Pour les deux premières; il constata que les positions théoriques calculées s'accordaient parfaitement avec les positions observées, mais, pour Uranus, il trouva des écarts inèxplicables avec les observations anciennent (avant d'être reconnu comme une planète en 1781, l'astre avait été aperçu une vingtaine de fois, à partir de 1690, mais pris pour une étoile ainsi qu'on l'a vu au chapitre précédent) : les positions anciennent et les positions récentes, corrigées pour tenir compte des perturbations du mouvement de la planète par les autres géante, surtout Saturne, conduisaient à atribuer à Uranus des orbites différentes.
Bouvard résolut de ne retenir que les observations postérieures à 1781, « laissant aux temps à venir le soin de faire connaitre si la difficulté de concilier les deux systèmes tient réellement à l'inexactitude des observations anciennes, ou si elle dépend de quelque action étran- gère et inaperçue qui aurait agi sur la planéte.
la réponse des faits ne se fit guère attendre. Dès 1830, la position d'Uranus dans le ciel différait de 20° de celle prédite par les tables de bouvard. L'écart, qui se creusait progréssivement, alla jusquà dé- passer 2´ en 1845. 1a plupart des astronomes admirent l'existence d'un corps plus éloigné qu'uranus et perturbant son mouvement, sans voir, toutefois, d'importance sur la marche de Jupiter et de Saturne.
Une planèté découverte par le calcul
Ce fut un étudiant de cambridge, John Couch Adams, qui entreprit, le premier, la recherche de ce corps mistérieux. En 1845, après deux ans de calculs, i1 parvint à démontrer que les anomalies constatées s'expliquaient par la présence d'une nouvelle planète, dont il précisa la masse et l'orbite.Il communiqua ce ësultat à sir George Airy, qui, malheureusement, ne le prit pas aux sérieux. À la meme époque, en France, où le nom et le travail d'Adams restaient complètement ignorés, Urbain le Verrier, répétiteur d'astronomie à l'école polytechnique, entreprit une recherche similaire sous l'impulsion d'arago.
Dans un mémoire à l'académie des sciences, le 31 août 1846, il annonça, à son tour,l'existence d'une nouvelle planète, dont il donnait la masse et l'orbite. Puis, le 18 septembre, il comuniqua à l'astronome allemand Gallesà berlin ies coordonnées de cette planète.
La lettre parvint à son destinataire le 23 septembre. le soir même, Galle dirigea sa lunette vers le point de la constellation du Verseau désigné par son correspondant et découvrit l'astre annoncé, à 52´' seulement (moins de deux fois le diamètre apparent de la Lune) de la position indiquée.
La nouvelle planète reçu le nom de Neptune.
Cette découverte, qui constituait un remarquable succès de la mécanique céleste, eut un retentissement consîdérabIe.
En Grande-Bretagne, elle sucsita une certaine amertume : dès le mois de juillet 1846, l'astronome Challis, de l'observatoire de Greenwich, en possession des indications d' Adams, avait observé à plusieurs reprises, sans identifier la planète annoncée.
En fait, Neptune aurait pu être découverte beaucoup plus tôt : Michel Lefrançois de Lalande, neveu du célèbre astronome Jérôme Lefrançois de Lalande, l'observa à deux reprises, les 8 et 10 mai 1795, grâce à la lunette du grand quart-de-cercle de l'École militaire, mais il crut avoir affaire à une étoile et attribua à une erreur son léger déplacement dans le ciel, par rapport aux étoiles voisines, d'une observation à l'autre.
Galilée lui-même, si l'on en croit l'astronome américain Charles T. Kowal et son collègue canadien Stillman Drake qui ont examiné ses cahiers d'observations, aurait aperçu la planète à deux reprises, le 28 décembre 1612 et le 28 janvier 1613, en la prenant aussi pour une étoile, alors qu'elle se trouvait dans le ciel au voisinage immédiat de Jupiter.
Neptune décrit autour du Soleil une immense orbite, pratiquement circulaire, de quelque 4,5 milliards de kilomètres de rayon (un peu plus de 30 fois la distance moyenne de la Terre au Soleil), inclinée de l' 47' sur l'écliptique.
