation⁴. La rotation de l'atmosphèrepolairede Jupiter est d'environ 5 minutes plus longue que celle de l'atmosphère à laligne équatoriale. De plus, des bancs de nuages circulent le long de certaineslatitudesen direction opposée des vents dominants. Des vents d'une vitesse de360 km/h y sont communs²⁴. Ce système éolien serait causé par la chaleur interne de la planète. Les interactions entre ces systèmes circulatoires créent des orages et desturbulenceslocales, telles lagrande Tache Rouge, un large ovale de près de 12 000 km sur 25 000 km d'une grande stabilité, puisque déjà observé avec certitude depuis au moins1831²⁵et possiblement depuis1665²⁶. D'autres taches plus petites ont été observées depuis lexx^e siècle^27,28,29.

Grande tache rouge et autres taches

La grande tache rouge présente une formeovale, de 24 à 40 000 km de long sur 12 à 14 000 km de large, suffisamment grande pour contenir deux ou trois planètes de la taille de la Terre³¹. L'altitude maximale de la tempête est située à environ8 kmau-dessus du sommet des nuages environnants. Elle tourne sur elle-même dans lesens contraire des aiguilles d'une montre, avec une période d'environ 6 jours³² ; les vents soufflent à plus de400 km/h sur ses bords³³.

Des tempêtes de ce genre ne sont pas inhabituelles dans l'atmosphèredesgéantes gazeuses. Jupiter possède également des ovales blancs et bruns de plus petite taille. Les ovales blancs sont plutôt constitués de nuages relativement froids à l'intérieur de la haute atmosphère. Les ovales bruns sont plus chauds et situés à l'intérieur de la couche nuageuse habituelle. De telles tempêtes peuvent exister pendant des heures ou des siècles.

La grande tache rouge est entourée d'un ensemble complexe d'ondesde turbulence qui peuvent donner naissance à un ou plusieurs petitsanticyclonessatellites. Située à la même distance de l'équateur, elle possède une période de rotation propre, légèrement différente du reste de l'atmosphère avoisinante, parfois plus lente, d'autres fois plus rapide : depuis l'époque où elle est connue, elle a fait plusieurs fois le tour de Jupiter par rapport à son environnement proche.

En l'an2000, une autre tache s'est formée dans l'hémisphère sud, similaire en apparence à la grande tache rouge, mais plus petite. Elle a été créée par la fusion de plusieurs tempêtes ovales blanches plus petites (observées pour la première fois en1938). La tache résultante, nomméeOval BAet surnomméeRed Spot Junior(petite tache rouge en anglais, par rapport à la grande appeléeGreat Red Spot), a depuis accru son intensité et est passée du blanc au rouge^27,34,29.

Anneaux planétaires

• Halo : entre 92 000 km et 122 500 km du centre de la planète. Le halo est un anneau en forme detore, élargi par le champ magnétique de Jupiter.
• Anneau principal : entre 122 500 km et 128 940 km du centre de Jupiter et épais de seulement30 km. Il est probablement composé de poussières provenant des satellitesAdrastéeetMétis.
• Anneau gossamer : entre 128 940 km et 280 000 km du centre. Avant 181 350 km, il est constitué de poussières provenant d'Amalthée³⁵. Après, elles proviennent deThébé. Cet anneau est très peu dense (gossamersignifie « gaze » en anglais), nettement plus épais que le précédent (plusieurs milliers de kilomètres) et s'évanouit progressivement dans le milieu interplanétaire.

Ces anneaux sont constitués de poussières et non de glace comme c'est le cas desanneaux de Saturne¹³. Ils sont également extrêmement sombres, avec unalbédode l'ordre de 0,05.

Il existe également un anneau externe extrêmement ténu et distant qui tourne autour de Jupiter en sensrétrograde. Son origine est incertaine mais pourrait provenir depoussière interplanétairecapturée.

Magnétosphère

À environ 75 rayons de la planète, l'interaction de la magnétosphère et duvent solaireprovoque un arc de choc. La magnétosphère est entourée d'une magnétopause, située sur le bord interne d'une magnétogaine où le champ magnétique de la planète décroît et se désorganise. Levent solaireinteragit avec ces régions, allongeant la magnétosphère en direction opposée au Soleil sur 26 millions de kilomètres, jusqu’à l'orbite deSaturne. Vu de la Terre, la magnétosphère apparaît cinq fois plus grande que la pleine Lune, malgré la distance plus importante. Les quatre lunes principales de Jupiter sont à l'intérieur de la magnétosphère et donc protégées des vents solaires¹³.

