Uranus, une planète aussi discrète qu’originale

Tout juste visible à l’œil nu sous un très bon ciel pour un observateur doté d’une acuité visuelle hors pair, Uranus a forcément été vu dès l’Antiquité sans que sa nature planétaire soit découverte. Cependant, il faudra attendre 1781 pour que William Herschel pointe son télescope vers Uranus et remarque un minuscule disque qui la distingue des étoiles ponctuelles.

Après moult débats et calculs, cet astre, considéré dans un premier temps comme une comète, arbore enfin le titre de planète en 1783.
Dans le numéro de novembre de l’Astronomie, Gilles Sautot nous donne les clés pour repérer Uranus et des informations sur ce que l’on peut espérer observer selon l’instrument utilisé.

Une étonnante inclinaison
Toutes les planètes du Système solaire présentent une inclinaison plus ou moins marquée par rapport à leur plan orbital. Mercure détient le record de la plus faible obliquité (0,03°) tandis que la Terre affiche un angle de 23,4°. Vénus présente une inclinaison extrêmement marquée avec 177,4° (pratiquement un demi-tour sur elle-même).

Ce schéma montre l’inclinaison de chaque planète de notre Système solaire. La petite sphère à l’extrémité de l’axe de rotation indique que c’est depuis cet endroit que nous verrions la planète tourner dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Crédit : NASA/JPL-Caltech/Richard Barkus.

Quant à Uranus, avec une obliquité de 97,8°, son axe de rotation est presque couché sur son plan orbital.
Cette curieuse inclinaison a été évoquée par Herschel quatre ans après la découverte d’Uranus en observant les déplacements de deux satellites, Titania et Obéron. Selon la période d’observation, les orbites des satellites tracent des ellipses très resserrées, voire des droites aux équinoxes ou des cercles aux solstices. Herschel évaluait l’inclinaison des plans orbitaux de ces satellites à une centaine de degrés sur le plan de l’écliptique et estimait que la planète était inclinée de la même valeur.
L’origine de l’obliquité d’Uranus reste inconnue. Toutefois, les scientifiques ont échafaudé plusieurs scénarios pour expliquer cette particularité.

En raison de son axe de rotation pratiquement parallèle à son plan orbital, au moment des solstices, les pôles d’Uranus connaissent des nuits (ou des jours) qui durent une demi-révolution autour du Soleil, soit 42 ans !
Depuis la Terre, au moment des solstices d’Uranus, nous observons tantôt le pôle nord, tantôt le pôle austral. Ces périodes sont entrecoupées par les équinoxes. Le pôle nord est ici positionné du côté où nous verrions Uranus tourner dans le sens direct.

Cette vidéo montre l’inclinaison singulière d’Uranus parmi les autres planètes au cours de leur dance autour du Soleil.
Pour obtenir un sous-titrage en français, allez dans Sous-titres puis Anglais (générés automatiquement) et Traduire automatiquement (choisir la langue). Crédit : Nasa-JPL.

Voyager 2 est à ce jour l’unique sonde spatiale à avoir survolé Uranus. Les informations recueillies ont permis de détailler les observations faites au sol et de préciser de nombreuses informations (vitesse de rotation, anneaux, satellites…).
Pour obtenir un sous-titrage en français, allez dans Sous-titres puis Anglais (générés automatiquement) et Traduire automatiquement (choisir la langue). Crédit : Nasa-JPL.

Pôle nord ou pôle sud ?

Uranus présente une rotation rétrograde, comme Vénus. Autrement dit, si nous observions le pôle situé « au-dessus » du plan orbital de la planète (depuis le nord en se référant à la Terre), nous la verrions tourner dans le sens des aiguilles d’une montre. La Terre et toutes les autres planètes du Système solaire, hormis Vénus, tournent dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, aussi appelé sens direct.
Ou se trouve le pôle nord (ou le pôle sud) d’Uranus ? Une question à laquelle l’Union Internationale Astronomique a répondu en 1970 en précisant que le pôle nord d’une planète se trouve au-dessus du plan invariant du Système solaire (plan passant par le Soleil et à proximité du plan orbital de Jupiter).
Cependant, des astronomes emploient une autre définition : le pôle nord est situé du côté où la planète tourne dans le sens direct.

L’axe de rotation d’Uranus est très incliné par rapport à la perpendiculaire de son plan orbital (97,86°). Cette valeur supérieure à 90° indique que le pôle nord est sous le plan orbital d’Uranus. C’est depuis ce pôle que l’on observe la rotation de la planète sur elle-même dans le sens direct (sens inverse des aiguilles d’une montre). Cette définition régulièrement usitée est toutefois contraire à celle décidée par l’Union Astronomique Internationale.

Les satellites
Uranus compte une petite trentaine de lunes. Contrairement à Jupiter, Saturne et Neptune, les satellites d’Uranus n’orbitent pas dans un plan est-ouest, mais dans une orientation nord-sud. Cela est dû à l’inclinaison de près de 90° de la planète. En ce moment, les orbites des satellites forment des ellipses qui vont tendre vers des cercles au fil des années (maximum aux solstices) avant que ceux-ci ne s’aplatissent pour passer devant la planète aux équinoxes. Il faut un télescope d’au moins 250mm de diamètre pour observer les quatre principaux satellites. Pour espérer les repérer, préférez leur passage à leur élongation maximale (intersection de la ligne rouge avec l’orbite du satellite).