Animée d'une vitesse de 5,4 km/s seulement, la planète ne met pas moins de 164 ans et 280 jours pour parcourir ce circuit. Depuis sa découverte, elle n'a pas encore effectué une révolution complète!
Ainsi paraît-elle se traîner dans le ciel avec une extrême lenteur, restant visible des années dans la même constellation (actuellement, le Sagittaire).
Les orbites calculées par Adams et par Le Verrier, très peu différentes l'une de l'autre, s'écartent assez sensiblement, dans leur ensemble, de l'orbite réelle de Neptune. Mais elles viennent presque à son contact au voisinage de leur périphélie.
La chance a voulu qu'entre 1840 et 1850 Neptune se trouvât précisément sur cette portion de son orbite: c'est grâce à cela que la planète a pu être découverte pratiquement au point du ciel que lui assignaient les calculs.
Une autre planète bleue
Invisible à l'oeil nu, Neptune apparaît au télescope comme un astre de magnitude 8. Un grossissement d'au moins 300 fois est nécessaire pour en percevoir le disque, dont le diamètre apparent ne dépasse jamais 2,9".Son étude depuis la Terre est donc difficile et, il y a peu de temps encore, ce monde lointain restait très méconnu.
Tout a changé grâce à voyager2. Au terme d'un voyage interplanétaire de 12 ans et de plus de 7 milliards de kilomètres qui l'a conduit à s'approcher successivement de Jupiter, de Saturne et d'Uranus, la sonde américaine a survolé Neptune, le 25 août 1989, en la «frôlant » à 4 900 km seulement de son pôle nord: un exploit d'une précision comparable, selon les experts de la NASA, à celui qui consisterait à placer une balle de golf dans un trou situé à 3 500 km.
On a pu ainsi découvrir le visage de Neptune, ses caractéristiques et son environnement avec une richesse d'informations sans précédent.
Comme on le présumait, la planète est enveloppée d'une épaisse atmosphère à base d'hydrogène, d'hélium et de méthane. L:hydrogène et l'hélium y sont toutefois en quantités moindres que ce que l'on attendait, alors que les hydrocarbures semblent plus abondants.
Comme Uranus, Neptune présente une belle teinte bleue, due à l'absorption sélective du rayonnement rouge de la lumière solaire par le méthane présent dans sa, haute atmosphère.
La surprise a été de découvrir une atmosphère beaucoup plus dynamique qu'on ne l'imaginait, avec des vents vlolents, un grand courant équatorial et de nombreuses formations nuageuses en déplacement rapide. Particulièrement spectaculaire: une grande tache sombre comparable à la grande tache rouge de Jupiter.
C'est un énorme tourbillon, plus gros que la Terre, qui tourne sur lui-même à 650 km/h et fait le tour de Neptune à 1260 km/h.
Remarquables aussi : des taches blanches très rapides, désignées familièrement par les astronomes sous le nom de « scooters » en raison de leur vélocité. Et, dans la haute atmosphère, circulent de longs nuages blancs regardés comme des cirrus de méthane.
Pourtant, à la distance du Soleil à laquelle elle gravite, Neptune reçoit, par mètre carré, 900 fois moins d'énergie solaire que la Terre. C'est à l'intérieur même de la planète que se situe le moteur de son agitation atmosphérique: Neptune émet, en effet, 2,8 fois plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil.
Cette énergie brasse son atmosphère, lui conférant une température assez uniforme quelle que soit la latitude (- 222 °C là où la pression est de 1,5 bar) et y crée des perturbations.
Grâce à Voyager 2, les modèles de structure interne de Neptune ont pu être affinés. Avec un diamètre équatorial de 50 000 km et une masse évaluée à 17 fois celle de la Terre, la planète offre une densité moyenne voisine de 1,5, donc légèrement supérieure à celle d'Uranus.
On la présume constituée d'un noyau contenant des éléments lourds (fer notamment), entouré d'un manteau de glace, lui-même surmonté d'une couronne fluide. D'importants mouvements de convection favorisent vraisemblablement la diffusion de la chaleur interne vers les couches de gaz supérieures.
