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En 2004, les astronomes dirigeant la mission « Mars Exploration Rover » de la NASA ont confirmé que de l’eau à l’état liquide exista jadis sur la surface de Mars !
Auparavant, les scientifiques avaient émis l’hypothèse de l’existence d’eau sur Mars en des temps reculés, en raison de l’état de sa surface qui ressemblait à de l’érosion, comme ce que l’on trouve sur Terre.

Aujourd’hui, l’atmosphère de dioxyde de carbone présente sur Mars est tellement fine que c’est une planète froide et sèche, avec des pôles d’eau gelée et de dioxyde de carbone. Mais il semble que de petits jets d’eau provenant de la croûte martienne continuent de remonter à la surface par endroits.

Taille : 6779 km de diamètre
Masse :  639e21 kg (6,39 × 10^20 tonnes)
Distance au Soleil : de 207 millions de km (Périhélie) à 250 millions de km (Aphélie)
Distance à la Terre: de 56 à 400 millions de km
Caractéristique : planète la plus étudiée après la Terre
Observation : visible à l’œil nu, couleur rouge
1 jour martien : Un peu plus d’un jour terrestre (24h 39 mn)
1 année martienne : 687 jours terrestres
Robots au sol : Opportunity (M.E.R) et Curiosity (M.S.L)

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Mercure est étonnamment dense, et cela est apparemment dû au fait qu’elle ait un noyau ferreux particulièrement important. L’atmosphère ténue de Mercure laisse à sa surface le témoignage de bombardements d’astéroïdes ayant eu lieu dans sa jeunesse.

Taille : 4878 km de diamètre
Masse : 330,2×10^21 kg
Distance au soleil : de 46 Millions de km (Périhélie) à 70 Millions de km (Aphélie)
Distance depuis la Terre : 90 Millions de km à 210 Millions de km
Température : Entre -175°C et 427°C
Temps pour l’atteindre : 6 ans
1 jour mercurien : 176 jours terrestres
1 année mercurienne : 88 jours terrestres
Missions vers Mercure : Mariner 10, Messenger, Bepicolombo
Surface : Paysage désolé fait de cratères et de fissures

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Vénus possède une atmosphère de dioxyde de carbone 90 fois plus épaisse que sur la Terre, ce qui provoque un remarquable effet de serre. Il en résulte une température extrême, la plus brûlante de toutes les planètes : il y règne une température d’environ 477°C !

Autre nom :  étoile du berger
Taille :  12104 km de diamètre
Masse :  4,867E24 kg (0,815 Masse terrestre)
Distance au Soleil :  de 107 Millions de km (Périhélie) à 109 Millions de km (Aphélie)
Caractéristique : Tourne sur elle-même dans le sens opposé des autres planètes
Température : 480°C au sol, de jour comme de nuit
Observation : Objet le plus lumineux après le Soleil et la Lune
1 jour vénusien : 243 jours terrestres
1 année vénusienne : 224 jours terrestres
Rotation de la couche nuageuse : 4 jours seulement

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La Terre est à ce jour la seule planète connue pour abriter en abondance de l’eau à l’état liquide et de la vie. C’est également la planète la plus connue de l’homme. Depuis des siècles elle est étudiée dans ses coins les plus reculés.

Taille : 12742 km de diamètre
Masse : 5,972E24 kg (5,97200 × 10^21 tonnes)
Distance au Soleil : 150 millions de km
Distance à la Lune : 384 400 km
Caractéristique : seule planète connue abritant la vie
Âge : 4,54 milliards d’années
Population humaine : 7 milliards

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Jupiter est la plus grosse planète de notre Système solaire. Son atmosphère d’hélium et d’hydrogène contient de gros nuages colorés, et son immense magnétosphère, ses anneaux et satellites en font à elle seule un véritable système planétaire. Une des plus grosses lunes de Jupiter, Io, possède des volcans qui font de sa surface la plus chaude de tout le système solaire. Au moins quatre des satellites de Jupiter possèdent une atmosphère, et au moins trois sont susceptibles de contenir de l’eau à l’état liquide ou partiellement gelée. Il se peut qu’Europe, un autre satellite de Jupiter, possède tout un océan d’eau liquide sous sa croûte glacée !

La lune Callisto est très éloignée de Jupiter, et semble particulièrement âgée. Quant à Ganymède, c'est le plus gros des satellites joviens : il est plus grand que la planète Mercure !

Taille : 142984 km de diamètre
Masse : 1.90 × 10^27 kg (318 Terres)
Distance au soleil : 778,5 millions de km
Distance depuis la Terre : 600 Millions de km
Température : -161°C
1 jour jovien : 10 heures
1 année jovienne : 12 ans terrestres
Missions vers Jupiter : Galileo, Juno
Surface : Gaz d’hydrogène et d’hélium

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Jupiter

Jupiter vue par la sonde Juno le 17 Février 2020.

Caractéristiques orbitales

Demi-grand axe

778 340 000 km
(5,202 89 au)

Aphélie

816 000 000 km
(5,454 6 au)

Périhélie

740 680 000 km
(4,951 1 au)

Circonférence orbitale

4 887 600 000 km
(32,671 6 au)

Période de révolution

4 332,01 d
(≈ 11,86 a)

Période synodique

398,822 d

Vitesse orbitale moyenne

13,058 5 km/s

Vitesse orbitale maximale

13,714 km/s

Vitesse orbitale minimale

12,448 km/s

Inclinaison sur l'écliptique

1,304 °

Nœud ascendant

100,5 °

Argument du périhélie

274,255 °

Satellites connus
80

Anneaux connus

3 principaux.

Caractéristiques physiques

Rayon équatorial

71 492 km
(11,209 Terres)

Rayon polaire

66 854 km
(10,517 Terres)

Rayon moyen
volumétrique

69 911 km
(10,973 Terres)

Périmètre équatorial

449 197 km
(11,21 Terres)

Superficie

6,146 893 × 10 ¹⁰ km²
(120,4-120,5 Terre)

Volume

1,431 28 × 10 ¹⁵ km³
(1 321,3 Terres)

Masse

1,898 6 × 10 ²⁷ kg
(317,8 Terres)

Masse volumique globale

1 326 kg/m³

Gravité de surface

24,796 424 9 m/s²
(2,358 g)

Vitesse de libération

59,5 km/s

Période de rotation
(jour sidéral)

0,413 51 9 d
( h 55 min 27,3 s)

Vitesse de rotation
(à l'équateur)

47 051 km/h

Irradiance solaire

50,50 W/m²
(0,037 Terre)

Température d'équilibre
du corps noir

110,0 K (−163 °C)

* Température à 10 k Pa

112 K (−161 °C)

* Température à 100 k Pa

165 K (−108 °C)

Caractéristiques de l'atmosphère

Masse volumique
à 100 k Pa

0,16 kg/m³

Hauteur d'échelle

27 km

Masse molaire moyenne

2,22 g/ mol

Histoire

Divinité babylonienne

Marduk

Divinité grecque

Ζεύς

Nom chinois
(élément associé)

Mùxīng 木星 (bois)

Jupiter est la cinquième planète du Système solaire par ordre d'éloignement au Soleil, et la plus grande par la taille et la masse devant Saturne, qui est comme elle une planète géante gazeuse. Elle est même plus volumineuse que toutes les autres planètes réunies avec son rayon moyen de 69 911 km, qui vaut environ onze fois celui de la Terre, et sa masse de 1,898 2 × 10 ²⁷ kg, qui est 318 fois plus grande. Orbitant en moyenne à environ 779 millions de kilomètres du Soleil (5,2 unités astronomiques), sa période de révolution vaut un peu moins de 12 . La masse jovienne est par ailleurs une unité utilisée pour exprimer la masse d' objets substellaires tels que les naines brunes.

Elle a une composition similaire au Soleil, constituée principalement d' hydrogène mais aussi d' hélium pour un quart de sa masse et un dixième de son volume. Elle possède probablement un noyau rocheux composé d' éléments plus lourds mais, comme les autres planètes géantes, Jupiter n'a pas de surface solide bien définie mais plutôt un vaste manteau d' hydrogène métallique ; de petites quantités de composés tels que l' ammoniac, le méthane et l' eau sont aussi détectables. Elle connaît toujours une contraction continue de son intérieur qui génère une chaleur supérieure à celle reçue du Soleil grâce au mécanisme de Kelvin-Helmholtz. Sa rapide période de rotation estimée à implique que la planète prend la forme d'un ellipsoïde de révolution avec un renflement léger autour de l'équateur et permet de générer un important champ magnétique donnant naissance à la magnétosphère de Jupiter, la plus puissante du Système solaire. Son atmosphère extérieure est visiblement séparée en plusieurs bandes de couleurs allant du crème au brun à différentes latitudes, avec des turbulences et des tempêtes dont les vents violents atteignent 600 km/h le long de leurs frontières interactives. La Grande Tache rouge, un anticyclone géant de taille comparable à la Terre observé depuis au moins le siècle, en est un exemple.

Regroupant Jupiter et les objets se trouvant dans sa sphère d'influence, le système jovien est une composante majeure du Système solaire externe. Il comprend d'abord les 80 lunes connues de Jupiter et notamment les quatre satellites galiléens - Io, Europe, Ganymède et Callisto - qui, observés pour la première fois en 1610 par Galilée au moyen de sa lunette astronomique, sont les premiers objets découverts par l' astronomie télescopique. Ganymède est notamment le plus grand satellite naturel du Système solaire, dont la taille dépasse celle de Mercure. Le système comprend aussi les anneaux de Jupiter, beaucoup plus fins que ceux de Saturne. L'influence de la planète s'étend ensuite, au-delà du système jovien, à de nombreux objets dont les astéroïdes troyens de Jupiter qui sont près de 10 000 à être stabilisés sur son orbite.

est la première sonde spatiale à survoler Jupiter en 1973. La planète est ensuite explorée à plusieurs reprises par les sondes du programme Pioneer et du programme Voyager jusqu'en 1979. La sonde est mise en orbite autour de Jupiter entre 1995 et 2003 tandis que l' orbiteur fait de même en 2016 et continuera sa mission jusqu'à au moins 2025. Les cibles futures de l' exploration du système jovien comprennent notamment le probable océan subglaciaire de la lune Europe, qui pourrait abriter la vie.

Visible à l'œil nu dans le ciel nocturne et même habituellement le quatrième objet le plus brillant de la voûte céleste (après le Soleil, la Lune et Vénus), Jupiter est connue depuis la Préhistoire. Elle est officiellement nommée d'après le dieu romain Jupiter, assimilé au dieu grec Zeus, en raison de sa grande taille qui lui vaut d'être assimilée au roi des dieux par les Babyloniens, les Grecs et les Romains. Le symbole astronomique de la planète est d'ailleurs " ♃ ", qui pourrait être une représentation stylisée de la foudre contrôlée par le dieu.

Caractéristiques physiques

Jupiter est l'une des quatre planètes géantes gazeuses, étant principalement composée de gaz et dépourvue de réelle surface. C'est la plus grande planète du Système solaire, avec un diamètre équatorial de près de 143 000 km. La densité moyenne de Jupiter, 1,326 , est la deuxième plus élevée des planètes géantes, mais reste inférieure à celles des quatre planètes telluriques.

La haute atmosphère de Jupiter est composée à 93 % d' hydrogène et 7 % d' hélium en nombre d'atomes, ou à 86 % de dihydrogène et 13 % d'hélium en nombre de molécules. Les atomes d'hélium étant plus massifs que les atomes d'hydrogène, l'atmosphère est donc approximativement constituée en masse de 75 % d'hydrogène et de 24 % d'hélium, le pourcentage restant étant apporté par divers autres éléments et composés chimiques (traces de méthane, de vapeur d'eau, d' ammoniac, très petites quantités de carbone, d' éthane, de sulfure d'hydrogène, de néon, d' oxygène, d' hydrure de phosphore et de soufre). La couche la plus externe de la haute atmosphère contient des cristaux d'ammoniac,.

Par mesures infrarouges et ultraviolettes, des traces de benzène et d'autres hydrocarbures ont également été détectées. L'intérieur de Jupiter contient des matériaux plus denses et la distribution par masse est de 71 % d'hydrogène, 24 % d'hélium et 5 % d'autres éléments.

Les proportions d'hydrogène et d'hélium dans la haute atmosphère sont proches de la composition théorique de la nébuleuse planétaire qui aurait donné naissance au Système solaire. Néanmoins, le néon n'y est détecté qu'à hauteur de vingt parties par million en termes de masse, un dixième de ce qu'on trouve dans le Soleil. L'hélium y est également en défaut, mais à un degré moindre. Cet appauvrissement pourrait résulter de la précipitation de ces éléments vers l'intérieur de la planète sous forme de pluie,,. Les gaz inertes lourds sont deux à trois fois plus abondants dans l'atmosphère de Jupiter que dans le Soleil.

Par spectroscopie, on pense que Saturne possède une composition similaire à Jupiter, mais qu' Uranus et Neptune sont constituées de beaucoup moins d'hydrogène et d'hélium. Cependant, aucune sonde n'ayant pénétré l'atmosphère de ces géantes gazeuses, les données d'abondance des éléments plus lourds ne sont pas connues.

Jupiter est 2,5 fois plus massive que toutes les autres planètes du Système solaire réunies, tellement massive que son barycentre avec le Soleil est situé à l'extérieur de ce dernier, à environ 1,068 rayon solaire du centre du Soleil. Par ailleurs, son diamètre est un ordre de grandeur inférieur à celui du Soleil mais 11 fois plus grand que celui de la Terre (environ 143 000 km) et on pourrait placer environ 1 322 corps de la taille de cette dernière dans le volume occupé par la géante gazeuse. En revanche, la densité de Jupiter n'est que le quart de celle de la Terre (0,240 fois, précisément) : elle n'est donc que 318 fois plus massive que cette dernière,.

Si Jupiter était plus massive, son diamètre serait plus petit par compression gravitationnelle : 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. Cette masse a eu une grande influence gravitationnelle sur la formation du Système solaire : la plupart des planètes et des comètes de courte période sont situées près de Jupiter et les lacunes de Kirkwood de la ceinture d'astéroïdes lui sont dues en grande partie,.