Le champ magnétique capture des particules ionisées du vent solaire. Les électrons de ceplasmaionisent le tore de particules neutres provenant de la luneIo(ainsi que d'Europe, dans une moindre mesure). Des particules d'hydrogènede l'atmosphère jovienne sont également capturées dans la magnétosphère. Les électrons de la magnétosphère provoquent un intense rayonnement radio dans une large gamme de fréquence (de quelques kilohertz à40 MHz³⁷). Lorsque la trajectoire de la Terre intercepte ce cône d'émissions radio, celles-ci dépassent les émissions radio en provenance du Soleil³⁸.

La situation d'Io, à l'intérieur d'une des plus intenses ceintures de rayonnement de Jupiter, a interdit un survol prolongé du satellite par la sonde Galileo qui a dû se contenter de 6 survols rapides de la lune galiléenne entre 1999 et 2002, en se gardant de pénétrer au sein du tore de particules englobant l'orbite du satellite, particules qui auraient été fatales au fonctionnement de la sonde.

La magnétosphère jovienne permet la formation d'impressionnantesaurores polaires. Les lignes de champ magnétique entrainent des particules à très haute énergie vers les régions polaires de Jupiter. L'intensité du champ magnétique est 10 fois supérieure à celui de la Terre et en transporte 20 000 fois l'énergie.

Orbite et rotation

La distance moyenne entre Jupiter et leSoleilest de 778 000000 km(environ 5,2 fois la distance moyenne entre la Terre et le Soleil) et la planète boucle uneorbiteen 11,86 ans. L'orbite de Jupiter estinclinéede 1,31° par rapport à celle de la Terre. Du fait d'uneexcentricitéde 0,048, la distance entre Jupiter et le Soleil varie de 75 000000 kmentre lepérihélieet l'aphélie^39,40.

L'inclinaison de l'axede Jupiter est relativement faible : seulement 3,13°. En conséquence, la planète n'a pas de changementssaisonnierssignificatifs⁴¹.

La rotation de Jupiter est la plus rapide du système solaire : la planète effectue une rotation sur son axe en un peu moins de 10 heures ; cette rotation produit une accélération centripète à l'équateur, y conduisant à une accélération nette de23,12 m/s²(la gravité de surface à l'équateur est de24,79 m/s²). La planète a ainsi une forme oblongue, renflée à l'équateur et aplatie aux pôles, un effet facilement perceptible depuis la Terre à l'aide d'un télescope amateur. Le diamètre équatorial est9 275 kmplus long que le diamètre polaire¹⁸.

Jupiter n'étant pas un corps solide, sa haute atmosphère subit un processus de rotation différentielle. La rotation de la haute atmosphère jovienne est environ 5 minutes plus longue aux pôles qu'à l'équateur. En conséquence, trois systèmes sont utilisés comme référentiel, particulièrement pour tracer les mouvements de caractéristiques atmosphériques. Le premier système concerne les latitudes entre 10° N et 10° S, le plus court, avec une période de 9 h 50 min 30,0 s. Le deuxième système s'applique aux latitudes au nord et au sud de cette bande, d'une période de 9 h 55 min 40,6 s. Le troisième système fut initialement défini par les radio-astronomes et correspond à la rotation de la magnétosphère de la planète : sa période est la période « officielle », 9 h 55 min 30 s⁴².

Satellites naturels

En juin 2010, on connaissait 62⁴³satellites naturelsde Jupiter. Quatre sont de grands satellites, connus depuis plusieurs siècles et regroupés sous la dénomination de « lunes galiléennes » :Io,Europe,GanymèdeetCallisto. Les 58 autres satellites sont nettement plus petits et tous irréguliers ; 12 possèdent une taille encore significative (plus de10 kmde diamètre), 25 entre 3 et10 kmde diamètre et 22 autres entre 1 et2 kmde diamètre.

Les 16 satellites principaux ont été nommés d'après les conquêtes amoureuses deZeus, l'équivalent grec du dieu romainJupiter.