Voyager 2, enfin, a révélé que Neptune,comme Uranus, possède un champ magnétique. La sonde se trouvait à 875 000 km environ de la planète (35 fois son rayon) lorsqu'elle a pénétré dans sa magnétosphère.
Ce champ magnétique est assez faible - son intensité est moindre que celle du champ terrestre pour un astre quelque 60 fois plus volumineux - et, bizarement, il est incliné de 50° par rapport à l'axe de rotation de la planète.
Les particules chargées emprisonnées dans la magnétosphère spiralent autour des lignes de force du champ magnétique en émettant des ondes radioélectriques. Ces émissions ont une périodicité de 16 h qui correspond sans doute à la période de rotation de la planète sur elle-même.
Le jour neptunien s'avère donc plus court qu'on ne le pensait, les estimations antérieures les plus précises, fondées sur des observations effectuées depuis la Terre, lui attribuant une durée de 17 h 52 min.
Les satellites
Huit satellites ont été identifiés autour de Neptune : deux depuis la Terre, Triton, découvert le 10 octobre 1846 (moins d'un mois après la planète elle-même) par l'astronome britannique William Lassell, et Néréide, repéré le l' mai 1949 par l'astronome américain Gerard P. Kuiper ; et six par la sonde voyager2 en 1989.triton
Le plus gros, Triton, avec un diamètre de 2 720 km, est sensiblement plus petit que la Lune. Il décrit en 5 j 21 h, à 355 000 km seulement de Neptune, dans le sens rétrograde une orbite presque circulaire dont le plan fait un angle de 20° environ avec le plan équatorial de la planète.Voyager 2 l'a survolé à 38 500 km de distance et l'a photographié. Son hémisphère sud est recouvert d'une brillante calotte de glaces d'azote et de méthane, tandis que son hémisphère nord , plus sombre, présente un aspect assez lisse, rappelant une peau de melon.
L'année dure 164 ans sur Triton et chaque pôle est éclairé par le Soleil pendant 82 ans. C'est actuellement le pôle sud qui est tourné vers le Soleil et la calotte polaire se sublime très lentement. On y a repéré des volcans de glace, dont l'activité paraît saisonnière : pendant l'été, se produiraient de violentes éruptions d'azote et de composés organiques.
Ces derniers retomberaient ensuite au sol et s'y déposeraient en formant de grandes traînées sombres. La géologie de Triton est très particulière et témoigne d'une activité tectonique. La rareté des cratères météoritiques suggère que la surface a été entièrement remodelée depuis sa formation.
Avec une température au sol de - 228 °C, Triton est le corps le plus froid jamais observé dans le système solaire. Il est entouré d'une atmosphère d'azote. Une couche de brume a été photographiée par Voyager 2 à 3 km au-dessus de la surface.
Néréide
Le second satellite découvert depuis la Terre, Néréide, est beaucoup moins volumineux; son diamètre n'excède pas 340 km. Il tourne autour de °Neptune, dans le sens direct, en 360 jours environ, sur une orbite exceptionnellement allongée et inclinée de 28° sur le plan équatorial de la planète.De tous les satellites du système solaire, c'est celui dont l'orbite est la plus elliptique : au cours d'une révolution, il s'approche à 1390 000 km seulement de Neptune (restant tout de même le satellite le plus extérieur) avant de s'en éloigner à 9 500 000 km . Peut-être s'agit-il d'un astéroïde capturé.
