Jupiter la belle géante

Jupiter, la divinité la plus puissante du panthéon romain, le dieu du Ciel, de la Lumière et de la Foudre. Quoi d'étonnant que les Anciens aient donné son nom à la plus grande, la plus spectaculaire planète du système solaire ?

En partant de la Terre dans la direction opposée à celle du Soleil, nous croisons d'abord l'orbite de Mars, puis la ceinture d'asté- roides. Après un voyage de 650 mil- lions de kilomètres, nous voici enfin dans la banlieue de Jupiter, la plus grosse planète du système solaire qui met 11,86 ans à accomplir une révolution autour du Soleil.

Une grosse boule et seize petites

Jupiter, distante du Soleil de 778,3 millions de kilomètres en moyenne, est plus de 2 fois (11,2) plus grande que la Terre, avec un diamètre équatorial de 142 800 km. Mais sa rotation extrêmement rapide sur elle-même, en 9 h 50 min 30 s, engendre un aplatissement aux pôles, dû à la force centrifuge. Ainsi, son diamètre polaire mesure près de 10 000 km de moins que son diamètre équatorial.

les satéllites galileens

Dans sa ronde autour du Soleil, Jupiter entraine seize satellites au moins. Ceux-ci gravitent à des distances allant de 128 200 km à 23,7 millions de kilomètres du centre de la planète. La plupart ne sont que des corps rocheux de forme irrégulière, des astéroÏdes capturés par Jupiter. Quatre autres satellites ont des dimensions comparables aux plus petites planètes ; ce sont les satellites galiléens, du nom de leur premier observateur, l'astronome Galilée. Le premier en partant de Jupiter, Io, est le corps le plus actif du système solaire sur le plan volcanique. Les volcans de Io projettent des composés soufrés, qui retombent à la surface du satellite. De la sorte, Io a le taux de renouvellement de sa surface le plus rapide de tout le système solaire. L'activité de Io est due aux forces de marées qu'exercent Jupiter et les autres satellites galiléens.

Sur Europe, le deuxième satellite galiléen, on observe une banquise d'environ 100 km d'épaisseur, mais qui se révèle bien plus fine en certains endroits, puisque des icebergs se détachent des glaces environnantes.
Cette banquise flotte sur un océan d'eau liquide, ce qui trahit aussi des effets de marée de la part de Jupiter et des deux objets galiléens les plus externes.Les deux derniers satellites galiléens sont Ganymède, le plus gros satellite du système solaire avec 5260 km de diamètre, et Callisto (4840 km). Ces deux satellites ne semblent plus actifs géologiquement.

Les satéllites de jupiter

Avec une paire de jumelles, un observateur averti commence à distinguer la différence entre une étoile et Jupiter; ce dernier présente en effet un très petit diamètre apparent, et, observé avec cet instrument, il est toujours accompagné de petits points minuscules - les satellites galiléens.
C'est en 1610 que Galilée découvrit les quatre plus gros satellites de Jupiter à travers sa première lunette; les autres satellites ne sont pas visibles avec un instrument d'amateur.

Le tableau suivant rassemble les données relatives aux satellites galiléens.

nom	distance a jupiter en km	révolution sidéral	révolution synodique	magnitude
1. Io	422 000	1j 18h 28mn	1j 18h 29mn	5,5
2.Europe	671 000	3j 13h 14mn	3j 13h 18mn	6,1
3.Ganymède	1 070 000	7j 3h 43mn	7j 3h 59mn	5,1
4. Calisto	1 883 000	16j 16h 32mn	16j 18h 06mn	6,2

Théoriquement, les satellites sont suffisamment brillants pour être visibles à l'oeil nu; mais, en fait, la présence de Jupiter, 600 fois plus lumineux, éclipse toute possibilité d'apercevoir ces satellites à l'oeil nu. La révolution sidérale d'un satellite est le temps nécessaire pour qu'il accomplisse exactement le tour de Jupiter. Pendant cette révolution, Jupiter se déplace un peu autour du Soleil; et la révolution synodique est l'intervalle de temps nécessaire pour que le satellite reprenne la même position par rapport à Jupiter et au Soleil. Il faut noter qu'une observation directe qui consisterait à déterminer le temps nécessaire pour qu'un satellite reprenne la même position par rapport à Jupiter pour un observateur terrestre ne fournirait ni la révolution sidérale ni la révolution synodique; le déplacement de la Terre par rapport à Jupiter viendrait introduire des complications, et la période obtenue serait variable selon le sens et la vitesse de Jupiter dans son déplacement sur la sphère céleste.