Lunes galiléennes

Les orbites d'Io, Europe et Ganymède sont enrésonance orbitale. Quand Ganymède tourne une fois autour de Jupiter, Europe tourne exactement deux fois et Io quatre fois. En conséquence, les orbites de ces lunes sont déformées elliptiquement, chacune d'elle recevant en chaque point de son orbite un petitplusgravitationnel de la part des deux autres.

En revanche, lesforces de maréesde Jupiter tendent à rendre leurs orbites circulaires⁴⁴. Ces deux forces déforment chacune de ces trois lunes quand elles s'approchent de la planète, provoquant un réchauffement de leur noyau. En particulier, Io présente une activité volcanique intense et Europe un remodelage constant de sa surface.

Classification

Depuis au moins mi-2007, on pense que les satellites de Jupiter peuvent être regroupés en plusieurs groupes principaux, sur la base de leurs éléments orbitaux, mais certains groupes sont plus frappants que d'autres.

Une subdivision de base consiste à regrouper les huit satellites intérieurs, de tailles très diverses mais possédant des orbites circulaires très faiblement inclinées par rapport à l'équateur de Jupiter et dont on pense qu'ils se sont formés en même temps que la géante gazeuse. On peut subdiviser ce groupe en deux sous-groupes :

• Le groupe interne n'a été découvert que par la mission Voyager, à l'exception d'Amalthée. Tous ces satellites ont un diamètre de moins de200 kmet orbitent à moins de 200 000 km du centre de Jupiter, sur des orbites à peine inclinées, moins d'un demi-degré. Il s'agit dugroupe d'Amalthée, lequel se compose deMétis,Adrastée,AmalthéeetThébé.
• Les quatresatellites galiléensont été découverts parGaliléeen1610. Ils sont parmi les plus grosses lunes du système solaire. Ils orbitent entre 400 000 km et 2 000 000 km :Io,Europe,GanymèdeetCallisto.

Les autres lunes forment un ensemble d'objets irréguliers placés sur des orbites elliptiques et inclinées, probablement desastéroïdesou des fragments d'astéroïdes capturés. Il est possible de distinguer quatre groupes, sur la base d'éléments orbitaux similaires, dont on pense que les éléments partagent une origine commune, peut-être un objet plus grand qui s'est fragmenté^45,46 :

• La petite luneThémistoforme un groupe à elle seule.
• Legroupe d'Himalia, découvert auxx^e siècle avant les sondesVoyager, comprend cinq lunes de170 kmde diamètre ou moins, orbitant entre 11 000 000 et 13 000 000 km sur des orbites inclinées de 26° à 29° :Léda,Himalia,Lysithéa,ÉlaraetS/2000 J 11.
• La petite luneCarpoforme un autre groupe isolé, aux caractéristiques intermédiaires entre le groupe d'Himalia et celui de Pasiphaé.
• Trois groupes externes, sur des orbitesrétrogrades. Les plus gros satellites sontAnanké,Carmé,PasiphaéetSinopé, mais beaucoup de lunes minuscules ont été découvertes récemment dans cette zone. En mai 2007, on en connaissait 48 représentants :
  • Legroupe d'Ananké, aux limites indistinctes, orbitant vers 21 276 000 km suivant une inclinaison de 149°.
  • Legroupe de Carmé, un groupe assez distinct situé vers 23 404 000 km avec une inclinaison de 165°.
  • Legroupe de Pasiphaé, un groupe dispersé et assez lâche regroupant toutes les autres lunes. Il présente des satellites de60 kmde diamètre ou moins, orbitant entre 17 000 000 km et 30 000 000 km sur des orbitesrétrogradesinclinées de 145° à 165°.

Interaction avec le système solaire 

Avec celle du Soleil, l'influence gravitationnelle de Jupiter a modelé le système solaire. Les orbites de la plupart desplanètessont plus proches du plan orbital de Jupiter que du plan équatorial du Soleil (Mercureest la seule qui fasse exception). Leslacunes de Kirkwooddans laceinture d'astéroïdessont probablement dues à Jupiter et il est possible que la planète soit responsable dugrand bombardement tardifque les planètes internes ont connu à un moment de leur histoire⁴⁷.

La majorité descomètesde courte période possèdent undemi-grand axeplus petit que celui de Jupiter. On suppose que ces comètes se sont formées dans laceinture de Kuiperau-delà de l'orbite deNeptune. Lors d'approches de Jupiter, leur orbite aurait été perturbée vers une période plus courte, puis rendue circulaire par interaction gravitationnelle régulière du Soleil et de Jupiter. Par ailleurs, Jupiter est la planète qui reçoit le plus fréquemment des impacts cométaires⁴⁸. C'est en grande partie dû à sonpuits gravitationnel, ce qui lui vaut le surnom « d'aspirateurdusystème solaire »⁴⁹.