D'après certaines observations effectuées depuis la Terre, il aurait une teinte rougeâtre et présenterait de surprenantes variations cycliques d'éclat, sur des périodes de 8 à 24 'heures.
des satéllites moins important
Six nouveaux satellites ont été découverts par Voyager 2, tous plus proches de Neptune que Triton et Néréide. Le premier a avoir été identifié (ce qui explique sa dénomination provisoire : 1989 N 1, signifiant qu'il s'agit du premier satellite de Neptune découvert en 1989) est, avec un diamètre de 420 km, plus volumineux que Néréide. Mais deux circonstances expliquent qu'il soit resté inaperçu de la Terre : sa plus grande proximité de Neptune (il tourne à 117 500 km du centre de la planète) et son albédo extrêmement faible (0,05 seulement contre 0,11 pour Néréide) qui en fait un corps extrêmement sombre, plus noir que du charbon. Les cinq autres satellites identifiés par Voyager 2 tournent respectivement à 73 000, 62 000, 52 500, 50 000 et 48 000 km du centre de Neptune. Leur diamètre décroit du plus éloigné au plus proche de la planète, valant respectivement 200, 160, 140, 90 et 50 km. Tous ces petits corps gravitent pratiquement dans le plan équatorial de Neptune; bizarrement, l'orbite du plus proche de la planète, 1989 N 6, est cependant inclinée de 4° environ sur ce plan.Les anneaux
La mise en évidence d'anneaux ténus de matière autour d'Uranus en 1977, puis autour de Jupiter en 1979, a stimulé la recherche de structures analogues autour de Neptune. L'astronome amateur anglais William Lassell, qui s'illustra au siècle dernier en découvrant plusieurs satellites planétaires, en particulier Triton, annonça d'ailleurs dès le 3 octobre 1846 la découverte d'un anneau autour de Neptune. Son compatriote Challis confirma ultérieurement cette découverte, bien que les dessins des deux observateurs révèlent une différence d'orientation de la structure qu'ils remarquèrent. Mais cette prétendue découverte ne put jamais être confirmée ensuite, malgré de nombreuses recherches effectuées dans la seconde moitié du XIX siècle et au début du XX iem à l'aide de grands instruments.La principale technique utilisée aujourd'hui pour établir, depuis la Terre, l'existence d'anneaux ténus de matière autour d'une planète lointaine consiste à suivre l'occultation d'une étoile par la planète, c'est-à-dire la disparition temporaire de cette étoile derrière le disque de la planète.
Un tel phénomèie.- est prévisible longtemps à l'avance, avec ses conditions de visibilité à la surface de la Terre.
À l'aide de dispositifs photométriques très sensibles, on mesure les variation d'éclat de l'étoile avant puis après son passage derrière la planète. La présence éventuelle d'un anneau de matière se signale par un déclin brutal de l'éclat de l'étoile de part et d'autre de la planète.
Le 24 mai 1981, une équipe observa l'extinction d'une étoile juste après que celle-ci eut été occulté par Neptune : on attribua le phénomène à la présence d'un satellite encore inconnu de 100 à 180 km de diamètre, tournant à 70 000 km environ de la planète.
la nuit du 22 mai 1984, deux équipe travaillant au Chili, l'une à La Silla, l'autre à Cerro Tololo, observèrent indépendament la diminution subite et importante d'éclat d'une étoile de magnitude 9, SAO 186 001, au voisinage du disque de Neptune .
pour rendre compte de la courbe de lumière; observée on supposa que Neptune est entourée d'arcs de matière. Cette interprétation, proposée notamment par le Français André Brahic, permettait aussi d'expliquer le phénomène observé en 1981.
L'hypothèse de la présence d'anneaux de matière autour de Neptune a été brillamment confirmée par Voyager 2. Les photographies prises par la sonde ont permis d'identifier finalement cinq anneaux, s'étageant à des distances du centre de Neptune comprises entre 41000 et 63 000 km.
De largeur et d'épaisseur variables, ces anneaux ont une structure complexe, modelée par des micro-satellites qui gravitent à l'intérieur ou à proximité.
Certains, par exemple, évoquent un chapelet de saucisses : ils sont constitués par endroits de gros blocs de glace alors qu'ailleurs ils ne renferment qu'une myriade de fines poussières.
C'est ce qui expliquerait qu'on en n'ait détecté que des fragments depuis la Terre. Les astronomes peuvent désormais se livrer à une étude comparée des anneaux des quatre grosses planètes du système solaire: l'une des énigmes qu'il leur faudra résoudre tient à l'extraordinaire variété de ces anneaux.
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