La masse de Jupiter, ou masse jovienne, est souvent utilisée comme unité pour décrire les masses d'autres objets, en particulier les planètes extrasolaires et les naines brunes. La planète a parfois été décrite comme une " étoile ratée ", mais il faudrait qu'elle possède 13 fois sa masse actuelle pour démarrer la fusion du deutérium et être cataloguée comme une naine brune et 70 à 80 fois pour devenir une étoile,. La plus petite naine rouge connue, en date de 2017, est 85 fois plus massive mais légèrement moins volumineuse que Jupiter (84 % de son rayon). Des exoplanètes beaucoup plus massives que Jupiter ont été découvertes. Ces planètes pourraient être des géantes gazeuses semblables à Jupiter, mais pourraient appartenir à une autre classe de planètes, celle des Jupiter 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 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, la valeur ayant été auparavant évaluée à 2 cm chaque année, bien que cette valeur ait été réduite par d'autres calculs à environ 1 mm/an grâce à de nouveaux calculs de chaleur interne et d' albédo de Bond à partir de mesures de la sonde Cassini,. Lorsque Jupiter s'est formée, elle était nettement plus chaude et son diamètre était double.

Jupiter montre un renflement équatorial important : le diamètre au niveau de (142 984 km) est 6 % plus important que le diamètre au niveau des pôles (133 708 km). La plupart des planètes, y compris la Terre, possèdent ce genre d' aplatissement à des degrés divers, qui dépend de la vitesse de rotation de la planète, de sa composition interne plus ou moins solide et de la masse de son noyau. Plus un noyau est massif, moins le renflement est important, toutes choses étant égales par ailleurs.

Ainsi, il est possible d'en tirer des enseignements sur la structure interne de Jupiter. Les trajectoires des sondes Voyager 1 et 2 ont été analysées, le renflement provoquant des déviations spécifiques des trajectoires. La caractérisation précise du renflement, ainsi que les données connues concernant la masse et le volume de Jupiter, montrent que cette planète doit posséder un noyau dense et massif, de l'ordre de 12 masses terrestres.

Les connaissances sur la composition planétaire de Jupiter sont relativement spéculatives et ne reposent que sur des mesures indirectes. Selon l'un des modèles proposés, Jupiter ne posséderait aucune surface solide, la densité et la pression augmentant progressivement vers le centre de la planète. Selon une autre hypothèse, Jupiter pourrait être composée d'un noyau rocheux ( silicates et fer) comparativement petit (mais néanmoins de taille comparable à celle de la Terre, et de dix à quinze fois la masse de celle-ci),, entouré d' hydrogène en phase métallique qui occupe 78 % du rayon de la planète,. Cet état serait liquide, à la manière du mercure. Il est dénommé ainsi car la pression est telle que les atomes d' hydrogène s' ionisent, formant un matériau conducteur. Cet hydrogène métallique serait lui-même entouré d' hydrogène liquide, à son tour entouré d'une fine couche d' hydrogène gazeux. Ainsi, Jupiter serait en fait une planète essentiellement liquide.

Des expériences ayant montré que l'hydrogène ne change pas de phase brusquement (il se trouve bien au-delà du point 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 une condensation progressive de l'hydrogène sous forme d'un brouillard de plus en plus dense, qui formerait finalement une mer d'hydrogène liquide,,. Entre 14 000 et 60 000 km de profondeur, l'hydrogène liquide céderait la place à l'hydrogène métallique de façon similaire. Des gouttelettes de démixtion, plus riches en hélium et néon se précipiteraient vers le bas à travers ces couches, appauvrissant ainsi la haute atmosphère en ces éléments. Cette immiscibilité, prévue théoriquement depuis les années 1970 et vérifiée expérimentalement en 2021, devrait affecter une épaisseur d'environ 15 % du rayon jovien. Elle pourrait expliquer le déficit de l'atmosphère jovienne en hélium et en néon, et l'excès de luminosité de Saturne,.

Les énormes pressions générées par Jupiter entraînent les températures élevées 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 Laboratoire national de Lawrence Livermore indiquent qu'à l'intérieur de Jupiter, la transition de phase à l'hydrogène métallique se fait à une pression de 140 GPa (1,4 Mbar) et une température de 3 000 . La température à la frontière du noyau serait de l'ordre de 15 000 et la pression à l'intérieur d'environ 3 000 à 4 500 GPa (30-45 Mbar), tandis que la température et la pression au centre de Jupiter seraient de l'ordre de 70 000 K et 70 Mbar, soit plus de dix fois plus chaudes que la surface du Soleil.

La faible inclinaison de l'axe de Jupiter fait que ses pôles reçoivent bien moins d'énergie du Soleil que sa région équatoriale. Ceci causerait d'énormes mouvements de convection à l'intérieur des couches liquides et serait ainsi responsable des forts mouvements des nuages dans son atmosphère.

L' atmosphère jovienne comporte trois couches de nuages distinctes :

La combinaison des nuages d'eau et de la chaleur provenant de l'intérieur de la planète est propice à la formation d' orages. La foudre engendrée est jusqu'à 1 000 fois plus puissante que celle observée sur la Terre.

L'atmosphère externe de Jupiter subit une rotation différentielle, remarquée pour la première fois par Giovanni Domenico Cassini en 1690, qui a aussi estimé sa période de rotation. La rotation de l'atmosphère polaire de Jupiter est d'environ 5 minutes plus longue que celle de l'atmosphère à la ligne équatoriale. De plus, des bancs de nuages circulent le long de certaines latitudes en direction opposée des vents dominants. Des vents d'une vitesse de 360 km/h y sont communs. Ce système éolien serait causé par la chaleur interne de la planète. Les interactions entre ces systèmes circulatoires créent des orages et des turbulences locales, telles la Grande 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 moins 1831 et possiblement depuis 1665. D'autres taches plus petites ont été observées depuis le ,,.

La couche la plus externe de l'atmosphère de Jupiter contient des cristaux de 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 noms.

D'après une étude américaine de 2013, dirigée par Mona Delitsky du California Speciality Engineering et Kevin Baines de l' Université du Wisconsin à Madison, des diamants se formeraient dans l'atmosphère de Jupiter et de Saturne à partir du méthane atmosphérique. Cette étude rejoint toutes celles suggérant la production hypothétique de diamants dans les planètes gazeuses massives mais, leur observation étant absente, elles restent purement théoriques. En 2017 de nouvelles expériences simulant les conditions présumées régner 10 000 km sous la surface d'Uranus et de Neptune viennent conforter ce modèle en produisant des diamants de taille nanométrique. Ces température et pression extrêmes ne peuvent pas être maintenues plus d'une nanoseconde en laboratoire, mais elles sont atteintes dans les profondeurs de Neptune ou d'Uranus, où des nanodiamants pourraient se former.

Mouvement de l'atmosphère de Jupiter (depuis Voyager 1 , avec une image par jour jovien, entre le 6 janvier et le 3 février 1979).

Nuages dans l'hémisphère nord de Jupiter, photographiés par Juno en octobre 2017, à une altitude de 18 906 km.

La Grande Tache rouge est une tempête anticyclonique persistante située à 22° au sud de l'équateur de Jupiter. Son existence est connue depuis au moins 1831 et peut-être depuis 1665. Des modèles mathématiques suggèrent que la tempête est stable, et est une caractéristique permanente de la planète. Elle est suffisamment grande pour être visible au travers de télescopes depuis la Terre.

La Grande Tache rouge présente une forme ovale, de 24 à 40 000 km de long sur 12 000 km de large, suffisamment grande pour contenir deux ou trois planètes de la taille de la Terre. L'altitude maximale de la tempête est située à environ 8 km au-dessus du sommet des nuages environnants. Elle tourne sur elle-même dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, avec une période d'environ 6 jours ; les vents soufflent à plus de 400 km/h sur ses bords.

Des tempêtes de ce genre ne sont pas inhabituelles dans l'atmosphère des géantes 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'ondes de turbulence qui peuvent donner naissance à un ou plusieurs petits anticyclones satellites. Restant à une distance stable 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'an 2000, 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 en 1938). La tache résultante, nommée et surnommée Red Spot Junior (Petite Tache rouge en anglais, par rapport à la grande appelée Great Red Spot), a depuis accru son intensité et est passée du blanc au rouge,,.

Jupiter possède un champ magnétique, 14 fois plus puissant que celui de la Terre, allant de 4,2 à l'équateur à 10 à 14 G aux pôles, ce qui en fait le plus intense du Système solaire (à l'exception des taches solaires). Les données transmises par la sonde font état d'un champ magnétique global de 7,776 , soit près de deux fois plus intense que le champ précédemment estimé. Il proviendrait des mouvements de la couche très conductive d' hydrogène métallique qui, par sa rotation rapide (Jupiter fait un tour sur elle-même en moins de dix heures), agit comme une immense dynamo. La magnétosphère de la planète correspond à la région où le champ magnétique de Jupiter est prépondérant sur toute autre force.

La magnétosphère possède une forme globale semblable à une goutte d'eau très distendue. La partie incurvée fait toujours face au Soleil et dévie le vent solaire, provoquant un arc de choc à environ 75 rayons de la planète (3 millions de km). À l'opposé de Jupiter et du Soleil, une immense magnéto-queue s'étend par-delà l'orbite de Saturne, sur une distance de 650 millions de km, soit presque la distance entre Jupiter et le Soleil. Vu de la Terre, la magnétosphère apparaît cinq fois plus grande que la pleine Lune, malgré la distance. 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. Les quatre lunes principales de Jupiter sont à l'intérieur de la magnétosphère et donc protégées des vents solaires.

La magnétosphère de Jupiter est à l'origine de deux structures spectaculaires : le tore de plasma de Io, et le tube de flux de Io. Le différentiel de vitesse entre le champ magnétique en rotation rapide de Jupiter (un tour en 10 heures environ) et la rotation plus lente de Io autour de Jupiter (un tour en 40 heures) arrache de l'atmosphère de Io (ainsi que d' Europe, dans une moindre mesure) environ une tonne d'ions de soufre et d'oxygène par seconde et accélère ces ions à grande vitesse, de sorte qu'ils effectuent également un tour de Jupiter en dix heures. Ces ions forment un gigantesque tore autour de Jupiter, dont le diamètre équivaut au diamètre de Jupiter elle-même. L'interaction du tore avec Io génère une différence de potentiel de 400 000 volts avec la surface de Jupiter, produisant un puissant courant de plusieurs millions d' ampères qui circule entre Io et les pôles de Jupiter, formant un tube de flux suivant les lignes de champ magnétique. Ce phénomène produit une puissance de l'ordre de 2,5 .

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,.

Des particules d' hydrogène de 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 à 40 MHz). Lorsque la trajectoire de la Terre intercepte ce cône d'émissions radio, celles-ci dépassent les émissions radio en provenance du Soleil.

La magnétosphère jovienne permet la formation d'impressionnantes aurores polaires. Les lignes de champ magnétique entraînent 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.

Jupiter est très probablement la plus ancienne planète du Système solaire. Les modèles actuels au sujet de la formation du Système solaire suggèrent que Jupiter s'est formé au niveau ou au-delà de la ligne des glaces, c'est-à-dire à une distance du proto-Soleil où la température est suffisamment froide pour que des substances volatiles comme l' eau se condensent en solides. En conséquence, le noyau planétaire a dû se former avant que la nébuleuse solaire ne commence à se dissiper, après environ 10 millions d'années. Les modèles de formation suggèrent que Jupiter a atteint 20 fois la masse terrestre en moins d'un million d'années. La masse en orbite crée un vide dans le disque, puis augmente lentement jusqu'à 50 masses terrestres en 3 à 4 millions d'années.

Selon l'hypothèse du Grand Tack, Jupiter aurait commencé à se former à une distance d'environ 3,5 UA. Au fur et à mesure que la jeune planète accrète de la masse, l'interaction avec le disque de gaz orbitant autour du Soleil et les résonances orbitales avec Saturne la font migrer vers l'intérieur, ce qui aurait perturbé les orbites de ce que l'on pense être des proto-planètes orbitant plus près du Soleil et provoqué des collisions destructrices entre elles,. Saturne aurait ensuite commencé à migrer également vers l'intérieur, beaucoup plus rapidement que Jupiter, ce qui aurait conduit les deux planètes à se verrouiller dans une résonance de mouvement moyen 3:2 à environ 1,5 UA. Cela aurait ensuite modifié la direction de la migration en s'éloignant du Soleil jusqu'à près de leurs orbites actuelles. Ces migrations se seraient produites sur une période de 800 000 ans environ 3 millions d'années après la formation de la planète,. Ce départ aurait permis la formation des planètes intérieures à partir des décombres, y compris la Terre.

Cependant, les échelles de temps de formation des planètes terrestres résultant de l'hypothèse du Grand Tack semblent incompatibles avec la composition terrestre mesurée. De plus, la probabilité que la migration vers l'extérieur se soit réellement produite dans la nébuleuse solaire est très faible. Certains autres modèles prédisent par ailleurs la formation d'analogues de Jupiter dont les propriétés sont proches de celles de la planète à l'époque actuelle. La formation de Jupiter aurait également pu avoir lieu à une distance beaucoup plus grande, comme 18 UA,. Saturne, Uranus et Neptune se seraient formées encore plus loin que Jupiter, et Saturne aurait également migré vers l'intérieur.

La distance moyenne entre Jupiter et le Soleil est de 778 300 000 km (environ 5,2 fois la distance moyenne entre la Terre et le Soleil) et la planète boucle une orbite en 11,86 ans. L'orbite de Jupiter est inclinée de 1,31° par rapport à celle de la Terre. Du fait d'une excentricité de 0,048, la distance entre Jupiter et le Soleil varie de 75 000 000 km entre le périhélie et l' aphélie,.

Jupiter était au périhélie le et à l' aphélie le .

La rotation de Jupiter est la plus rapide du Système solaire : la planète effectue une rotation sur son axe en un peu moins de ; cette rotation produit une accélération centrifuge à l'équateur, y conduisant à une accélération nette de 23,12 (la gravité de surface à l'équateur est de 24,79 ). La planète a ainsi une forme oblate, 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 est 9 275 km plus long que le diamètre polaire.

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 . Le deuxième système s'applique aux latitudes au nord et au sud de cette bande, d'une période de . 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 ", .

Cortège de Jupiter

En 2022, 80 satellites naturels de Jupiter sont confirmés,. C'est le deuxième plus grand nombre de satellites naturels autour d'une planète du Système solaire, après les 82 satellites naturels de Saturne. Quatre sont de très grands satellites, connus depuis plusieurs siècles, et regroupés sous la dénomination de " lunes galiléennes " : Io, Europe, Ganymède et Callisto. Sur les 80 lunes, 60 font moins de 10km de diamètre.