Astéroïdes troyens 

En plus de ses lunes, le champ gravitationnel de Jupiter maintient un grand nombre d’astéroïdessitués aux alentours despoints de LagrangeL₄et L₅de l’orbite de Jupiter⁵⁰. Il s’agit de petits corps célestes qui ont la même orbite mais sont situés à 60° en avance ou en retard par rapport à Jupiter. Connus sous le nom d’astéroïdes troyens, le premier d’entre eux(588) Achillea été découvert en1906parMax Wolf ; depuis des centaines d’autres troyens ont été découverts, le plus grand étant(624) Hector.

Historique 

Observations pré-télescopiques 

Jupiter est visible à l'œil nu la nuit et est connue depuis l'Antiquité. Pour lesBabyloniens, elle représentait le dieuMarduk ; ils utilisèrent les douze années de l'orbite jovienne le long de l'écliptiquepour définir lezodiaque. Les Romains nommèrent la planète d'après le dieuJupiter, dérivé du « dieu-père »*dyeu ph₂terde lareligion proto-indo-européenne¹. Le symbole astronomique de Jupiter est une représentation stylisée d'un éclair du dieu. Les Grecs l'appelèrent Φαέθων,Phaethon, « ardent ».

Dans les cultureschinoise,coréenne,japonaiseetvietnamienne, Jupiter est appelée 木星 « l'étoile de bois », dénomination basée sur lescinq éléments⁵¹. Dans l'astrologie védique, les astrologues hindous font référence à Jupiter en tant queBrihaspati, ou « Gurû », c'est-à-dire « lepesant »⁵².

Le nom « jeudi » est étymologiquement le « jour de Jupiter ». Enhindi, jeudi se ditगुरुवार(guruvār) et possède le même sens. Enanglais,Thursdayfait référence au jour deThor, lequel est associé à la planète Jupiter dans lamythologie nordique. En japonais, ceci se retrouve également : le jeudi se ditmokuyōbi(木曜日^?)en référence à l'étoile Jupiter,mokusei(木星^?). La même similitude entre les langues occidentales et le japonais se retrouve entre toutes les planètes et les jours de la semaine. En effet, l'attribution des noms de jours de la semaine étant un ajout relativement récent à la langue japonaise, elle fût alors calquée sur les civilisations européennes.

Observations télescopiques terrestres 

Pendant les années 1660, Cassini utilise un télescope pour découvrir des taches et des bandes de couleur sur Jupiter et observer que la planète semblait oblongue. Il fut également capable d'estimer la période de rotation de la planète⁴. En 1690, il remarque que l'atmosphère subit une rotation différentielle¹³.

Lagrande tache rougea peut-être été observée en 1664 parRobert Hookeet en 1665 parJean-Dominique Cassini, mais ceci est contesté.Heinrich Schwabeen produit le premier dessin détaillé connu en 1831⁵⁴. La trace de la tache est perdue à de nombreuses reprises entre 1665 et 1708 avant de redevenir flagrante en1878. En1883et au début duxx^e siècle, il est estimé qu'elle s'estompait à nouveau⁵⁵.

Giovanni Borelliet Cassini ont réalisé deséphéméridesdes lunes galiléennes. La régularité de la rotation des quatre satellites galiléens sera utilisée fréquemment dans les siècles suivants, leurséclipsespar la planète elle-même permettant de déterminer l'heure à laquelle était effectuée l'observation. Cette technique sera utilisée un temps pour déterminer lalongitudeen mer. Dès les années 1670, on constate que ces évènements se produisaient avec 17 minutes de retard lorsque Jupiter se trouvait à l'opposé de la Terre par rapport au Soleil.Ole Christensen Rømeren déduit que l'observation n'était pas instantanée et effectua en 1676 une première estimation de lavitesse de la lumière⁵⁶.

En 1892,Edward BarnarddécouvreAmalthée, le cinquième satellite de Jupiter, à l'aide du télescope de l'observatoire Licken Californie⁵⁷. La découverte de cet objet assez petit le rendit célèbre rapidement. Amalthée est le dernier satellite de Jupiter à avoir été découvert par l'observation terrestre : les huit suivants le furent à l'aide de la missionVoyager 1en 1979⁵⁸.