Aspect des satellites galiléens

Vus à travers un petit instrument (des jumelles suffisent), les satellites se présentent comme des points lumineux tout à fait analogues aux étoiles. Si, par hasard, une étoile de 6e magnitude se trouve parmi eux dans le champ de la lunette, il n'est alors pas toujours facile d'identifier instantanément l'intruse!
Avec un instrument plus puissant, le diamètre apparent de Ganymède, ou de Callisto, devient sensible, comme nous avons pu le constater avec une lunette de 215 mm. Avec un instrument d'amateur, il ne faut pas espérer y apercevoir le moindre détail. Voici les diamètres apparents des quatre satellites galiléens à l'opposition : Io, 1,1"; Europe, 0,9"; Ganymède, 1,6"; Callisto, 1,45".
Une étude visuelle très précise des satellites de Jupiter a été faite de 1943 à 1945 par Lyot, Camichel et Gentili, à l'observatoire du Pic-du-Midi, avec une lunette de 60 cm.
Aujourd'hui, les sondes Pioneer et Voyager ont retransmis des photographies très détaillées de ces différents astres. Le mouvement des satellites est assez rapide. Quelques minutes suffisent parfois pour que soit notable un léger déplacement par rapport à Jupiter, aux étoiles ou aux autres satellites.

Phénomènes des satellites galiléens

L'orbite de Jupiter et celles de ses satellites sont peu inclinées par rapport à l'écliptique; cette circonstance permet l'observation de plusieurs phénomènes.

• Eclipses des satellites de Jupiter.
  Ce phénomène correspond à l'entrée d'un satellite dans l'ombre de Jupiter. La disparition n'est pas instantanée; avec un petit instrument, on voit le satellite faiblir puis disparaître; avec une lunette de 215 mm, on voit nettement la progression de l'ombre à la surface du satellite, lequel prend l'aspect d'un croissant s'amenuisant.
  

• Occultations des satellites par Jupiter.
  Une occultation se produit lorsque l'un des satellites disparait derrière Jupiter.
  

• Passages des satellites devant Jupiter.
  Avec un instrument d'amateur, on voit le satellite se rapprocher progressivement du disque de Jupiter; pendant quelques instants, on a l'impression d'une petite bosse au bord de Jupiter, puis le satellite se fond sur le disque de la planète. Avec une lunette de 15 cm, le satellite reste visible près du bord légèrement assombri de Jupiter; il disparait ensuite car le contraste entre Jupiter et son satellite est insuffisant.
  

• Passages des ombres des satellites sur le disque de Jupiter.
  L'ombre d'un satellite est une région de Jupiter où le Soleil est éclipsé par un satellite. Les ombres, bien noires, sont visibles avec une petite lunette.

L'ombre 'de Ganymède est visible à travers une lunette de 60 mm de diamètre. Les phénomènes tes satellites offrent une succession de curiosités spectaculaires, que l'observateur ne doit pas manquer.
Les éphémérides donnent les configurations des satellites pour tous les jours de l'année ; on pourra donc identifier sans difficulté les satellites visibles à la lunette.
Les éphémérides indiquent également la liste des phénomènes observables tout au long de l'année.
Ces phénomènes sont très fréquents; le satellite Callisto est plus éloigné, et à certaines époques il ne donne lieu à aucun phénomène particulier.

intérèt historique des satéllites de Jupiter

Les satellites Galilléens ont été utilisés à deux reprises dans un but scienitifique :

• Pour la mesure des longitudes

• Pour la détermination de la vitesse de la lumière.

Comme nous Le verrons plus loin, la mesure des longitudes est equivalente à la détermination précise du temps.
Au 17em siècle, les navires partaient pour de nombreux mois, et Le problème du point en mer se posait rapidement.
Les navires emportaient une horloge mais après plusieurs mois elle pouvait fort bien avancer ou retarder considérablement; et dès lors, il en résultait une grande imprécision sur la détermination de la longitude du navire.
Or, à cette époque les premières éphémérides donnant les phénomènes des satellites de Jupiter ont été publiées; l'heure du phénomène étant la même pour tous les points de Terre, l'observation de l'heure du phénomène permettait de recaler l'horloge.
Les mouvements du bateau ne permettent pas de bonnes observations mais la longitude de plusieurs iles a pu être déterminée par cette méthode.

En 1676, Ole Rômer a interprété convenablement les décalages saisonniers entre l'heure observée des phénomènes des satellites et l'heure prévue dans les éphémérides.
Le phénomène se produit en avance lorsque la distance de la Terre à Jupiter est plus petite, ce qui s'explique par le fait que,la lumière ayant moins de trajet à parcourir, l'information nous parvient plus vite. Rômer avait alors estimé à 212 000 km/ la vitesse de la lumière; on sait maintenant que la vitesse exacte est de 299 792 km/s.
Aujourd'hui, les satellites de Jupiter sont à inouveau l'objet de beaucoup d'études après les découvertes des sondes Voyager, et notamment celle du volcanisme actif de Io.

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