Parmi les lunes de Jupiter, huit sont des satellites réguliers avec des orbites progrades et presque circulaires qui ne sont pas très inclinées par rapport au plan équatorial de Jupiter. Quatre d'entre eux sont les satellites galiléens tandis que les autres satellites réguliers sont beaucoup plus petits et plus proches de Jupiter, servant de sources pour la poussière qui compose les anneaux de Jupiter. Le reste des lunes de Jupiter sont des satellites irréguliers dont les orbites progrades ou rétrogrades sont beaucoup plus éloignées de Jupiter et présentent des inclinaisons et des excentricités élevées. Ces lunes ont probablement été capturées par Jupiter.

Les 16 principaux satellites sont nommés d'après les conquêtes amoureuses de Zeus, l'équivalent grec du dieu romain Jupiter.

Satellites galiléens

Les satellites galiléens, ou lunes galiléennes, sont les quatre plus grands satellites naturels de Jupiter. Par ordre d'éloignement à la planète, il s'agit de Io, Europe, Ganymède et Callisto. Ils sont observés pour la première fois par Galilée en grâce à l'amélioration de sa lunette astronomique et leur découverte est publiée dans Sidereus nuncius en . Ils sont alors les premiers satellites naturels découverts en orbite autour d'une autre planète que la Terre, ceci remettant grandement en cause le modèle géocentrique défendu par de nombreux astronomes de l'époque et prouvant l'existence d' objets célestes invisibles à l' œil nu.

Si Galilée les nomme initialement Medicea Sidera en français : " étoiles médicéennes " en l'honneur de la maison de Médicis, les noms qui entrent dans la postérité sont ceux choisis par Simon Marius - qui revendiquait par ailleurs la paternité de la découverte des lunes - d'après une suggestion de Johannes Kepler. Ces dénominations correspondent à des personnages de la mythologie grecque, maîtresses et amants de Zeus ( Jupiter dans la mythologie romaine), soit respectivement Io, une prêtresse d' Héra et fille d' Inachos ; Europe, fille d' Agénor ; Ganymède, échanson des dieux ; et Callisto, une nymphe d' Artémis.

Ces satellites sont parmi les plus grands objets du Système solaire à l'exception du Soleil et des huit planètes, tous étant plus grands que les planètes naines. En particulier, Ganymède est avec ses 5 262 km de diamètre la lune la plus grande et la plus massive du Système solaire, dépassant en taille la planète Mercure. Callisto, 4 821 km de diamètre, est à peu de chose près aussi grand que Mercure. Io et Europe ont une taille similaire à celle de la Lune. Représentant 99,997 % de la masse en orbite autour de Jupiter, elles restent les seules lunes connues de la planète pendant près de trois siècles jusqu'à la découverte en 1892 de la cinquième plus grande, Amalthée, dont le diamètre est bien plus faible avec 262 km pour sa plus grande dimension. Ce sont également les seules lunes de Jupiter suffisamment massives pour être sphériques.

Par ailleurs, les trois lunes intérieures, Io, Europe et Ganymède, sont le seul exemple connu de résonance de Laplace : les trois corps sont en résonance orbitale 4:2:1. Ainsi, 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'elles recevant en chaque point de son orbite une de la part des deux autres. En revanche, les forces de marées de Jupiter tendent à rendre leurs orbites circulaires. 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.

Avant la mission Voyager, les lunes de Jupiter étaient parfaitement classées en quatre groupes de quatre, sur la base de leurs éléments orbitaux. Depuis lors, les découvertes de nouvelles lunes de petite taille sont venues contredire cette classification. On considère maintenant qu'il existe six groupes principaux, certains groupes étant plus particularisés 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 la recherche pense qu'ils se sont formés en même temps que la géante gazeuse. Cet ensemble peut être subdivisé 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 de 200 km et 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 du groupe d'Amalthée, lequel se compose de Métis, Adrastée, Amalthée et Thébé ;

les quatre satellites galiléens ont été découverts par Galilée en 1610. Ils sont parmi les plus grosses lunes du Système solaire. Ils orbitent entre 400 000 km et 2 000 000 km : Io, Europe, Ganymède et Callisto.

la petite lune Thémisto forme un groupe à elle seule ;

le groupe d'Himalia, découvert au siècle avant les sondes Voyager, comprend cinq lunes de 170 km de diamètre ou moins, orbitant entre 11 000 000 et 13 000 000 km sur des orbites inclinées de 26° à 29° : Léda, Himalia, Lysithéa, Élara et ;

la petite lune Carpo forme un autre groupe isolé, aux caractéristiques intermédiaires entre le groupe d'Himalia et celui de Pasiphaé ;

trois groupes externes, sur des orbites rétrogrades. Les plus gros satellites sont Ananké, Carmé, Pasiphaé et Sinopé, mais beaucoup de lunes minuscules ont été découvertes récemment dans cette zone. En , 48 représentants sont connus :

le groupe d'Ananké, aux limites indistinctes, orbitant vers 21 276 000 km suivant une inclinaison de 149°,

le groupe de Carmé, un groupe assez distinct situé vers 23 404 000 km avec une inclinaison de 165°,

le groupe de Pasiphaé, un groupe dispersé et assez lâche regroupant toutes les autres lunes. Il présente des satellites de 60 km de diamètre ou moins, orbitant entre 17 000 000 km et 30 000 000 km sur des orbites rétrogrades inclinées de 145° à 165°.

Jupiter possède plusieurs anneaux planétaires, très fins, composés de particules de poussières continuellement arrachées aux lunes les plus proches de la planète lors de micro-impacts météoriques du fait de l'intense champ gravitationnel de la planète. Ces anneaux sont en fait tellement fins et sombres qu'ils ne furent découverts que lorsque la sonde s'approcha de la planète en 1979. Du plus près au plus lointain du centre de la planète, les anneaux sont regroupés en trois grandes sections :

le halo : entre 92 000 km et 122 500 km du centre de la planète ; le halo est un anneau en forme de tore, élargi par le champ magnétique de Jupiter ;

l'anneau principal : entre 122 500 km et 128 940 km du centre de Jupiter et épais de seulement 30 km ; il est probablement composé de poussières provenant des satellites Adrastée et Métis ;

l' : entre 128 940 km et 280 000 km du centre. Avant 181 350 km, il est constitué de poussières provenant d'Amalthée. Après, elles proviennent de Thébé. Cet anneau est très peu dense (gossamer signifie " 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 des anneaux de Saturne. Ils sont également extrêmement sombres, avec un albédo de l'ordre de 0,05.

Il existe également un anneau externe extrêmement ténu et distant qui tourne autour de Jupiter en sens rétrograde. Son origine est incertaine mais pourrait provenir de poussière interplanétaire capturée.

Avec celle du Soleil, l'influence gravitationnelle de Jupiter a modelé le Système solaire. Les orbites de la plupart des planètes sont plus proches du plan orbital de Jupiter que du plan équatorial du Soleil ( Mercure est la seule qui fasse exception). Les lacunes de Kirkwood dans la ceinture d'astéroïdes sont probablement dues à Jupiter et il est possible que la planète soit responsable du grand bombardement tardif que les planètes internes ont connu à un moment de leur histoire.

La majorité des comètes de courte période possèdent un demi-grand axe plus petit que celui de Jupiter. On suppose que ces comètes se sont formées dans la ceinture de Kuiper au-delà de l'orbite de Neptune. 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 cométaires. C'est en grande partie dû à son puits gravitationnel, ce qui lui vaut le surnom " d'aspirateur du Système solaire ". L'idée répandue selon laquelle Jupiter "protège" de cette manière les autres planètes est cependant très discutable, dans la mesure où sa force gravitationnelle dévie aussi des objets vers les planètes qu'elle serait censée protéger.

En plus de ses lunes, le champ gravitationnel de Jupiter maintient un grand nombre d' astéroïdes situés aux alentours des points de Lagrange L ₄ et L ₅ de l'orbite de Jupiter. 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) Achille a été découvert en 1906 par Max Wolf ; depuis, des centaines d'autres troyens ont été découverts, le plus grand étant (624) Hector.

À l'œil nu, Jupiter a l'aspect d'un astre blanc très brillant, puisque son albédo élevé lui confère un éclat de magnitude de −2,7 en moyenne à l' opposition, avec un maximum de −2,94. Son diamètre apparent varie de 29,8 à 50,1 secondes d'arc tandis que sa distance à la Terre varie de 968,1 à 588,5 millions de kilomètres. Le fait que sa lumière ne scintille pas indique qu'il s'agit d'une planète. Jupiter est plus brillant que toutes les étoiles et a un aspect similaire à celui de Vénus ; cependant celle-ci ne se voit que quelque temps avant le lever du Soleil ou quelque temps après son coucher et est l'astre le plus éclatant du ciel après le Soleil et la Lune.

La planète est souvent considérée comme intéressante à observer du fait qu'elle dévoile nombre de détails dans une petite lunette. Comme l'a fait Galilée en 1610, on peut découvrir quatre petits points blancs qui sont les satellites galiléens. Du fait qu'ils tournent tous assez vite autour de la planète, il est aisé de suivre leurs révolutions : on constate que, d'une nuit à l'autre, Io fait presque un tour complet. On peut les voir passer dans l'ombre de la planète puis réapparaître.

C'est en observant ce mouvement que Roëmer a montré que la lumière voyageait à une vitesse finie. On peut aussi observer la structure des couches gazeuses supérieures de la planète géante, visibles avec un télescope de 60 mm.

Un télescope de 25 cm permet d'observer la Grande Tache rouge (il est aussi possible de l'observer dans une petite lunette de 60 mm si les conditions de turbulence atmosphérique sont bonnes) et un télescope de 50 cm, bien que moins accessible pour les amateurs, permet d'en découvrir davantage de nuances.

Le meilleur moment pour observer Jupiter est quand elle est à l' opposition. Jupiter a atteint le périhélie en ; l'opposition de était donc favorable à son observation. Grâce à sa rapide rotation, toute la surface de Jupiter est observable en .

Un astéroïde (ou une comète) s'est écrasé sur la surface de la planète, en produisant un flash lumineux, qui a été repéré par Dan Petersen de Racine, dans le Wisconsin ( USA) et filmé par George Hall, de Dallas, à 11:35:30, temps universel, le , et un autre le 13 septembre 2021, à 22h39 T.U., qui a également été filmé.

C'est la huitième fois depuis l'an 2000 que l'on voit un objet s'écraser sur Jupiter en plus de celui de la comète Shoemaker-Levy 9, en 1994.

Avec un simple récepteur radio d' ondes courtes dans la bande des 13 mètres, et avec comme antenne un fil électrique de 3,5 mètres ou, mieux encore, avec une antenne-dipôle horizontale de deux éléments de 3,5 mètres, il est simple d'intercepter le bruit radio-électromagnétique de la planète Jupiter en AM, sur la fréquence de 21,86 MHz, donnant le bruit de petites vagues rapides écoutées sur haut-parleur.

Jupiter est visible à l'œil nu la nuit et est connue depuis l'Antiquité. Pour les Babyloniens, elle représentait le dieu Marduk ; ils utilisèrent les douze années de l'orbite jovienne le long de l' écliptique pour définir le zodiaque. Les Romains nommèrent la planète d'après le dieu Jupiter, dérivé du " dieu-père " *dyeu ph₂ter de la religion proto-indo-européenne. Le symbole astronomique de Jupiter est une représentation stylisée d'un éclair du dieu. Les Grecs l'appelèrent Φαέθων, Phaethon, " ardent ".

Dans les cultures chinoises, coréennes, japonaises et vietnamiennes, Jupiter est appelée 木星 " l'étoile de bois ", dénomination basée sur les cinq éléments. Dans l' astrologie védique, les astrologues hindous font référence à Jupiter en tant que Bṛhaspati, ou " Gurû ", c'est-à-dire " le pesant ".

Le nom " jeudi " est étymologiquement le " jour de Jupiter ". En hindi, jeudi se dit गुरुवार () et possède le même sens. En anglais, Thursday fait référence au jour de Thor, lequel est associé à la planète Jupiter dans la mythologie nordique. En japonais, ceci se retrouve également : le jeudi se dit mokuyōbi en référence à l'étoile Jupiter, mokusei . 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 fut alors calquée sur les civilisations européennes.

En janvier 1610, Galilée découvre les quatre satellites qui portent son nom, en braquant sa lunette vers la planète. Cette observation des premiers corps tournant autour d'un autre corps que la Terre sera pour lui une indication de la validité de la théorie héliocentrique. Son soutien à cette théorie lui a valu les persécutions de l' Inquisition.

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 planète. En 1690, il remarque que l'atmosphère subit une rotation différentielle.

La Grande Tache rouge a peut-être été observée en 1664 par Robert Hooke et en 1665 par Jean-Dominique Cassini, mais ceci est contesté. Heinrich Schwabe en produit le premier dessin détaillé connu en 1831. La trace de la tache est perdue à de nombreuses reprises entre 1665 et 1708 avant de redevenir flagrante en 1878. En 1883 et au début du siècle, il est estimé qu'elle s'estompait à nouveau.

Giovanni Borelli et Cassini ont réalisé des éphémérides des lunes galiléennes. La régularité de la rotation des quatre satellites galiléens sera utilisée fréquemment dans les siècles suivants, leurs éclipses par la planète elle-même permettant de déterminer l'heure à laquelle était effectuée l'observation. Cette technique sera utilisée un temps pour déterminer la longitude en 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 Rømer en déduit que l'observation n'était pas instantanée et effectua en 1676 une première estimation de la vitesse de la lumière.

En 1892, Edward Barnard découvre Amalthée, le cinquième satellite de Jupiter, à l'aide du télescope de l' observatoire Lick en Californie. La découverte de cet objet assez petit le rendit célèbre rapidement. Ensuite furent découverts : Himalia (1904), Élara (1905), Pasiphaé (1908), Sinopé (1914), Lysithéa et Carmé (1938), Ananké (1951). Pendant les années 1970, deux autres satellites furent observés à partir de la Terre : Léda (1974) et Thémisto (1975), qui fut ensuite perdu puis retrouvé en 2000 - les suivants le furent lors de la mission Voyager 1 en 1979, puis d'autres par la suite, pour arriver en 2014 à un total de 67 satellites.

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 le Oval BA.

En 1955, Bernard Burke et Kenneth Franklin détectent des accès de signaux radios en provenance de Jupiter à 22,2 MHz. 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 seconde.

