L'OBSERVATION DE JUPITER. Christophe Pellier

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1 L'OBSERVATION DE JUPITER Christophe Pellier

2 "L'observation de la planète Jupiter" est un guide de présentation de la planète du blog The World of Planetary Astronomy and Imaging Vous avez le droit de le diffuser librement, à condition de ne pas le modifier et de toujours citer le nom de l'auteur (moi, quoi;) ) Attribution-NonCommercial-NoDerivs 2.0 France

3 Sommaire I : Présentation de la planète II : Les grands cycles d'activité III : L'histoire des taches rouges

4 I : Présentation de la planète Bien que le système nuageux jovien semble très différent de celui de la Terre, son atmosphère peut être décrite avec les notions habituelles de la météorologie : anticyclones, dépressions, courant-jet, convection et masses d'air...

5 I Présentation de la planète BANDES, ZONES ET VORTEX Vue générale de la planète, en projection cylindrique. Les bandes (sombres) et les zones (claires) forment des cellules de convection équivalentes aux cellules de Hadley terrestres, et permettent la circulation de l'air entre les pôles et l'équateur. Image Jupiter : sonde Cassini Schéma terrestre (c) la.climatologie.free.fr.

6 I Présentation de la planète BANDES, ZONES ET VORTEX Les bandes forment la partie descendante de la cellule de convection, et les zones la partie ascendante. Les bandes sombres sont donc des régions de basse pression, basse altitude, formées d'air chaud et sec. Les zones sont des régions formées de nuages clairs d'ammoniac blanc, condensés par la basse température régnant à une altitude plus élevée. Image de Jupiter dans l'infrarouge à 4,78 µ, montrant le rayonnement thermique de la planète. Image IRTF/Hawaï Schéma des bandes et des zones. (c) GEA astrogea.org

7 I Présentation de la planète BANDES, ZONES ET VORTEX Une bande et une zone nuageuses forment un système complet de circulation atmosphérique. Elles sont délimitées par des courant-jet (en vert). Entre chaque courant-jet, des vortex «roulent», et tournent dans le même sens qu'eux : les anticyclones se forment donc dans les zones, et les dépressions dans les bandes. Application au domaine tropicaléquatorial sud de Jupiter. Images HST/Cassini

8 II : L'étude des grands cycles d'activité L'aspect profondément tourmenté de la planète laisse une impression de désordre... pourtant, des cycles d'activités plus ou moins prévisibles ont été identifiés Le cycle de 15 ans de la SEB Le cycle de 4 ans de la NEB Le cycle de 12 ans de la NTB

9 II Les grands cycles d'activité LE CYCLE DE LA BANDE EQUATORIALE SUD Tous les quinze ans, la SEB semble disparaître. Le refroidissement de la bande est sans doute à l'origine du phénomène. Comparaison 2009/2010 par Tomio Akutsu. Le phénomène commence par l'arrêt des mouvements de convection qui agitent la SEB en temps normal. La Bande prend un aspect «lisse» et commence à perdre sa couleur... Images HST 2006 et 2007

10 II Les grands cycles d'activité LE CYCLE DE LA BANDE EQUATORIALE SUD La convection au sein de la SEB reprend après plusieurs mois, par l'apparition d'une tache brillante au milieu de la bande. Il s'agit d'un puissant cumulonimbus qui glonfle depuis une couche plus profonde et plus chaude, de nuages de vapeur d'eau. Images du 10 novembre 2010 par Don Parker, deux jours après le début de la réanimation L'image CH4 montre que la tache est une «plume éruptive» qui monte très haut dans l'atmosphère de Jupiter. Le 1er décembre 2010 : la réactivation des mouvements convectifs est intense.