En 1932,Rupert Wildtidentifie des bandes d'absorption d'ammoniaque et de méthane dans le spectre de Jupiter⁵⁹.

Trois phénomènes anticycloniques, de forme ovale, furent observés en 1938. Pendant plusieurs décennies, ils restèrent distincts. Deux des ovales fusionnèrent en 1998 et absorbèrent le troisième en 2000. C'est leOval BA⁶⁰.

En 1955,Bernard BurkeetKenneth Franklindétectent des accès de signaux radios en provenance de Jupiter à22,2 MHz¹³. La période de ces signaux correspondait à celle de la rotation de la planète et cette information permit d'affiner cette dernière. Les pics d'émission ont des durées qui peuvent être de quelques secondes ou de moins d'un centième de seconde⁶¹.

Entre le16 juilletet le22juillet1994, l'impact de lacomèteShoemaker-Levy 9sur Jupiter permet de recueillir de nombreuses nouvelles données sur la composition atmosphérique de la planète. Plus de 20 fragments de la comète sont entrés en collision avec l'hémisphère sud de Jupiter, fournissant la première observation directe d'une collision entre deux objets dusystème solaire. L'évènement, qui constitue une première dans l'histoire de l'astronomie, a été suivi par des astronomes du monde entier^62,63.

Le21 juillet2009, les astronomes ont observé un nouvel impact sur le pôle sud, de la taille de l'océan Pacifique⁶⁴. Si l'impact n'a pu être suivi en direct, c'est l'astronome amateur australien Anthony Wesley qui, le premier, signala ces observations. La NASA émet l'hypothèse que la cause soit attribuée à une comète. En effet, les observations ont relevées la présence d'une tache avec une remontée de particules brillantes dans l’atmosphère supérieure, accompagnée d’un échauffement de la troposphère et d’émissions de molécules d’ammoniac. Autant d'indices corroborant un impact et non un phénomène météorologique interne à la planète^65,66,67.

Survols

À partir de 1973, plusieurssondes spatialesont effectué des manœuvres de survol qui les ont placées à portée d'observation de Jupiter. Les missionsPioneer 10etPioneer 11obtinrent les premières images rapprochées de l'atmosphère de Jupiter et de plusieurs de ses lunes. Elles décrivirent que les champs électromagnétiques dans l'entourage de la planète étaient plus importants qu'attendus, mais les deux sondes y survécurent sans dommage. Les trajectoires des engins permirent d'affiner les estimations de masse du système jovien. Lesoccultationsde leurs signaux radios par la planète géante conduisirent à de meilleures mesures du diamètre et de l'aplatissement polaire^10,68.

Six ans plus tard, les missionsVoyageraméliorèrent les connaissances des lunes galiléennes et découvrirent les anneaux de Jupiter. Elles prirent les premières images détaillées de l'atmosphère et confirmèrent que la grande tache rouge était d'origine anticyclonique (une comparaison d'images indiqua que sa couleur avait changé depuis les missionsPioneer). Un tore d'atomes ionisés fut découvert le long de l'orbite de Io et des volcans furent observés à sa surface. Alors que les engins passèrent derrière la planète, ils observèrent des flashs lumineux dans l'atmosphère^10,3.

La mission suivante, la sonde spatialeUlysses, effectua une manœuvre de survol en 1992 afin d'atteindre une orbite polaire autour du Soleil et effectua alors des études de la magnétosphère de Jupiter. Aucune photographie ne fut prise, la sonde ne possédant aucune caméra. Un second survol nettement plus lointain se produisit en 2004⁶⁹.

En décembre 2000, la sondeCassini, en route pourSaturne, survola Jupiter et prit des images en haute résolution de la planète. Le 19 décembre 2000, elle prit une image de faible résolution d'Himalia, alors trop lointaine pour observer des détails de la surface⁷⁰.

La sondeNew Horizons, en route pourPluton, survola Jupiter pour une manœuvre d'assistance gravitationnelle. L'approche minimale s'effectua le 28 février 2007⁷¹. Le système jovien fut imagé à partir du 4 septembre 2006 ; les instruments de la sonde affinèrent les éléments orbitaux des lunes internes de Jupiter, particulièrementAmalthée⁷².

Sources : Wikipedia