Entre le 16 juillet et le , l' impact de la comète Shoemaker-Levy 9 sur 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 du Système solaire. L'évènement, qui constitue une première dans l'histoire de l'astronomie, a été suivi par des astronomes du monde entier,.

Le , les astronomes ont observé un nouvel impact sur le pôle sud, de la taille de l'océan Pacifique. 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 relevé 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,,.

Le , la NASA publie une vidéo très détaillée de la surface de la planète captée par le télescope spatial Hubble montrant la rotation de la planète et des détails extrêmement précis de sa surface. Les premières observations des scientifiques publiées dans The Astrophysical Journal et synthétisées par la NASA révèlent que la fameuse tache rouge de Jupiter va en se rétrécissant et qu'elle renferme une sorte de filament vaporeux qui en barre la surface et se déforme sous l'action de vents pouvant atteindre les 540 km/h. En 2020, la tache a une largeur de 15 800 km.

À partir de 1973, plusieurs sondes spatiales ont effectué des manœuvres de survol qui les ont placées à portée d'observation de Jupiter. Les missions et obtinrent 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. Les occultations de leurs signaux radios par la planète géante conduisirent à de meilleures mesures du diamètre et de l'aplatissement polaire,.

Six ans plus tard, les missions améliorèrent 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 missions Pioneer). 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,.

En , la sonde Cassini, en route pour Saturne, survola Jupiter et prit des images en haute résolution de la planète. Le , elle prit une image de faible résolution d' Himalia, alors trop lointaine pour observer des détails de la surface.

La sonde New Horizons, en route pour Pluton, survola Jupiter pour une manœuvre d'assistance gravitationnelle. L'approche minimale s'effectua le . Le système jovien fut imagé à partir du ; les instruments de la sonde affinèrent les éléments orbitaux des lunes internes de Jupiter. Les caméras de New Horizons photographièrent des dégagements de plasma par les volcans de Io et plus généralement des détails des lunes galiléennes,.

Jusqu'à l'arrivée de la sonde Juno le , la sonde Galileo était le seul engin à avoir orbité autour de Jupiter. Galileo entra en orbite autour de la planète le , pour une mission d'exploration de près de huit années. Elle survola à de nombreuses reprises les satellites galiléens et Amalthée, apportant des preuves à l'hypothèse d'océans liquides sous la surface d' Europe et confirmant le volcanisme d' Io. La sonde fut également témoin de l'impact de la comète Shoemaker-Levy 9 en 1994 lors de son approche de Jupiter. Cependant, bien que les informations récupérées par Galileo aient été nombreuses, l'échec du déploiement de son antenne radio à grand gain limita les capacités initialement prévues.

Galileo lâcha une petite sonde à l'intérieur de l'atmosphère jovienne pour en étudier la composition en . Cette sonde pénétra l'atmosphère le . Elle fut freinée par un parachute sur 150 km d'atmosphère, collectant des données pendant 57,6 minutes avant d'être écrasée par la pression (22 fois la pression habituelle sur Terre, à une température de 153 °C). Elle a fondu peu après, et s'est probablement vaporisée ensuite. Un destin que Galileo expérimenta de façon plus rapide le , lorsqu'elle fut délibérément projetée dans l'atmosphère jovienne à plus de 50 km/s, afin d'éviter toute possibilité d'écrasement ultérieur sur Europe.

La NASA a lancé en la sonde , qui s'est placée le en orbite polaire autour de Jupiter pour mener une étude détaillée de la planète. Elle poursuit cette étude depuis , et si elle survit aux rayonnements,,,, on prévoit qu'elle continuera à le faire jusqu'en 2021.

Projets abandonnés et missions futures

À cause de la possibilité d'un océan liquide sur Europe, les lunes glacées de Jupiter ont éveillé un grand intérêt. Une mission fut proposée par la NASA pour les étudier tout spécialement. Le JIMO ( Jupiter Icy Moons Orbiter) devait être lancé en 2015, mais la mission fut estimée trop ambitieuse et son financement fut annulé en 2005.

En , la mission JUICE ( JUpiter ICy moons Explorer) est retenue par l' ESA comme mission lourde dans le cadre du programme scientifique Cosmic Vision. Elle a pour but principal l'étude de trois des lunes galiléennes de Jupiter (Callisto, Europe et Ganymède) en les survolant puis en entrant en orbite autour de cette dernière. Le lancement est prévu pour 2022, pour une arrivée dans le système jovien en 2030, avant trois années d'observations. La mission devrait se concentrer sur la recherche de traces de vie.

Dans le conte philosophique Micromégas de Voltaire ( 1752), le personnage éponyme fait un voyage sur Jupiter.

La nouvelle de science-fiction d' Edgar Rice Burroughs Les Hommes-squelettes de Jupiter ( Skeleton Men of Jupiter ), parue en 1943 dans le magazine Amazing Stories puis réuni en volume dans John Carter of Mars en 1964, met en scène une aventure du héros John Carter kidnappé sur Mars et emmené sur Jupiter par certains de ses nombreux ennemis.

" Jupiter, celui qui apporte la gaîté " est le quatrième mouvement de l'œuvre pour grand orchestre Les Planètes, composée et écrite par Gustav Holst entre 1914 et 1917 (créée en 1918).

Dans 2001, l'Odyssée de l'espace ( 1968) de Stanley Kubrick, le personnage principal effectue une mission dans laquelle il se rend sur Jupiter. Les noms des chapitres s'appelent d'ailleurs La mission Jupiter et Jupiter et au-delà de l'infini. Dans sa suite 2010 : L'Année du premier contact ( 1984), Jupiter est transformé en étoile par une armée de monolithes.

L'une des scènes du film Jupiter : Le Destin de l'univers ( 2015) se passe sur Jupiter autour et sous la Grande Tache rouge qui cache une usine géante. De plus, Jupiter est le prénom du personnage principal féminin.

Le symbole astronomique de la planète est " ♃ ", qui serait une représentation stylisée du foudre de Jupiter, ou bien serait dérivé d'un hiéroglyphe ou, comme cela ressortirait de certains papyrus d'Oxyrhynque, de la lettre grecque zêta, initiale du grec ancien Ζεύς (). L' Union astronomique internationale recommande cependant de substituer au symbole astronomique " ♃ " l' abréviation " J ", correspondant à la lettre capitale J de l' alphabet latin, initiale de l'anglais .

Notes et références

Sur les autres projets Wikimedia :

Guillaume Cannat, Didier Jamet, Jupiter et Saturne en direct, Eyrolles,

(en) F. Bagenal, T. E. Dowling et W. B. McKinnon (Eds.), Jupiter: The planet, satellites, and magnetosphere, Cambridge University Press,

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Jupiter Jupiter vue par la sonde Juno le 17 Février 2020.

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Saturne, la rivale de Jupiter, possède un système d’anneaux bien plus complexe et un nombre équivalent de satellites. Titan, l’un des satellites de Saturne, possède l’atmosphère la plus épaisse de tous les autres satellites du système solaire. Une autre lune de Saturne, Encelade, possède des geysers d’eau liquide. Quant à Uranus et Neptune, elles possèdent peu d’hydrogène en proportion de Jupiter et Saturne ; Uranus, qui possède également des anneaux, a la particularité d’avoir une rotation à 98° sur le plan de son orbite.

Place dans le système solaire : 6e planète
Taille : 116464 km de diamètre (2e plus grosse planète, 750 fois la taille de la Terre)
Masse : 5,683 × 10^26 kg
Distance au soleil : 1,429 milliard de km
Distance maximale depuis la Terre : 1 658 millions de km
Température : -180°C
1 jour sur Saturne : 10,6 heures.
Une année saturnienne : 29,5 ans
Surface : Gaz d’hydrogène et d’hélium

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Septième planète du système solaire, Uranus est une géante gazeuse bleue. On ne connait pas très bien la composition interne de cette planète, mais on est certain qu’elle est différente de celle de Jupiter et Saturne. Sa couleur bleue est due à une forte présence de méthane.

Place dans le système solaire : 7e planète
Taille : 50724 km de diamètre (3e plus grosse planète)
Masse : 8,681 0×1025 kg
Distance au soleil : 3 milliards de km
Distance maximale depuis la Terre : 3 157 millions de km
Température : −225 °C
1 jour sur Uranus : 17 heures.
Une année sur Uranus : 84 ans
Surface : gaz, roches en fusion et glaces

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What type of planet is Uranus? | Star Walk Kids

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Elle est la dernière géante gazeuse de notre système solaire. Il n’est possible de l’observer qu’à l’aide d’un télescope. Les scientifiques pensent que sa composition interne est similaire à celle d’Uranus, de même que sa couleur bleue est due à la présence de méthane.

Place dans le système solaire : 8e planète
Taille : 49 244 km de diamètre
Masse : 1,024 × 10^26 kg
Distance au soleil : 4,498 milliards km
Distance maximale depuis la Terre : 4 687 millions de km
Température : −218 °C
1 jour sur Neptune : 16 heures.
Une année sur Neptune : 164,79 ans
Surface : gaz, roches en fusion et glaces

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Lire cet article pour connaître plus d'information sur cette planète

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Neptune

Neptune vue par la sonde Voyager 2 en 1989.

Caractéristiques orbitales

Demi-grand axe

4 498 400 000 km
(30,069 9 au)

Aphélie

4 537 000 000 km
(30,328 au)

Périhélie

4 459 800 000 km
(29,811 6 au)

Circonférence orbitale

28 263 700 000 km
(188,931 au)

Période de révolution

60 216,8 d
(≈ 164.86 a)

Période synodique

367,429 d

Vitesse orbitale moyenne

5,432 48 km/s

Vitesse orbitale maximale

5,479 5 km/s

Vitesse orbitale minimale

5,386 1 km/s

Inclinaison sur l'écliptique

1,77 °

Nœud ascendant

131,784 °

Argument du périhélie

273,2 °

Satellites connus

16, notamment Triton.

Anneaux connus

5 principaux.

Caractéristiques physiques

Rayon équatorial

24 764 ± 15 km
(3,883 Terres)

Rayon polaire

24 341 ± 30 km
(3,829 Terres)

Rayon moyen
volumétrique

24 622 km
(3,865 Terres)

Périmètre équatorial

155 597 km

Superficie

7,640 8 × 10 ⁹ km²
(14,98 Terres)

Volume

6,252 6 × 10 ¹³ km³
(57,74 Terres)

Masse

1,024 3 × 10 ²⁶ kg
(17,147 Terres)

Masse volumique globale

1 638 kg/m³

Gravité de surface

11,15 m/s²
(1,14 g)

Vitesse de libération

23,5 km/s

Période de rotation
(jour sidéral)

0,671 25 d
(16 h 6,6 min)

Vitesse de rotation
(à l'équateur)

9 660 km/h

Irradiance solaire

1,51 W/m²
(0,001 Terre)

Température d'équilibre
du corps noir

46,6 K (−226,4 °C)

* Température à 10 k Pa

55 K (−218 °C)

* Température à 100 k Pa

72 K (−201 °C)

Caractéristiques de l'atmosphère

Masse volumique
à 100 k Pa

0,45 kg/m³

Hauteur d'échelle

19,1 à 20,3 km

Masse molaire moyenne

2,53 à 2,69 g/ mol

Deutérure d'hydrogène HD

190 ppm

Histoire

Découverte par

Urbain Le Verrier (calcul),
Johann Gottfried Galle ( obs.) sur les indications d' Urbain Le Verrier.
Voir Découverte de Neptune.

Découverte le

(calcul)[N 1]
( obs.)

Neptune est la huitième planète par ordre d'éloignement au Soleil et la plus éloignée connue du Système solaire. Elle orbite autour du Soleil à une distance d'environ 30,1 (4,5 milliards de kilomètres), avec une excentricité orbitale moitié moindre que celle de la Terre et une période de révolution de 164,79 . Il s'agit de la troisième planète la plus massive du Système solaire et de la quatrième plus grande par la taille - un peu plus massive mais un peu plus petite qu' Uranus. Par ailleurs, elle est la planète géante la plus dense.

N'étant pas visible à l' œil nu, Neptune est le premier objet céleste et la seule des huit planètes du Système solaire à avoir été découverte par déduction plutôt que par observation empirique. En effet, l'astronome français Alexis Bouvard avait noté des perturbations gravitationnelles inexpliquées sur l'orbite d'Uranus et conjecturé au début du siècle qu'une huitième planète, plus lointaine, pouvait en être la cause. Les astronomes britanniques John Couch Adams en 1843 et français Urbain Le Verrier en 1846 calculèrent indépendamment la position prévue de cette hypothétique planète. Grâce aux calculs de ce dernier, elle fut finalement observée pour la première fois le par l'astronome prussien Johann Gottfried Galle, à un degré de la position prédite. Bien que Galle ait utilisé les calculs de Le Verrier pour découvrir la planète, la paternité de la découverte entre Adams et Le Verrier fut longtemps disputée. Sa plus grande lune, Triton, est découverte 17 jours plus tard par William Lassell. Depuis 2024, on connaît 16 satellites naturels de Neptune. La planète possède également un système d'anneaux faible et fragmenté et une magnétosphère.

La distance de la planète à la Terre lui donnant une très faible taille apparente, son étude est difficile avec des télescopes situés sur la Terre. Neptune est visitée une seule fois lors de la mission , qui en réalise un survol le . L'avènement du télescope spatial Hubble et des grands télescopes au sol à optique adaptative a ensuite permis des observations détaillées supplémentaires.

Comme celles de Jupiter et Saturne, l' atmosphère de Neptune est composée principalement d' hydrogène et d' hélium ainsi que de traces d' hydrocarbures et peut-être d' azote, bien qu'elle contienne une proportion plus élevée de " glaces " au sens astrophysique, c'est-à-dire de substances volatiles telles que l' eau, l' ammoniac et le méthane. Cependant, comme Uranus, son intérieur est principalement composé de glaces et de roches, d'où leur nom de " géantes de glaces ". Par ailleurs, le méthane est partiellement responsable de la teinte bleue de l'atmosphère de Neptune, bien que l'origine exacte de ce bleu azur reste encore inexpliquée. De plus, contrairement à l'atmosphère brumeuse et relativement sans relief d'Uranus, l'atmosphère de Neptune présente des conditions météorologiques actives et visibles. Par exemple, au moment du survol de en 1989, l'hémisphère sud de la planète présentait une Grande Tache sombre comparable à la Grande Tache rouge sur Jupiter. Ces conditions météorologiques sont entraînées par les vents les plus forts connus dans le Système solaire, atteignant des vitesses de 2 100 km/h. En raison de sa grande distance au Soleil, son atmosphère extérieure est l'un des endroits les plus froids du Système solaire, les températures au sommet des nuages approchant ().