11 II Les grands cycles d'activité LES DEUX AUTRES CYCLES CONNUS... La Bande équatoriale nord (NEB) présente un cycle d'activité très régulier et hautement prévisible. Tous les quatre ans, elle semble envahir une partie de la zone tropicale nord (NtrZ). Images : Xavier Dupont, Jean-Jacques Poupeau, Jean-Pierre Prost La Bande tempérée nord (NTB) disparaît tous les ans environ, à la façon de la SEB. Elle connaît une réanimation de type similaire, par éruptions... en lien avec celle de la SEB! Images Don Parker, Anthony Wesley, Nordic optical telescope (NOT)

12 III : Les différentes taches rouges de Jupiter Outre les grands cycles d'activité, on peut suivre sur Jupiter l'évolution de plusieurs formations nuageuses remarquables... La Grande tache rouge est sans conteste la structure emblématique de la planète. En dépit de sa taille et de sa longévité, elle n'est pas la seule tache rouge observable sur Jupiter!

13 III Les taches rouges de Jupiter L'HISTOIRE DE L'OVALE BA... Entre 1939 et 1950, trois grandes cellules anticycloniques apparaissent dans la STZ, et se contractent pour donner les «White Oval Spots» Ci-contre à gauche, image prise au Pic du Midi en avril 1945 BDIP Les trois «WOS» sont désignés par les sigles BC, DE, FA. Ils sont les structures les plus importantes de Jupiter après la Grande tache rouge Ci-dessous : image Voyager en 1979

14 III Les taches rouges de Jupiter L'HISTOIRE DE L'OVALE BA... Après 60 années d'existence, à la fin du XXème siècle, les trois WOS fusionnent entre eux pour donner une seule structure : l'ovale BA En haut : la fusion de BC et DE, en 1998, vue par le Pic du Midi et la sonde Galileo En bas : BE fusionne à son tour avec FA pour donner BA, en mars Images HST

15 III Les taches rouges de Jupiter L'HISTOIRE DE L'OVALE BA... En 2006, de façon complètement inattendue, BA prend une teinte orangée prononcée qu'aucun des trois WOS historiques n'avait jamais eu. Cette couleur en fait une «petite tache rouge» et lui fait gagner le surnom de Red spot junior. L'évènement révèle que la Grande tache rouge n'est que la représentante la plus importante de ce qui constitue une «classe» d'objets qui compte de fait au moins trois représentants. Images : en haut à droite, l'ovale BA vu par la sonde Cassini à l'automne 2000, quelques mois seulement après sa formation. A gauche : image de découverte par Christopher Go du changement de couleur, en février A droite : image HST d'avril 2006.

16 III Les taches rouges de Jupiter L'HISTOIRE DE LA GRANDE TACHE ROUGE La Tache Rouge par la sonde Cassini L origine de la TR est indéterminée : quand s est-elle vraiment formée? Dessin de Cassini en 1691 Après les observations de Cassini jusqu'au début du XVIIIème, la tache n'a plus été observée pendant plus d'un siècle, puisque c'est seulement en 1831 qu'elle est à nouveau détectée sur un dessin de S.H Swabe. Cette tache, d'après les dessins et les mesures de l'époque, était beaucoup plus petite et beaucoup plus lente que celle que nous observons aujourd'hui.

17 III Les taches rouges de Jupiter L'HISTOIRE DE LA GRANDE TACHE ROUGE 1891 Lick Observatory Taille = km 1973 Pioneer Taille = km 2000 Cassini Taille = km Depuis sa (re)découverte dans la première moitié du XIXème siècle, la GTR n'a pas cessé de rétrécir et de ralentir sa vitesse de déplacement.

18 III Les taches rouges de Jupiter L'HISTOIRE DE LA GRANDE TACHE ROUGE 20 octobre 1941 (Pic) Par analogie avec la formation des grands anticyclones de la STZ, il est possible que la Grande tache rouge soit elle aussi le fruit de la contraction progressive d'une énorme cellule anticyclonique. 21 avril 1908 (Lowell)

19 III Les taches rouges de Jupiter PLUSIEURS AUTRES TACHES ROUGES! Il existe actuellement au moins trois taches rouges sur Jupiter. La troisième, la tache En bas à gauche : rouge de la NNTZ, la TR NNTZ en existe depuis au moins (BAA). Image : R. De En 2008, on a pu Benedictis observer une éphémère petite tache rouge dans la STrZ. A gauche : la TR NNTZ observée par Cassini en HST 2008