8 – Jupiter

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Jupiter est la cinquième planète en partant du Soleil, c’est aussi la plus grosse planète du système solaire…

 

 

1) Informations complémentaires :

Jupiter, la plus grosse planète du système solaire, a un diamètre équatorial qui est 11,2 fois plus grand que celui de la Terre. Contrairement aux autres planètes gazeuses, Jupiter a une densité globale très élevée, ce qui nous amène à penser qu’elle a un noyau central très important (rocheux et/ou métallique). Sa masse est impressionnante et son influence gravitationnelle dans le système solaire est énorme. Il suffit de constater que le centre de gravité du couple Soleil-Jupiter se situe un petit peu en dehors du Soleil; c’est la seule planète dans ce cas. Dans le système solaire entier, le Soleil représente environ 99,86 % de la masse globale. Toutes les planètes, les planètes naines, leurs satellites, les astéroïdes, le comètes et les petits corps ne représentent donc ensemble que 0,14 % du total. Et Jupiter et Saturne représentent à elles deux 90% de ces 0,14 % !

C’est un cas assez exceptionnel pour une planète : Jupiter (comme Saturne) rayonne plus d’énergie physique qu’elle n’en reçoit du Soleil. La quantité de chaleur produite à l’intérieur de la planète est presque égale à celle reçue du Soleil. Le rayonnement additionnel est généré par le mécanisme de Kelvin-Helmholtz, par contraction adiabatique. Ce processus conduit la planète à rétrécir de 2 cm chaque année et, en se contactant peu à peu, Jupiter émet donc un rayonnement supplémentaire. Lorsque Jupiter s’est formée, elle était nettement plus chaude et son diamètre devait être le double de son diamètre actuel.

Comme toutes les planètes gazeuses du système solaire, Jupiter possède un système d’anneaux (au nombre de trois); ils sont constitués de poussières, sont très fins et donc pratiquement invisibles depuis la Terre. Comme toutes les planètes gazeuses du système solaire, Jupiter tourne très vite sur elle-même, en moins de 10 heures ! C’est impressionnant quand on rapporte cela à son diamètre. Les 4 principaux satellites de Jupiter, appelés satellites galiléens car découverts par Galilée en 1610, tournent également très vite autour de leur planète (voir le schéma en bas de cette page). Pour que le système satellitaire de Jupiter tienne en position stable il est indispensable que ses satellites tournent très vite pour contrebalancer (par la force centrifuge) l’énorme gravité de leur planète géante. Cette gravité n’agit pas que sur le système satellitaire de Jupiter mais s’étend bien au-delà : elle s’exerce fortement sur la ceinture d’astéroïdes mais aussi sur les comètes qui viennent s’aventurer dans le système solaire interne.

 

Les bandes nuageuses horizontales, visibles sur Jupiter.

La surface visible de Jupiter se divise en un certain nombre de bandes parallèles à l’équateur. Il en existe deux types: les claires appelées « zones » et les sombres appelées « bandes » (anglais : belts [ceintures]). La zone équatoriale (ZE) s’étend sur les latitudes allant de 7°S à 7°N. En dessus et au-dessous de la zone équatoriale, les bandes équatoriales nord et sud (BEN et BES) s’étendent jusqu’à 18°N et 18°S, respectivement. Plus loin se trouvent les zones tropicales nord et sud (ZTN et ZTS). L’alternance entre bandes et zones continue jusqu’à la région polaire à partir de 50 ° de latitude, où leur visibilité diminue. La base de la structure bande/zone s’étend probablement plus loin vers les pôles, atteignant au moins 80° nord et sud.

La différence d’apparence entre zone et bande est due à l’opacité des nuages. La concentration d’ammoniac est plus importante dans les « zones », ce qui entraine l’apparition de nuages plus denses de glace d’ammoniac en haute altitude, ce qui entraine à son tour leur couleur plus claire. D’autre part, les nuages des « bandes » sont plus fins et se trouvent à plus basse altitude. La haute troposphère est plus froide dans les « zones » et plus chaude dans les « bandes ». La nature exacte des composés chimiques qui rendent les « zones » et les « bandes » joviennes colorées est inconnue, mais ils doivent comporter des composés complexes de soufre, de phosphore et de carbone.

 

La « grande tache rouge » (GTR) de Jupiter

Cette tache a été observée la première fois par Jean-Dominique Cassini en 1655. C’est un anticyclone permanent qui est observé régulièrement depuis 360 ans. Les vents y varient de 400 à 750 km/h en périphérie. La taille de cette tache varie plus ou moins lentement. Autrefois on aurait pu y mettre 5 à 7 fois la Terre mais, depuis quelques décennies, la GTR diminue sensiblement au point que sa taille ne représente plus actuellement que 3 fois la Terre. Va t’elle disparaître comme l’a fait la grande tache sombre de Neptune ? Nul ne le sait. D’autres plus petites taches similaires apparaissent puis disparaissent régulièrement.

↑ La Grande Tache rouge en vraies couleurs, vue par Cassini le 29 décembre 2000

↓ Comparaison approximative de la taille de la Terre et de la Grande Tache Rouge

 

La magnétosphère de Jupiter

Jupiter est dotée d’un magnétisme intense, rendu encore plus complexe par les interactions entre Jupiter est son plus proche gros satellite : Io.