La planète porte le nom de Neptune, dieu des mers dans la mythologie romaine, et a pour symbole astronomique ♆, une version stylisée du trident du dieu.

Neptune n'est pas visible à l' œil nu, ; il a donc fallu l'invention du télescope pour pouvoir l'observer. Pourtant, cette découverte se démarque de celle des autres planètes car elle est avant tout mathématique : elle est faite par le calcul à partir de la trajectoire et des caractéristiques d' Uranus. Ainsi, le télescope n'a ensuite servi qu'à la confirmation de la découverte.

Plusieurs astronomes, avant sa découverte au siècle, l'observent cependant sans pour autant noter qu'il s'agit d'une planète. Ainsi, les dessins astronomiques de Galilée montrent qu'il observe Neptune le alors qu'elle apparaît en conjonction avec Jupiter. La planète est alors répertoriée comme une simple étoile fixe. Il la remarque de nouveau dans le ciel un mois plus tard, le , et une étude de 2009 avance qu'il constate même qu'elle a bougé par rapport à une étoile voisine,. Ainsi, ce ne peut pas être une étoile fixe, mais Galilée ne tire aucune conclusion et ne l'évoque plus par la suite. Comme il pensait alors n'avoir observé qu'une étoile, il n'est pas crédité de sa découverte. Neptune est également observée par Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande (1732 - 1807) en 1795 et par John Herschel, fils de William Herschel, qui a auparavant découvert Uranus, en 1830, sans qu'ils ne notent non plus rien de particulier, la prenant aussi pour une étoile.

Les mathématiciens commencent dès 1788 à observer que la planète Uranus, récemment découverte, ne présente pas une orbite semblant se conformer aux modèles existants. Aussi, plus le temps passe et plus l'erreur entre la position annoncée de l'astre et celle relevée augmente. Jean-Baptiste Joseph Delambre tente d'expliquer les anomalies en ajoutant l' influence gravitationnelle de Jupiter et Saturne dans ses calculs. Ses tables sont alors plus précises, mais ne permettent toujours pas de prévoir le mouvement de la planète à long terme,. En 1821, l'astronome français Alexis Bouvard publie de nouvelles tables en utilisant 17 observations étalées sur les 40 années écoulées depuis sa découverte pour tenter, en vain, d'expliquer l'orbite d'Uranus,. Des observations ultérieures révèlent des écarts substantiels par rapport aux tables, conduisant Bouvard à émettre l'hypothèse qu'un corps inconnu perturberait l'orbite par interaction gravitationnelle.

Lors d'une réunion de la British Science Association, George Biddell Airy rapporte que les tables de Bouvard sont erronées de l'ordre d'une minute de degré. Principalement deux hypothèses s'opposent alors : celle de Bouvard sur l'existence d'une autre planète encore inconnue, qui pourrait affecter les mouvements d'Uranus, et celle d'une remise en cause de la loi universelle de la gravitation, proposée par Airy - selon lui, la loi de gravitation perdrait de sa validité au fur et à mesure que l'on s'éloigne du Soleil,. Cependant, l'existence d'une nouvelle planète trans-uranienne fait consensus pour la plupart des astronomes pour expliquer les perturbations du mouvement d'Uranus,.

Étudiant à Cambridge, John Couch Adams trouve le le rapport d'Airy concernant le problème de l'orbite d'Uranus et est intéressé par la question. En 1843, une fois ses études finies, il se met au travail et s'appuie sur la loi de Titius-Bode pour obtenir une première approximation de la distance de cette nouvelle planète au Soleil,,. Dans la mesure où la plupart des planètes - sauf Mercure - possèdent une orbite faiblement excentrique, il suppose également que son orbite est circulaire afin de simplifier les calculs. Il termine ses travaux deux ans plus tard, en ayant déterminé la position de Neptune avec une erreur de moins de deux degrés à la position réelle, mais il lui faut encore confirmer par observation,. James Challis, directeur de l'observatoire de Cambridge, le renvoie à l' astronome royal Sir George Biddell Airy. Celui-ci émet dans un premier temps des doutes sur les travaux de son jeune collègue,,.

Parallèlement, en France, François Arago - alors directeur de l' observatoire de Paris - encourage le mathématicien Urbain Le Verrier, spécialisé en mécanique céleste, à déterminer les caractéristiques de cette huitième planète. Il commence ses travaux sur Uranus en 1845 et, ignorant totalement ceux d'Adams, utilise une méthode différente et indépendante,, puis publie ses premiers résultats le dans Premier mémoire sur la théorie d'Uranus, puis dans Recherche sur les mouvements d'Uranus le .

Airy, remarquant les travaux de l'astronome français, fait le parallèle avec ceux d'Adams et entre en contact avec Le Verrier. Ce dernier lui demande à son tour d'effectuer les recherches de la planète à l'aide des calculs qu'il vient de publier, mais Airy refuse. Finalement, sous la pression de George Peacock, Airy demande à James Challis le d'entreprendre la recherche du nouvel astre au télescope. Adams, informé par le directeur de Cambridge, fournit de nouvelles coordonnées à Challis, en précisant que l'objet serait de magnitude 9, mais Airy propose à Challis d'observer une large portion du ciel et jusqu'à une magnitude 11. Cette méthode demande à Challis beaucoup plus de temps d'observation, d'autant plus qu'il ne dispose pas de cartes de la zone à observer fiables. Challis commence ses recherches le puis parcourt le ciel en août et en septembre, sans réussir à l'identifier,.

Perturbations d'Uranus dues à la présence de Neptune (non à l'échelle).

Le Verrier communique ses résultats définitifs à l' Académie des sciences le . Devant le peu d'enthousiasme des astronomes français, il décide de faire alors appel à l'une de ses connaissances, l'astronome prussien Johann Gottfried Galle, de l'observatoire de Berlin,. Heinrich d'Arrest, étudiant à l'observatoire, suggère à Galle de comparer une carte du ciel récemment dessinée dans la région de l'emplacement prédit par Le Verrier avec le ciel actuel, pour rechercher le déplacement caractéristique d'une planète, par opposition à une étoile,.

Le , Galle reçoit par lettre la position de la planète. Il découvre Neptune le soir même, en pointant son télescope à l'endroit indiqué ; elle se trouve alors à seulement un degré de l'emplacement calculé par Le Verrier,. Il l'observe à nouveau le lendemain, pour vérifier si l'astre a bien bougé, avant de confirmer qu'il s'agit bien de la planète recherchée,. Triton, son plus gros satellite naturel, est découverte par William Lassell 17 jours après Neptune,.

Outre-Manche, la déception est grande. Challis, en revoyant ses notes, découvre qu'il a observé Neptune deux fois, les 4 et , mais ne l'a pas reconnue comme une planète car il lui manquait une carte stellaire à jour et il était distrait par son travail simultané sur les observations de comètes,. Par ailleurs, une vive rivalité nationaliste se lance entre les Français et les Britanniques afin d'attribuer la paternité de la découverte. Les Britanniques avancent les papiers d'Adams tandis que les Français réfutent en rappelant que seule une publication officielle peut valider la découverte, et refusent par principe que le nom d'Adams figure à côté de celui de Le Verrier dans les livres d'histoire. En , Adams et Le Verrier se rencontrent pour la première fois à la British Association for the Advancement of Science et entretiennent par la suite une relation amicale.

Finalement, un consensus international apparaît pour que Le Verrier et Adams aient un crédit conjoint. Cependant, depuis 1966, Dennis Rawlins remet en question la prétention d'Adams à la co-découverte et la question est réévaluée par les historiens avec le retour en 1998 des " Neptune papers " à l' Observatoire royal de Greenwich. Après étude des documents, le compte rendu suggère que " Adams ne mérite pas le même crédit que Le Verrier pour la découverte de Neptune. Ce crédit appartient uniquement à la personne qui a réussi à la fois à prédire la position de la planète et à convaincre les astronomes de la rechercher ".

Neptune, dieu des mers, armé de son trident caractéristique (musée du Louvre).

Peu de temps après sa découverte, Neptune est simplement appelée " la planète extérieure à Uranus " ou encore " planète Le Verrier ". La première suggestion de nom vient de Johann Galle, qui propose le nom " Janus ", du dieu romain des commencements et des fins, des choix et des portes,. En Angleterre, Challis propose le nom d'" Oceanus ", un Titan fils d' Ouranos (équivalent grec d'Uranus),.

Revendiquant le droit de nommer sa découverte, Le Verrier propose rapidement le nom " Neptune " pour cette nouvelle planète, tout en affirmant faussement que cela a été officiellement approuvé par le Bureau des longitudes,. En , il change d'avis et cherche à nommer la planète " Le Verrier ", de son nom, ayant le soutien fidèle du directeur de l'observatoire, François Arago. Cette suggestion rencontre cependant une vive résistance hors de France. Les almanachs français réintroduisent le nom " Herschel " pour Uranus, d'après le découvreur de cette planète, Sir William Herschel, et " Leverrier " pour la nouvelle planète.

Wilhelm von Struve se prononce en faveur du nom " Neptune " le à l' Académie des sciences de Saint-Pétersbourg,. Aussi, " Neptune " devient rapidement le nom internationalement accepté. Dans la mythologie romaine, Neptune est le dieu de la mer, identifié au dieu grec Poséidon. La demande d'un nom mythologique est par ailleurs en accord avec la nomenclature des autres planètes qui sont toutes nommées d'après la mythologie romaine,.

La plupart des langues utilisent aujourd'hui une variante du nom " Neptune " pour la planète. Dans les langues chinoises, en vietnamien, en japonais et en coréen, le nom de la planète est traduit par " étoile du roi de la mer " (海王星). En grec moderne, la planète a pour nom " Poséidon " (Ποσειδώνας / Poseidónas ). En hébreu, רהב (), du nom d'un monstre marin mythique mentionné dans le Livre des Psaumes, est sélectionné comme nom officiel de la planète lors d'un vote organisé par l' Académie de la langue hébraïque en 2009 - même si le nom נפטון () reste couramment utilisé. Finalement, en maori, nahuatl et gujarati, la planète prend respectivement les noms du dieu maori de la mer Tangaroa, du dieu de la pluie Tlāloc et du dieu hindou de l'océan Varun.

Dessin du Système solaire par Percival Lowell en 1903.

Neptune est la seule des huit planètes connues à avoir été découverte par le calcul mathématique plutôt que par l'observation empirique. Contrairement aux sept autres planètes, Neptune n'est jamais visible à l' œil nu : sa magnitude apparente se situe entre 7,6 et 8,0 et en fait un astre environ quatre fois moins brillant que les plus pâles étoiles visibles à l'œil nu dont la magnitude apparente est de 6,. Elle n'apparaît comme un disque bleu-vert qu'à travers un télescope.

Durant le siècle et le début du , les astronomes pensent qu'Uranus et Neptune sont des planètes telluriques. En 1909, les scientifiques croient observer, dans le spectre de Neptune, la bande verte caractéristique d'une présence de la chlorophylle, et l'hypothèse de la vie végétale sur cette planète est émise. On s'aperçoit cependant quelques années plus tard que cette bande provient en réalité de l'emploi de plaques orthochromatiques.

À la fin du siècle, il est suggéré que les irrégularités observées dans le mouvement d'Uranus et de Neptune découlent de la présence d'une autre planète encore plus éloignée. Après des recherches approfondies, Pluton est découverte le au point de coordonnées fourni par les calculs de William Henry Pickering et Percival Lowell pour la . Cependant, la nouvelle planète est trop lointaine pour générer les irrégularités observées dans le mouvement d'Uranus, tandis que celles observées pour Neptune découlaient d'une erreur dans l'estimation de la masse de la planète (qui a été identifiée avec la mission de ). La découverte de Pluton est donc plutôt fortuite. En raison de sa grande distance, la connaissance de Neptune reste faible au moins jusqu'en 1949, quand Gerard Kuiper découvre sa deuxième lune Néréide. Dans les années 1970 et 1980, des indices sont obtenus sur la présence probable d' anneaux planétaires ou au moins de fragments autour de Neptune. En 1981, une équipe menée par Harold Reitsema observe un troisième de ses satellites, Larissa,.

Depuis sa découverte en 1846 jusqu'à la découverte de Pluton en 1930, Neptune était la planète la plus éloignée connue. Avec cette découverte, Neptune devient l'avant-dernière planète, sauf pour une période de 20 ans entre 1979 et 1999, lorsque l'orbite elliptique de Pluton faisait qu'elle était plus proche du Soleil que Neptune,,. Finalement, la découverte de la ceinture de Kuiper en 1992 conduit de nombreux astronomes à débattre de la question de Pluton et de savoir si elle doit toujours être considérée comme une planète ou comme intégrée à la ceinture de Kuiper,. En 2006, l' Union astronomique internationale définit le mot " planète " pour la première fois, reclassant Pluton comme " planète naine " et faisant de Neptune à nouveau la planète la plus éloignée du Soleil,.

Comparaison de taille entre Neptune et la Terre.

D'une masse de 1,024 × 10 ²⁶ kg, Neptune est un corps intermédiaire entre la Terre et les géantes gazeuses comme Jupiter ou Saturne. En effet, la masse neptunienne est 17 fois plus importante que celle de la Terre mais 1/ de la masse jovienne,,. Le rayon équatorial de la planète est de 24 764 km, environ quatre fois celui de la Terre,. Sa gravité à 1 est de 11,15 ,, soit 1,14 fois la gravité de surface sur Terre, surpassée seulement par Jupiter dans le Système solaire.

Du fait de la compression gravitationnelle, Neptune est plus petite qu' Uranus (49 528 km de diamètre pour Neptune, contre 51 118 km pour Uranus) car elle est plus massive que cette dernière (Uranus possède une masse de ),.

Par ailleurs, Neptune et Uranus sont souvent considérées comme une sous-classe des planètes géantes, appelées " géantes de glaces " en raison de leur taille plus petite et de leur plus forte concentration de substances volatiles par rapport à Jupiter et Saturne. Dans le cadre de la recherche d' exoplanètes, Neptune est utilisée comme métonymie : les corps découverts ayant une masse similaire sont en effet qualifiés de " Neptunes ", par exemple les Neptune chauds ou froids,.

