Composition interne de Saturne

L’hydrogène est le principal constituant de la haute atmosphère de Saturne avec près de 96,3 % suivi de l’hélium à hauteur de 3,2 % d'hélium, le reste est constitué de traces de méthane (0,2 %), d'éthane (0,1 %), de vapeur d'eau (0,2 %), d'ammoniac, et d'autres gaz sous forme de traces comme l'acétylène et la phosphine.

La couche la plus externe de l’atmosphère contient des cristaux d'ammoniac, les couches en dessous contiennent de l'hydrosulfure d'ammonium NH4SH ou de l'eau.

On ne connaît pas bien la composition interne de la planète et notamment les constituant les plus lourds situés dans le noyau mais ce dernier serait de 20 à 30 fois plus massif que la planète Terre.

Comme pour Jupiter, les différentes couches ne seraient pas clairement séparées, au contraire, les changements d’état de l’hydrogène seraient progressifs en fonction de la pression et de la température. Il n’y aurait donc pas de surface solide.

Températures

La température à l’intérieur de Saturne pourrait atteindre les 11 000 K au cœur du noyau.

Comme Jupiter, Saturne émet plus de chaleur que ce que lui apporte le Soleil.

Saturne étant très éloignée du Soleil, elle ne reçoit que peu d’énergie solaire, beaucoup moins que Jupiter.

Les températures mesurées en « surface », c'est-à-dire sur la haute atmosphère, sont de  -189 ° C à 0,1 bar de pression et  -139 ° C à 1 bar.

Masse et dimensions

Saturne est la deuxième planète la plus massive du système solaire après Jupiter. Elle est 95 fois plus massive que la Terre et son diamètre est plus de 9,5 fois plus grand que le diamètre terrestre. On pourrait loger 760 planètes Terre à l’intérieur de Saturne. Bien que sa taille soit proche de celle de Jupiter, elle est toutefois 3,3 fois moins massive que cette dernière et 5,5 fois plus que Neptune.

Saturne a la particularité d’avoir une masse volumique moyenne inférieure à celle de l’eau (0,69 (Eau=1)), autrement dit, elle pourrait flotter si l’on pouvait la poser sur un océan suffisamment grand mais ceci est dû à son atmosphère d’hydrogène très épaisse qui contrebalance un noyau très dense et très lourd.

Renflement équatorial

De par sa vitesse de rotation élevée, Saturne a une forme ovale, aplatie aux pôles avec un renflement à l’équateur du fait de la force centrifuge. La différence est encore plus marquée que pour Jupiter puisque les diamètres équatoriaux et polaires diffèrent de près de 10%. Le diamètre a l’équateur étant de 120 536 km alors que le diamètre polaire n’est que de 108 718 km.

Cette morphologie particulière est visible dans un petit télescope depuis la Terre.

Magnétosphère

La magnétosphère de Saturne, bien que plus étendue que celle de la Terre est toutefois beaucoup plus faible que celle de Jupiter.

Atmosphère de la planète Saturne

L’atmosphère de Saturne connaît une rotation différentielle qui fait que certaines zones tournent plus vite que d’autres engendrant quelques phénomènes atmosphériques dans la haute atmosphère, cependant ils sont beaucoup moins visibles que sur Jupiter mais les vents qu’on y mesure atteignent parfois les 1800 km/h !

L’atmosphère est composée de bandes nuageuses comme pour Jupiter mais elles ne présentent que très peu de nuances de couleurs ce qui les rend indiscernables depuis la Terre dans un télescope d’amateur.

Le télescope spatial Hubble a pu photographier un nuage blanc très étendu dans la haute atmosphère puis un second en 1994. On peut aussi observer des orages et des tourbillons comme sur Jupiter mais en moins contrasté. Ces tâches blanches sont comparables aux grandes tâches de Jupiter comme la Grande tâche rouge. Il semblerait que ces formations nuageuses aient une période d’une trentaine d’années.

Récemment, la sonde Cassini a pu observer un système d’orages très étendu dans l’hémisphère nord de la planète, une formation blanche très étendue

Les pôles semblent émettre de la chaleur, ce qui est unique pour l’instant dans le système solaire.

La sonde a aussi pu observer les zones polaires de Saturne et notamment une formation hexagonale centrée autour du pôle nord, avec des bords ayant des longueurs de plus de 13 800 km, qui avait déjà été détectée par les sondes Voyager. Ce phénomène n’est pas encore expliqué avec certitude. Il pourrait s’agir d’ondes de résonance dues à la rotation de l’atmosphère ou à des interactions magnétiques ou encore à des aurores polaires particulières.

Le pôle sud ne présente pas ce type de structure hexagonale. En revanche il possède depuis au moins 2006 un ouragan de 2 000 km de diamètre dont la vitesse des vents dépasse les 530 km/h. Il semble rester en position stationnaire au dessus du pôle sud comme un vortex. C’est le seul possédant un œil cyclonique net.

Un courant jet est aussi visible au niveau du pôle sud.

La sonde Cassini observe régulièrement la formation et l’évolution complète de nouveaux systèmes orageux, de leur apparition à leur disparition sur des périodes de plusieurs moins. Ces formations orageuses pouvant atteindre 3000 km de long sont principalement observées dans une zone surnommée « l’allée des tempêtes », à des latitudes comprises entre 30° et 40° dans l’hémisphère sud.

Observation de la planète Saturne

Saturne est visible à l’œil nu depuis le Terre.

En tant que planète externe, on n’observe pas de phases comme sur Vénus ou Mercure.

Le diamètre apparent est comprit entre  " et 20,8 ".

La magnitude apparente varie de -0,241 à -1,47. La magnitude apparente à 1 UA est de -8,88.

L'albédo géométrique est de 0,47 et l'albédo de Bond est de 0,342.

Avec de simples jumelles, il est déjà possible de distinguer les anneaux et dans un télescope on les voit très distinctement. On surnomme Saturne le « joyaux » du système solaire et c’est bien souvent la planète dont l’observation est la plus impressionnante à cause de ses anneaux et c’est le plus souvent elle qui transmet le « virus de l’astronomie » aux astronomes en herbe.

Depuis la Terre, seul Titan, son plus gros satellite (le 2^e plus gros après Ganymède) est visible sous la forme d’un petit point brillant.