Représentation de la magnétosphère de Jupiter et de ses composants, influencés par Io (proche du centre de l’image) : le tore de plasma (en rouge), le nuage neutre (en jaune), le tube de flux (en vert) et les lignes du champ magnétique (en bleu)

Le principal moteur de la magnétosphère de Jupiter est la rotation de la planète. À cet égard, Jupiter est similaire à un générateur unipolaire. Quand Jupiter tourne, sa ionosphère se déplace relativement au champ magnétique dipolaire de la planète. Étant donné que le moment magnétique dipolaire pointe dans le sens de la rotation, la force de Lorentz, induite par ce mouvement, dirige les électrons chargés négativement vers les pôles tandis que les ions chargés positivement sont poussés vers l’équateur. En conséquence, les pôles se chargent négativement et les régions proches de l’équateur se chargent positivement. Comme la magnétosphère de Jupiter est remplie d’un plasma fortement conducteur, à travers lui, le circuit électrique est fermé. Un courant, appelé le courant continu, coule le long des lignes de champ magnétique de l’ionosphère vers la couche de plasma équatorial. Ce courant circule alors radialement loin de la planète au sein de la couche de plasma équatorial et revient dans l’ionosphère aux confins de la magnétosphère, le long des lignes de champ reliées aux pôles. Les courants qui circulent le long des lignes de champ magnétique sont généralement appelés courants alignés ou courants de Birkeland. Le courant radial interagit avec le champ magnétique planétaire et la force de Lorentz qui en résulte accélère le plasma de la magnétosphère dans le sens de rotation de la planète. C’est le principal mécanisme qui maintient la co-rotation du plasma dans la magnétosphère de Jupiter. Le courant qui circule de l’ionosphère vers la couche de plasma est particulièrement fort lorsque la partie correspondante de la couche de plasma tourne plus lentement que la planète.

↑  Le champ magnétique de Jupiter et sa pression magnétique sur le plasma :
1 :
Aurore / 2 : Io / 3 : Europe / 4 : Ganymède / 5 : Callisto / 6 : Tore ionien

7 : Nappe de courant / 8 : Courant direct / 9 : Courant radial / 10 : Courant de retour

 

Vous pouvez aussi consulter notre document pdf :
Jupiter (124 pages)

 

 

2) Localisation :

Maquette parcours : Vous êtes à 278 mètres de notre Soleil de 50 cm de diamètre. La planète Jupiter a un diamètre de 51,07 mm.

Réalité cosmique : Vous êtes à 778,41 millions de km (5,2 UA) du Soleil de 1.392.684 km de diamètre. La planète Jupiter a un diamètre de 142.984 km.

Allez vers la sixième planète…

 

 

3) Illustrations :

↓ Jupiter par la sonde Voyager 1 en 1979

↓ Dessin des 3  anneaux de Jupiter

↓ Photo à contre-jour des anneaux de Jupiter

La « Grande Tache Rouge » de Jupiter, anticyclone permanent (depuis 350 ans au moins) ↓ 

La grande tache rouge a une tendance à rétrécir, avec une accélération depuis quelques années ↓ 

↓ Le pôle sud de Jupiter par la sonde Juno

Une vidéo de 55 secondes (time-lapse) du survol de Jupiter par la sonde Juno lors de sa 16ème orbite qui montre bien la complexité des nuages joviens   ↓

Les quatre gros satellites galiléens de Jupiter. De gauche à droite, dans l’ordre (et à l’échelle) à partir de la planète : Io, Europe, Ganymède et Callisto ↓ 

Io, un satellite très proche de Jupiter et donc soumis à d’énormes forces de marée. Io possède une activité volcanique intense ↓ 

↓ Éjections volcaniques à la surface de Io (jusqu’à 300 km d’altitude !)

Europe, un monde glacé avec, très probablement, un océan liquide de 90 km de profondeur (eau salée ?) sous la surface gelée ↓ 

↓ Les lignes rougeâtres d’Europe sont probablement des dépôts salés.

Ganymède, le plus gros satellite de tout le système solaire. Possède aussi probablement un océan liquide sous sa croûte. Plus grand que Mercure ↓ 

Callisto, le plus éloigné des 4 gros satellites de Jupiter ↓ 

 

Les 4 gros satellites de Jupiter tournent très vite autour de leur planète. Io tourne  en 1,77 jour, Europe en 3,55 jours, Ganymède en 7,15 jours et Callisto en 16,69 jours. Ils sont tous synchrones, comme la Lune et tous les gros satellites du système solaire. De plus les 3 premiers satellites sont en « résonance » : Io tourne 2 fois plus vite qu’Europe qui, lui-même, tourne 2 fois plus vite que Ganymède.

Callisto, le quatrième « gros » satellite de Jupiter est sensiblement plus loin de sa planète et n’est pas en résonance avec les trois premiers.

 

 

4) La future exploration de Jupiter par L’ESA

L’agence spatiale européenne prévoit de lancer en 2022 une sonde très performante vers Jupiter (Juice), bardée d’instruments de mesure sophistiqués. Un grand projet accompagné d’une belle vidéo. Cliquez ici 

 

5) Données chiffrées concernant Jupiter :