Composition de Neptune :
1 - haute atmosphère ;
2 - atmosphère composée de gaz d'hélium, d'hydrogène et de méthane ;
3 - manteau composé de glaces d'eau, d'ammoniac et de méthane ;
4 - noyau rocheux.

La structure interne de Neptune serait similaire à celle d'Uranus. Aussi, bien que sa densité soit trois fois plus faible que celle de la Terre, il s'agit de la planète géante la plus dense du Système solaire. Cela implique qu'un plus large pourcentage de son intérieur est composé de glaces fondues et de matériaux rocheux. Ainsi, elle possède probablement un noyau solide composé de fer, de nickel et de silicates, d'une masse d'environ 1,2 fois celle de la Terre,. La pression au centre serait d'environ 8 Mbar (800 GPa) - environ deux fois plus élevée qu'au centre de la Terre - et la température d'environ 8 100 K (7 826,85 °C) - soit plus que celle régnant dans le noyau interne terrestre et à la surface du Soleil,.

Au-dessus de ce noyau, à l'instar d'Uranus, Neptune pourrait présenter une composition assez uniforme (différentes glaces, hydrogène et hélium) et non pas une structure " en couches " comme Jupiter et Saturne. Cependant, plusieurs modèles actuels de la structure d'Uranus et Neptune proposent l'existence de trois couches : un cœur rocheux, une couche médiane allant de glacée à liquide et formée d'eau, de méthane et d'ammoniac, et une atmosphère d'hydrogène et d'hélium, bien que la réalité puisse être plus complexe.

En 1981, des études théoriques et des expériences réalisées par compression laser conduisent Marvin Ross, du laboratoire national Lawrence Livermore, à proposer que cette couche soit totalement ionisée et que le méthane y soit pyrolysé en carbone sous forme de métal ou de diamant. Le méthane se décompose en carbone et en hydrocarbures. Ensuite, la précipitation du carbone libère de l'énergie - énergie potentielle gravitationnelle convertie en chaleur - entraînant des courants de convection qui libèrent les hydrocarbures dans l'atmosphère. Ce modèle expliquerait la présence d'hydrocarbures divers dans l'atmosphère de Neptune,.

En 2017, de nouvelles expériences simulant les conditions présumées régner vers 10 000 km sous la surface d'Uranus et de Neptune viennent conforter ce modèle en produisant des diamants de taille nanométrique. Ces conditions de hautes température et pression ne peuvent pas être maintenues plus d'une nanoseconde sur Terre mais, dans les conditions régnant dans les atmosphères de Neptune ou d'Uranus, les nano-diamants auraient le temps de croître pour donner des pluies de diamants,,. Il est également supposé que ce type de pluie de diamants se produise sur Jupiter et Saturne. Aussi, le sommet du manteau peut être un océan de carbone liquide où les " diamants " solides flottent,,.

Le manteau équivaut à entre 10 et 15 masses terrestres et est riche en eau, en ammoniac et en méthane. Comme il est d'usage en science planétaire, ce mélange est qualifié de glacé même s'il s'agit d'un fluide chaud et dense. Ce fluide, qui a une conductivité électrique élevée, est parfois appelé océan eau-ammoniac. Le manteau peut être constitué d'une couche d'eau ionique dans laquelle les molécules d'eau se décomposent en ions hydrogène et oxygène, et plus profondément en eau superionique, dans laquelle l'oxygène cristallise mais les ions hydrogène flottent librement dans le réseau d'oxygène.

Quatre images prises à quatre heures d'intervalle chacune par Hubble (Wide Field Camera 3 ).

Le climat varié de Neptune par rapport à Uranus est en partie dû à sa chaleur interne plus élevée. Les régions supérieures de la troposphère de Neptune atteignent une température basse de 55 K (−218,15 °C). À une profondeur où la pression atmosphérique est égale à (), la température est de 72 K (−201,15 °C). Plus profondément à l'intérieur des couches de gaz, la température augmente de façon constante.

Comme pour Uranus, la source de ce réchauffement est inconnue. Cependant, l'écart est plus grand sur Neptune : si Uranus rayonne 1,1 fois plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil, Neptune rayonne environ 2,61 fois plus d'énergie qu'elle n'en reçoit,,. Ainsi, même si Neptune se trouve 50 % plus loin du Soleil qu'Uranus et ne reçoit donc que 40 % de sa lumière solaire, sa chaleur interne est suffisante pour générer les vents planétaires les plus rapides du Système solaire.

Selon les propriétés thermiques de son intérieur, la chaleur résultante de la formation de la planète peut être suffisante pour expliquer ce flux de chaleur actuel, bien qu'il soit difficile d'expliquer simultanément le manque de chaleur interne d' Uranus tout en observant la similitude apparente entre les deux planètes. Il est aussi possible que les activités atmosphériques sur les deux géantes glacées soient plus dépendantes de l' irradiation solaire que de la quantité de chaleur s'échappant de leur intérieur.

Or, la température de Neptune est loin d'être stabilisée. Grâce à près d'une centaine d'images prises avec le Très Grand Télescope, une équipe de chercheurs obtient ainsi des résultats non explicables par la théorie actuelle. D'une part, entre 2003 et 2018, la température moyenne aurait baissé de 8 °C, en dépit de l'arrivée de l'été austral. D'autre part, un réchauffement rapide est constaté au pôle Sud de Neptune de 2018 à 2020, avec près de 11 °C d'augmentation durant ces deux seules années,.

Image composite de lumière visible et infrarouge de Neptune, montrant des bandes de méthane (en rouge) dans son atmosphère. Par ailleurs, on voit quatre de ses lunes : Protée, Larissa, Galatée et Despina (par Hubble).

L'atmosphère de Neptune, épaisse de plus de 8 000 km, est composée en volume d'environ 80 % d' hydrogène et de 19 % d' hélium avec de l'ordre de 1,5 % de méthane CH ₄- le fait que la somme fasse plus de 100 % est dû aux incertitudes sur ces proportions. Des traces d' ammoniac (NH ₃), d' éthane (C ₂H ₆) et d' acétylène (C ₂H ₂) ont également été détectées. Son atmosphère forme environ 5 % à 10 % de sa masse et représente 10 % à 20 % de son rayon.

La couleur bleue de Neptune provient principalement du méthane qui absorbe la lumière dans les longueurs d'onde du rouge. En effet, des bandes d'absorption importantes de méthane existent à des longueurs d'onde du spectre électromagnétique supérieures à 600 nm.

L'atmosphère de Neptune est divisée en deux régions principales : la basse troposphère, où la température diminue avec l'altitude, et la stratosphère, où la température augmente avec l'altitude. La frontière entre les deux, la tropopause, se situe à une pression de 0,1 bar (10 kPa). La thermosphère vers les pressions proches de 10 stratosphère cède ensuite la place à la ⁻⁵ à 10 −4 bar (1 à 10 Pa) puis passe progressivement à l' exosphère.

Les modèles suggèrent que la troposphère de Neptune est entourée de nuages de compositions variables selon l'altitude. Les nuages de niveau supérieur se trouvent à des pressions inférieures à un bar, où la température permet au méthane de se condenser. Pour des pressions comprises entre un et cinq bars (100 et 500 kPa), ce sont des nuages d'ammoniac et de sulfure d'hydrogène qui se formeraient. Au-dessus d'une pression de cinq bars, les nuages peuvent être constitués d'ammoniac, de sulfure d'ammonium, d'hydrogène sulfuré et d'eau. Plus profondément, vers 50 bars et là où la température atteint 0 °C, il serait possible de trouver des nuages de glace d'eau.

Des nuages de haute altitude sur Neptune ont été observés, projetant des ombres sur le pont nuageux opaque en dessous. Il existe également des bandes nuageuses de haute altitude qui entourent la planète à une latitude constante. Ces bandes circonférentielles ont des largeurs de 50 et 150 km et se situent environ 50 et 110 km au-dessus du pont nuageux. Ces altitudes correspondent à la troposphère, là où les phénomènes climatiques se produisent.

Les images de Neptune suggèrent que sa stratosphère inférieure est trouble en raison de la condensation de produits de la photolyse ultraviolette du méthane, comme l' éthane et l' éthyne,. La stratosphère abrite également des traces de monoxyde de carbone et de cyanure d'hydrogène. La stratosphère de Neptune est plus chaude que celle d'Uranus en raison de sa concentration élevée en hydrocarbures.

Pour des raisons qui restent obscures, la thermosphère est à une température anormalement élevée d'environ 750 K (476,85 °C), la planète étant trop loin du Soleil pour que cette chaleur soit générée par rayonnement ultraviolet,. Le mécanisme de chauffage pourrait être l'interaction atmosphérique avec les ions dans le champ magnétique de la planète. Cela pourrait également être le résultat d' ondes de gravité qui se dissipent dans l'atmosphère. La thermosphère contient des traces de dioxyde de carbone et d'eau, qui peuvent avoir été déposées à partir de sources externes telles que les météorites et la poussière,. Une ionosphère constituée de plusieurs couches a également été découverte entre 1 000 et 4 000 km au-dessus du niveau 1 bar.

La température mesurée dans les couches les plus supérieures de l'atmosphère est de l'ordre de (−218 ), moyenne la plus basse mesurée sur une planète du Système solaire, après Uranus,

Pendant de nombreuses années, une différence marquée de couleur entre les atmosphères d'Uranus et de Neptune a suscité un questionnement dans la communauté scientifique. En , une publication propose une explication : l'image publiée par la NASA après le survol de était traitée pour augmenter la couleur bleue, dans le but de faire ressortir les nuages et les détails de son atmosphère, mais cette information s'est perdue. De nouvelles mesures du spectre de Neptune provenant du télescope spatial Hubble et du Very Large Telescope indiquent que les atmosphères des deux planètes seraient similaires et que les deux planètes partagent la même couleur à quelques variations près.

Le climat sur Neptune est caractérisé par d'importants systèmes de tempêtes, avec des vents dépassant les 2 000 km/h (environ 550 m/s), soit presque un flux supersonique dans l'atmosphère de la planète - où la vitesse du son est deux fois plus grande que sur Terre. Ces vents sont par ailleurs les plus rapides du Système solaire. En suivant le mouvement des nuages persistants, il a été observé que la vitesse du vent varie de 20 m/s lorsqu'ils vont vers l'est à 325 m/s lorsqu'ils vont vers l'ouest. Au sommet des nuages, les vents dominants varient en vitesse de 400 m/s le long de l'équateur jusqu'à 250 m/s aux pôles. La plupart des vents sur Neptune se déplacent dans une direction opposée à la rotation de la planète. Le schéma général des vents montre également une rotation prograde aux latitudes élevées par rapport à une rotation rétrograde aux latitudes faibles. Cette différence de direction d'écoulement serait une sorte d' effet de peau et non le résultat de processus atmosphériques plus profonds.

Neptune diffère grandement d'Uranus par son niveau typique d'activité météorologique. En effet, il n'a été observé aucun phénomène comparable sur Uranus d'après les observations de en 1986.

L'abondance de méthane, d'éthane et d' acétylène à l'équateur de Neptune est 10 à 100 fois supérieure à celle des pôles. Ceci est interprété comme une preuve de phénomènes similaires à une remontée d'eau à l'équateur provoquée par les vents puis d'une plongée d'eau près des pôles. En effet, la photochimie ne peut sinon pas expliquer la distribution sans circulation méridienne.

En 2007, il est découvert que la troposphère supérieure au pôle sud de Neptune est environ 10 degrés plus chaude que le reste de son atmosphère, qui a pour température moyenne environ 73 K (−200,15 °C). Le différentiel de température est suffisant pour permettre au méthane, qui est figé ailleurs dans la troposphère, de s'échapper dans la stratosphère près du pôle. Ce point chaud relatif est dû à l' inclinaison axiale de Neptune, celle-ci exposant le pôle sud au Soleil pendant le dernier quart de l'année de Neptune, soit environ 40 années terrestres. Au fur et à mesure que Neptune se déplace lentement vers le côté opposé du Soleil, le pôle sud devient assombri et le pôle nord illuminé, ce qui provoque le déplacement de ce point chaud vers le pôle nord.

En raison des changements saisonniers, la planète entrant dans son printemps dans son hémisphère sud, les bandes nuageuses de l'hémisphère sud de Neptune augmentent en taille et en albédo. Cette tendance est observée pour la première fois en 1980, et devrait durer jusque dans les années 2020, du fait des saisons qui durent quarante ans sur Neptune en raison de sa longue période de révolution.

Lors du passage de en 1989, la marque la plus distinctive de la planète était la " Grande Tache sombre ", qui présentait à peu près la moitié de la taille de la " Grande Tache rouge " de Jupiter. Cette tache était un gigantesque anticyclone couvrant 13 000 × 6 600 km qui pouvait se déplacer à plus de 1 000 km/h,.

La Grande Tache sombre générait de gros nuages blancs, juste en dessous de la tropopause. Contrairement aux nuages de l'atmosphère terrestre qui sont composés de cristaux de glace d'eau, ceux de Neptune sont constitués de cristaux de méthane. Aussi, tandis que les cirrus sur Terre se forment et se dispersent ensuite en quelques heures, ceux de la Grande Tache étaient encore présents après 36 heures (soit deux rotations de la planète).

La Grande Tache sombre (en haut), le Scooter (nuage blanc au milieu), et la Petite Tache sombre (en bas). Le contraste a ici été exagéré (1989).

En , le télescope spatial Hubble détecte qu'elle a complètement disparu, indiquant aux astronomes qu'elle avait été recouverte ou qu'elle s'était dissipée,. La persistance des nuages l'accompagnant prouve que certaines taches anciennes peuvent subsister sous la forme de cyclones. Toutefois, une tache presque identique était alors apparue dans l'hémisphère nord de Neptune. Cette nouvelle tache, appelée la Grande tache sombre du Nord (NGDS), est restée visible pendant plusieurs années. En 2018, une nouvelle tache similaire a été détectée par Hubble,.

Le Scooter est un groupe de nuages blancs plus au sud de la Grande Tache sombre. Ce surnom est apparu pour la première fois au cours des mois qui ont précédé le survol de en 1989 car il avait alors été observé qu'il se déplaçait à des vitesses plus rapides que la Grande Tache sombre,. La Petite Tache sombre est un cyclone encore plus au sud, la deuxième tempête la plus intense observée lors du survol de 1989. Sur les premières images, elle est complètement sombre mais à mesure que s'approchait de la planète, un noyau lumineux s'est développé et peut être vu dans la plupart des images à haute résolution. Ces deux taches avaient également disparu lors de l'observation de 1994 par Hubble,.

Ces taches sombres se produisent dans la troposphère à des altitudes plus basses que les nuages plus brillants, de sorte qu'elles apparaissent comme des trous dans les ponts de nuages supérieurs. Comme ce sont des caractéristiques stables qui peuvent persister pendant plusieurs mois, il est supposé qu'elles ont des structures de tourbillon. Les nuages de méthane plus brillants et persistants qui se forment près de la tropopause sont souvent associés à des taches sombres. Les taches sombres peuvent se dissiper lorsqu'elles migrent trop près de l'équateur ou éventuellement par un autre mécanisme inconnu.

La magnétosphère de Neptune ressemble à celle d'Uranus, avec un champ magnétique fortement incliné de 47° par rapport à son axe de rotation et décalé d'au moins 0,55 rayon du centre physique de la planète (soit environ 13 500 km).

Avant l'arrivée de Voyager 2 sur Neptune, il était supposé que la magnétosphère inclinée d'Uranus était le résultat de sa rotation sur le côté. Cependant, en comparant les champs magnétiques des deux planètes, il est à présent supposé que cette inclinaison extrême peut être caractéristique des flux magnétiques provenant de l'intérieur des planètes et ne résulte pas de son décalage physique ou d'une inversion de polarité. Ce champ serait alors généré par des mouvements de fluide convectif dans une fine couche sphérique de liquides électriquement conducteurs (probablement une combinaison d'ammoniac, de méthane et d'eau), créant un effet dynamo. Cependant, ses caractéristiques suggèrent qu'il pourrait être généré par un mécanisme différent que ceux de la Terre, Jupiter ou Saturne.

Le champ présente une période de rotation de 16,11 heures. La composante dipolaire du champ magnétique à l'équateur magnétique de Neptune est d'environ 14 microteslas (0,14 ). Le moment magnétique dipolaire de Neptune est d'environ 2,2 (soit 14 , où Rn est le rayon de Neptune). Le champ magnétique de Neptune a une géométrie complexe qui comprend des contributions relativement importantes de composants non dipolaires, y compris un moment quadripolaire fort qui peut dépasser le moment dipolaire en intensité. À l'inverse, des planètes comme la Terre, Jupiter et Saturne n'ont que des moments quadripolaires relativement faibles et leurs champs sont moins inclinés par rapport à l'axe polaire. Le grand moment quadripolaire de Neptune peut être le résultat de son décalage par rapport au centre de la planète et des contraintes géométriques du générateur dynamo du champ,. Par ailleurs, des aurores polaires sont découvertes sur la planète par .

L' arc de choc (" bow shock ") de Neptune - là où la magnétosphère commence à affecter le vent solaire - se produit à une distance de 34,9 fois le rayon de la planète. La magnétopause - là où la pression de la magnétosphère contrebalance le vent solaire - se situe à une distance de 23 à 26,5 fois le rayon de Neptune. La queue de la magnétosphère s'étend jusqu'à au moins 72 fois le rayon de Neptune, et probablement beaucoup plus loin.

Le demi-grand axe entre Neptune et le Soleil est de 4,5 milliards de kilomètres (environ 30,1 unités astronomiques) et elle complète une orbite en moyenne tous les 164,79 ± 0,1 ans. La distance au périhélie est de 29,81 au et de 30,33 au à l' aphélie, ce qui correspond à une excentricité orbitale de 0,008 678. Aussi, l'orbite de Neptune est inclinée de 1,77° par rapport à celle de la Terre et au plan de l' écliptique.

Le , Neptune termine sa première orbite complète depuis sa découverte en 1846,. Cependant, en raison du mouvement du Soleil par rapport au barycentre du Système solaire, Neptune n'était pas au à la position où elle avait été découverte par rapport au Soleil. Ainsi, dans le système de coordonnées héliocentrique usuel, la longitude de découverte a été atteinte le ,,.

L'inclinaison axiale de Neptune est de 28,32°, ce qui est similaire aux inclinaisons de la Terre (23°) et de Mars (25°). En conséquence, Neptune subit les mêmes changements saisonniers que ceux connus sur Terre. La longue période orbitale de Neptune signifie toutefois que ces saisons durent quarante années terrestres, la planète étant dans les années 2020 à son printemps pour l'hémisphère sud.

Son jour sidéral est d'environ 16 heures 7 minutes, défini grâce à la période de rotation du champ magnétique de la planète,. En effet, quelque temps avant son survol de la planète, détecte à intervalles réguliers des ondes radios, signes de son champ magnétique. Ce dernier étant engendré par des courants électriques internes à la planète, il a été déduit que la période de rotation interne était égale à l'intervalle de temps séparant ces bouffées,. Cette rotation induit un aplatissement de la planète : le rayon polaire est de 24 341 km tandis que le rayon équatorial vaut 24 764 km (niveau de pression à 1 ).

Cependant, Neptune n'étant pas un corps solide, son atmosphère subit une rotation différentielle. Ainsi, sa zone équatoriale tourne avec une période d'environ 18 heures tandis que la période de rotations aux régions polaires est de 12 heures. Cette rotation différentielle est la plus prononcée de toutes les planètes du Système solaire et se traduit par un fort cisaillement du vent en latitude.

Les résonances orbitales majeures dans la ceinture de Kuiper causées par Neptune. On observe ceux en résonances 2:3 (plutinos), la ceinture des cubewano non résonnants et ceux en résonance 1:2 (twotinos).

L'orbite de Neptune a un fort impact sur la région située au-delà, connue sous le nom de ceinture de Kuiper. Celle-ci est un anneau de petits corps glacés, similaire à la ceinture d'astéroïdes mais beaucoup plus grand, s'étendant depuis l'orbite de Neptune à 30 au à environ 55 au du Soleil,. De la même manière que la gravité de Jupiter domine la ceinture d'astéroïdes, façonnant sa structure, la gravité de Neptune domine la ceinture de Kuiper. Au cours de l' évolution du Système solaire, certaines régions de la ceinture de Kuiper ont été déstabilisées par la gravité de Neptune, créant des lacunes dans la structure de la ceinture de Kuiper - par exemple, dans la région entre 40 et 42 au.

Des résonances orbitales se produisent lorsque la fraction formée par la période orbitale de Neptune et celle de l'objet est un nombre rationnel, tel que 1:2 ou 3:4. La résonance la plus peuplée de la ceinture de Kuiper, avec plus de 200 objets connus, est la résonance 2:3. Les objets dans cette résonance effectuent deux orbites autour du Soleil pour trois de Neptune et sont connus sous le nom de plutinos, car le plus grand des objets connus de la ceinture de Kuiper, Pluton, en fait partie. Bien que Pluton traverse régulièrement l'orbite de Neptune, la résonance 2:3 garantit que les deux objets ne peuvent jamais entrer en collision. Les résonances 3:4, 3:5, 4:7 et 2:5 sont moins peuplées en comparaison.

Neptune possède au moins une vingtaine de troyens occupant les deux points de Lagrange stables L ₄ et L ₅ du système Soleil-Neptune, l'un menant et l'autre traînant Neptune sur son orbite. Les astéroïdes troyens de Neptune peuvent être considérés comme étant en résonance 1:1 avec Neptune. Certains troyens sont remarquablement stables sur leurs orbites et se sont probablement formés au même moment que Neptune plutôt que capturés.

Simulation du modèle de Nice montrant les planètes extérieures et la ceinture de Kuiper :
1. avant que Jupiter et Saturne n'atteignent une résonance de 2:1 ;
2. après la diffusion vers l'intérieur des objets de la ceinture de Kuiper à la suite du déplacement orbital de Neptune ;
3. après éjection des corps dispersés de la ceinture de Kuiper par Jupiter.

La formation des géantes de glaces, Neptune et Uranus, s'avère difficile à modéliser avec précision. Les modèles actuels suggèrent que la densité de matière dans les régions externes du Système solaire est trop faible pour tenir compte de la formation de si grands corps à partir de la méthode traditionnellement acceptée d' accrétion du noyau, aussi appelée modèle d'accrétion de cœur. Ainsi, diverses hypothèses ont été avancées pour expliquer leur apparition.

La première est que les géantes de glaces n'ont pas été formées par l'accrétion du noyau, mais à partir d'instabilités dans le disque protoplanétaire d'origine qui ont ensuite vu leur atmosphère soufflée par le rayonnement d'une association OB massive à proximité.

Une autre est qu'elles se sont formées plus près du Soleil, où la densité de matière était plus élevée, puis qu'elles ont ensuite réalisé une migration planétaire vers leurs orbites actuelles après le retrait du disque protoplanétaire gazeux. Cette hypothèse de migration après formation est maintenant privilégiée en raison de sa capacité à mieux expliquer l'occupation des populations de petits objets observées dans la région trans-neptunienne,. Le courant le plus largement accepté des explications sur les détails de cette hypothèse est connu sous le nom de modèle de Nice, qui explore l'effet d'une migration de Neptune et des autres planètes géantes sur la structure de la ceinture de Kuiper,,.

Triton, satellite naturel de Neptune, et d'autres satellites qui orbitent près des anneaux. Image prise en ultra-rouge par le télescope spatial James-Webb en 2022.

Neptune possède 14 satellites naturels connus,.

Le plus massif est Triton, découvert par William Lassell 17 jours seulement après la découverte de Neptune, le ,. Il est le par distance croissante à cette dernière et comprend plus de 99,5 % de la masse en orbite autour de la planète,, ce qui fait de lui le seul suffisamment massif pour subir une compression gravitationnelle suffisante pour qu'il soit sphéroïdal. Par ailleurs, son diamètre d'un peu plus de 2 700 km en fait le satellite naturel du Système solaire par taille décroissante - et un astre plus gros que Pluton,.

C'est également le seul gros satellite connu du Système solaire à avoir une orbite rétrograde - c'est-à-dire inverse au sens de rotation de sa planète -, ce qui suggère qu'il est une ancienne planète naine issue de la ceinture de Kuiper capturée par Neptune,. Triton orbite autour de Neptune en 5 jours et 21 heures sur une trajectoire quasiment circulaire ayant un demi grand axe de 354 759 km. Il est suffisamment proche de Neptune pour être verrouillé dans une rotation synchrone et tourne lentement en spirale vers l'intérieur à cause de l' accélération par effet de marée. Il finira par se disloquer dans environ 3,6 milliards d'années quand il aura atteint sa limite de Roche.

Vue en couleurs réelles de Neptune avec Protée (en haut), Larissa (en bas à droite) et Despina (à gauche), depuis le télescope spatial Hubble.

L'inclinaison de son axe est de 156,865° sur le plan de Laplace du système, et jusqu'à 129,6° (-50,4°) sur le plan orbital de sa planète. Ceci lui confère des saisons très marquées tout au long de l'année neptunienne, longue de 164,79 années terrestres ; l'hémisphère sud a ainsi passé son solstice d'été en 2000. En 1989, Triton est l'objet le plus froid jamais mesuré dans le Système solaire, qui présente des températures estimées à 38 K (−235,15 °C),.

Néréide, le deuxième satellite de Neptune à être découvert, ne l'est qu'en 1949, soit plus d'un siècle après Triton,. Très irrégulière, elle est la troisième lune la plus massive du système neptunien et possède l'une des orbites les plus excentriques de tous les satellites du Système solaire - seulement dépassée par Bestla, un satellite de Saturne. Aussi, son excentricité orbitale de 0,751 lui donne une apoapside sept fois plus grande que sa périapside (distance minimale à Neptune),.

Avant l'arrivée de la sonde dans le système de la planète, une unique autre lune est découverte : Larissa, en 1981, grâce à une occultation d'étoile, ; cette troisième lune n'est cependant observée à nouveau que lors du survol de Neptune par la sonde spatiale.

Ensuite, l'analyse des photographies transmises par en 1989 permet de découvrir cinq nouveaux satellites : Naïade, Thalassa, Despina, Galatée et Protée,. Les quatre premiers, les plus internes, orbitent suffisamment près pour être situées dans les anneaux de Neptune. Protée, quant à elle, est une lune de forme irrégulière et remarquable car elle est de la taille maximale qu'un objet de sa densité peut atteindre sans être transformée en une forme sphérique par sa propre gravité. Bien que deuxième lune neptunienne la plus massive, elle ne représente que 0,25 % de la masse de Triton.

Cinq nouvelles lunes irrégulières sont découvertes entre 2002 et 2003, puis baptisées Psamathée, Halimède, Sao, Laomédie et Néso en février 2007. En 2013, la dernière lune découverte est la plus petite connue à ce jour, Hippocampe, est obtenue en combinant plusieurs images d' Hubble,. Parce que Neptune est le dieu romain de la mer, les lunes de Neptune sont nommées d'après des dieux marins inférieurs.

Les anneaux de Neptune pris par Voyager 2 . On note les trois principaux : Galle, Le Verrier et Adams.

Neptune possède un système d' anneaux planétaires, bien que beaucoup moins substantiel que celui de Saturne,. Les anneaux sont sombres et leur composition et leur origine sont incertaines : ils peuvent être constitués de particules de glace recouvertes de silicates, de poussières ou d'un matériau à base de carbone, ce qui leur donne très probablement une teinte rougeâtre.

William Lassell mentionne en premier l'existence des anneaux en 1846, cependant cela aurait pu être une aberration de la lumière. La première détection fiable d'un anneau est faite en 1968 mais passe inaperçue jusqu'en 1977, après la découverte des anneaux d'Uranus qui pousse les scientifiques à en chercher autour de Neptune. À partir de là, des preuves de la présence d'anneaux sont rapportées,. Lors d'une occultation stellaire en 1984, les anneaux obscurcissent une étoile lors de l'immersion mais pas lors de l'émersion, ce qui laisse alors à penser qu'ils pourraient posséder des lacunes,,.

Ce sont les images de Voyager 2 en 1989 qui permettent d'en révéler l'existence, qu'ils sont bien " entiers " et qu'il en existe plusieurs. L'un d'entre eux, l'anneau Adams, possède des " arcs " - c'est-à-dire des parties plus brillantes que le reste de l'anneau - qui sont nommés dans le sens antihoraire Liberté, Égalité (1 et 2 car il s'agit un arc double), Fraternité et Courage au moment de leur première observation lors de l'occultation stellaire ; les trois premiers noms ayant été nommés d'après la devise française par André Brahic.

Anneaux de Neptune avec plus de contraste, on observe les anneaux intermédiaires Lassell et Arago.

Les trois principaux anneaux sont Galle, à 41 900 km du centre de Neptune, Le Verrier, à 53 200 km, et Adams, à 62 932 km. Une faible extension vers l'extérieur de l'anneau Le Verrier est nommée Lassell. Cette dernière est délimitée à son bord extérieur par l'anneau Arago à 57 600 km. Le Verrier, Arago et Adams sont étroits avec des largeurs d'environ 100 km maximum tandis que Galle et Lassell, en revanche sont très larges - entre . Quatre petites lunes ont des orbites à l'intérieur du système d'anneaux : Naïade et Thalassa ont leurs orbites dans l'intervalle entre les anneaux de Galle et Le Verrier. Despina est juste à l'intérieur de l'anneau Le Verrier et Galatée est vers l'intérieur de l'anneau Adams. Par ailleurs, si l'existence des arcs était auparavant difficile à expliquer car les lois du mouvement prédisent que les arcs s'étaleraient en un anneau uniforme sur de courtes échelles de temps, les astronomes estiment maintenant que les arcs sont enfermés dans leur forme actuelle par les effets gravitationnels de Galatée,,.

Les anneaux de Neptune contiennent une grande quantité de poussières dont la taille est de l'ordre du micromètre : la fraction de poussière selon la tranche considérée varie de 20 % à 70 %. À cet égard, ils sont semblables aux anneaux de Jupiter, dont la part de poussière est de 50 % à 100 %, et sont très différents des anneaux de Saturne et Uranus, qui contiennent peu de poussière (moins de 0,1 %) et sont par conséquent moins brillants. Considérés dans leur ensemble, les anneaux de Neptune ressemblent à ceux de Jupiter, les deux systèmes se composent d'annelets de poussières ténus et étroits, et de larges anneaux de poussières encore plus ténus,.

Les anneaux de Neptune, comme ceux d'Uranus, sont considérés comme relativement jeunes ; leur âge est sans doute nettement inférieur à celui du Système solaire. D'autre part, comme pour Uranus, les anneaux de Neptune se sont probablement formés à la suite de la fragmentation d'anciennes lunes intérieures lors de collisions. En effet, il résulte de ces collisions la formation de ceintures de petites lunes, qui sont autant de sources de poussière pour les anneaux. Des observations terrestres annoncées en 2005 semblent montrer que les anneaux de Neptune sont instables et les images prises à l' observatoire WM Keck en 2002 et 2003 montrent une dégradation considérable des anneaux par rapport aux images de Voyager 2 ; en particulier, il semble que l'arc Liberté était en voie de disparition. En 2009, les arcs Liberté et Courage avaient disparu.

Diagramme en coupe à l'échelle de Neptune montrant ses anneaux et les orbites des lunes proches.

Animation montrant l'orbite de six troyens au point de Lagrange L₄ dans un référentiel en rotation centré sur Neptune.

Comme la Terre, Mars, Jupiter et Uranus, Neptune possède des astéroïdes troyens partageant son orbite autour du Soleil.

En 2020, on en compte vingt au point de Lagrange L ₄ (en avance) et trois au point L ₅ (en retard). est le premier observé en par l'équipe de Marc William Buie sur le télescope Blanco de 4 m de l' Observatoire du Cerro Tololo. Sa position relative oscille autour du point L ₄ et le long de l'orbite neptunienne avec une période d'environ 10 000 ans. Son orbite est très stable, il se situe ainsi dans une région qui garantit qu'il co-orbitera encore avec Neptune pendant des milliards d'années.

En 2004 puis 2005, trois nouveaux troyens sont découverts par Scott S. Sheppard et Chadwick Trujillo. L'un d'entre eux, , a la même période orbitale que Neptune et orbite au point de Lagrange L ₄ de Neptune avec cependant une inclinaison de 25 degrés. Les deux autres sont nommés (385571) Otréré et (385695) Clété, d'après deux amazones. est le premier troyen découvert se trouvant au point L ₅ de Neptune.

Des études ont montré qu'il serait possible à un quasi-satellite théorique d' Uranus ou de Neptune de le rester pour la durée de vie du Système solaire moyennant certaines conditions d'excentricité et d' inclinaison. De tels objets n'ont pas encore été découverts mais Neptune possède cependant un quasi-satellite temporaire, . Celui-ci est un quasi-satellite de Neptune depuis environ 12 500 ans et devrait rester dans cet état dynamique pendant au moins autant de temps.

En 2018, l'Observatoire européen austral a développé des méthodes d'optique adaptative permettant d'obtenir des images claires et en haute résolution de Neptune depuis la surface de la Terre.

Neptune vue par James-Webb, avec l'imageur proche infrarouge NIRCam. Vers le bas à gauche, une galaxie spirale relativement petite. Le traitement de l'image a été réalisé par le Space Telescope Science Institute et le Goddard Space Flight Center (septembre 2022).

Du fait de l'évolution de son orbite, Neptune s'est considérablement éclairé depuis 1980. Sa magnitude apparente varie dans les années 2020 entre 7,67 et 8,0 avec une moyenne à 7,78 alors qu'avant 1980, la planète possédait une magnitude moyenne d'environ 8,0. La magnitude limite visuelle de l' œil nu étant 6, Neptune reste cependant toujours invisible sans instrument. Un télescope ou des jumelles puissantes montreront Neptune comme un petit disque bleu, d'apparence semblable à Uranus,.

En raison de la distance de Neptune à la Terre, variant de 4,31 à 4,69 milliards de kilomètres, sa taille apparente ne varie que de 2,2 à 2,4 secondes d'arc, la plus petite variation pour une planète du Système solaire. Sa petite taille apparente rendant difficile l'étude visuelle, la plupart des connaissances à son sujet étaient en conséquence limitées - comme la valeur de sa période de rotation - jusqu'au survol de puis l'avènement du télescope spatial Hubble et des grands télescopes au sol à optique adaptative (AO),,. La première observation scientifiquement exploitable de Neptune à partir de télescopes au sol utilisant l'optique adaptative est réalisée en 1997 à Hawaï. L'hémisphère sud de Neptune est entré dans les années 1980 dans sa saison de printemps - qui durera environ 40 ans du fait de la période de révolution de 165 ans - et il a ainsi été observé qu'elle se réchauffait, avec une activité atmosphérique et une luminosité accrues en conséquence. Combinés aux progrès technologiques, les télescopes au sol à optique adaptative enregistrent des images de plus en plus détaillées.

Depuis la Terre, Neptune subit un mouvement rétrograde apparent tous les 367 jours, résultant en un mouvement en forme de boucle devant les étoiles fixes lors de chaque opposition. Ces boucles l'ont porté près des coordonnées de découverte de 1846 en avril et et de nouveau en octobre et ,. Sa longitude de découverte est atteinte le 11 ou , marquant sa première orbite complète depuis la première observation de Johann Galle,,.

L'observation de Neptune dans la bande des ondes radio montre qu'elle est une source à la fois d'émission continue et de sursauts irréguliers. Ces deux sources proviendraient de son champ magnétique rotatif. Dans la partie infrarouge du spectre, les tempêtes de Neptune apparaissent brillantes sur l'arrière-plan plus froid, ce qui permet de suivre facilement la taille et la forme de ces caractéristiques.

Une des premières photos de Neptune prise par la sonde.

est la première et unique sonde spatiale à avoir visité Neptune et source de la majorité des connaissances actuelles sur la planète,. La trajectoire à travers le système neptunien est mise au point une fois le survol d'Uranus et de ses lunes accompli. Comme il doit s'agir du dernier passage de près d'une planète, il n'existe pas de contraintes sur la manière de sortir du système planétaire et plusieurs choix sont possibles : l'équipe scientifique opte donc pour un passage à faible distance du pôle nord de Neptune ce qui permettra d'utiliser l' assistance gravitationnelle de la planète pour faire plonger la sonde sous l'écliptique pour un survol rapproché de Triton, la principale lune de Neptune, quelles que soient les conséquences de la trajectoire, de façon similaire à ce qui avait été fait pour avec Saturne et sa lune Titan,.

L'éloignement de Neptune diminue le débit théorique permis par la liaison radio. Aussi, plusieurs mesures sont prises dans les années qui précèdent le survol pour renforcer le réseau d'antennes à Terre, notamment l'accroissement de la taille des antennes de réception existantes, la mise en service d'une nouvelle antenne à Usuda au Japon, et le recours au Very Large Array au Nouveau-Mexique.

Vue de croissants de Neptune et Triton par Voyager 2 (1989).

Les premières observations sont effectuées à partir de , soit 90 jours avant le passage au plus près de Neptune et près de trois ans après le survol d'Uranus. Elles permettent de découvrir les anneaux de Neptune, dont l'existence n'avait jusque-là jamais été prouvée : ils sont composés de particules très fines qui ne permettent pas leur observation depuis la Terre. Un champ magnétique est détecté et mesuré, celui étant décalé du centre géologique et incliné comme celui d'Uranus, mais cependant d'intensité bien plus faible. Au cours de la traversée du système neptunien, cinq nouvelles - ou 6 en comptant Larissa - lunes sont découvertes,,. Compte tenu de l'éloignement de , il est difficile d'envoyer à temps de nouvelles instructions pour l'observation de ces nouveaux corps célestes. Seule Protée (400 km de diamètre) est découverte suffisamment tôt pour programmer des observations détaillées. En effet, les signaux de la sonde nécessitaient 246 minutes pour atteindre la Terre et, par conséquent, la mission de Voyager 2 reposait sur des commandes préchargées.

Le survol de Neptune a lieu le : passe à 4 950 km du pôle nord de la planète,. L'atmosphère de Neptune est analysée. Malgré le peu d' énergie solaire reçu du fait de son éloignement (3 % de ce que reçoit Jupiter), une dynamique atmosphérique est observée avec des manifestations comme la " Grande Tache sombre " et des nuages. Des vents se déplaçant à plus de 2 000 km/h sont mesurés. L'étude du champ magnétique permet de déterminer que la durée d'une rotation est de 16,11 heures. Le survol fournit également la première mesure précise de la masse de Neptune qui s'est avérée inférieure de 0,5 % à celle calculée précédemment. Cette nouvelle valeur a alors permis de réfuter l'hypothèse selon laquelle une planète X non découverte agissait sur les orbites de Neptune et d'Uranus,. Les images de Voyager 2 sont diffusées en direct lors d'un programme de PBS de nuit, Neptune All Night,.

Mosaïque de Triton par Voyager 2.

passe à 39 790 km de Triton et peut recueillir des données très précises sur cette lune. La communauté scientifique estimait à l'époque que le diamètre de Triton était compris entre ; la sonde permet de ramener ce chiffre à 2 760 km. Très peu de cratères sont observés, ce qui est expliqué par le volcanisme dont des manifestations sous forme de traces laissées par des geysers sont observées aux pôles. Une atmosphère ténue (pression de soit 1 % à 1,4 % de celle de la Terre), résultant sans doute de cette activité, est détectée par . La température de la surface de Triton, 38 kelvins, est la plus froide jamais détectée sur un corps céleste du Système solaire,.

Voyager 2

Après la mission de survol Voyager 2, la prochaine étape de l'exploration scientifique du système neptunien est considérée comme intégrée au Programme Flagship. Une telle mission hypothétique devrait être possible à la fin des années 2020 ou au début des années 2030. Aussi, une proposition en cours pour le programme Discovery, Trident, effectuerait un survol de Neptune et Triton.

Cependant, il y a déjà eu des discussions pour lancer les missions vers Neptune plus tôt. En 2003, un projet de sonde Neptune Orbiter ayant des objectifs similaires à ceux de est proposé puis, en 2009, la mission qui aurait visité Jupiter, Saturne, Neptune et un objet de la ceinture de Kuiper. Par ailleurs, New Horizons 2 - qui a ensuite été abandonnée - aurait également pu effectuer un survol rapproché du système neptunien.

Les images obtenues par Voyager 2 sont encore de bonnes références.

L'élément chimique neptunium est découvert par Edwin McMillan et Philip Abelson en 1940. La découverte est faite au Berkeley Radiation Laboratory - maintenant Laboratoire national Lawrence-Berkeley - de l' université de Californie à Berkeley, où l'équipe produit l'isotope 239 du neptunium, d'une demi-vie de 2,4 jours, en bombardant de l' neutrons. C'est l'étape intermédiaire menant à la production du uranium 238 (faisant référence à Uranus) avec des Pluton). plutonium 239 (faisant référence à

Après l' opération Uranus, l' opération Neptune est le nom de code donné au débarquement en Normandie des troupes alliées en lors de la Seconde Guerre mondiale. Il précède la bataille de Normandie.

" Neptune, le mystique " est le et dernier mouvement de l'œuvre pour grand orchestre Les Planètes, composée et écrite par Gustav Holst entre 1914 et 1916.

Jimi Hendrix écrit et enregistre pour la première fois en Valleys of Neptune, une chanson qui n'a été publiée (officiellement) qu'en dans l'album éponyme Valleys of Neptune, quarante ans après la mort de l'artiste.

Depuis sa découverte, Neptune est apparue dans de nombreuses œuvres de science-fiction. Elle est notamment la dernière demeure de la race humaine lors de la fin du Système solaire dans le roman d' Olaf Stapledon Les Derniers et les Premiers (1930) ou le décor principal des films de James Gray (2019) et Event Horizon, le vaisseau de l'au-delà de Paul W. S. Anderson (1997).

Elle a également été représentée dans la série d'animation , l'épisode pilote de Star Trek : Enterprise et l'épisode Dans les bras de Morphée de .

Le symbole astronomique de Neptune est une version stylisée du trident du dieu Neptune, dont elle tient le nom. À l'époque moderne, il est toujours employé comme symbole astronomique pour la planète, bien que son utilisation soit découragée par l' Union astronomique internationale.

Il existe un symbole alternatif représentant les initiales de Le Verrier, qui a découvert la planète, plus courant dans la littérature ancienne (surtout française).

1. ↑ Date de publication des résultats entrepris par Le Verrier depuis 1844.

2. ↑ Pluton, dont l'orbite est globalement extérieure à celle de Neptune, a longtemps été considérée comme la planète la plus éloignée du Soleil, mais a été reclassée comme planète naine le à l'issue de la 26e Assemblée générale de l'Union astronomique internationale.

3. Concernant la Terre, voir ↑ Terre#Mythes.

4. :↑ ;

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Neptune Neptune vue par la sonde Voyager 2 en 1989.