Les anneaux de Saturne vont disparaître deux fois en 2025 !

Sixième planète de notre système solaire, Saturne est une géante gazeuse 9,5 fois plus grosse que la Terre et qui orbite 10 fois plus loin du Soleil. Elle est bien connue pour ses magnifiques anneaux, fines ceintures concentriques de glace et de poussières en rotation dans le plan équatorial de la planète.

Photo prise par l'auteur le 19/10/2022

Ces anneaux ont été aperçus en 1610 par le savant italien Galilée puis identifiés avec une meilleure lunette par l’astronome hollandais Christiaan Huygens en 1656. Ils sont bien visibles aujourd’hui dans un télescope d’amateur. Ils n’ont pas de cohésion interne : les anneaux intérieurs gravitent plus rapidement qu’à l’extérieur. De petites lunes (les « satellites bergers ») créent des zones d’instabilité sur certaines orbites, produisant des « divisions » sombres sur les anneaux dont la plus célèbre est celle découverte en 1675 par Jean-Dominique Cassini, premier directeur de l’observatoire royal de Paris.

Or nous constatons que l’apparence de ces anneaux change au cours des années : vus depuis la Terre, ces derniers « s’ouvrent » et « se referment » alternativement, jusqu’à disparaître complètement pendant quelques semaines.

Il s’agit d’un phénomène lié à la perspective. En effet, l’axe de rotation de Saturne sur lui-même est assez incliné sur son plan de révolution : 26,73° soit un peu plus que celui de la Terre à 23,44°, et nettement plus que Jupiter (3,12°). Sur une révolution autour du Soleil, cet axe de rotation garde une direction fixe dans l’espace par effet gyroscopique. Les deux hémisphères sont donc plus ou moins éclairés par notre astre au cours de l’avancement de la planète sur son orbite, c’est ce qui provoque les saisons.

Un observateur extérieur voit l’inclinaison de l’axe des planètes varier périodiquement au cours de leur révolution, par projection perpendiculaire à l’orientation de la ligne de visée. Saturne met 29,4 ans pour effectuer un tour complet autour du Soleil : nous voyons donc cet axe se balancer avec une période équivalente, ainsi que l’équateur de la planète et les anneaux qui lui sont liés.

Comme la Terre évolue dans un plan voisin des 7 autres planètes autour de notre étoile, il arrive que celle-ci traverse leur plan équatorial au moins deux fois par révolution de chacune d’elle. A ce moment quand on observe Saturne, les anneaux se présentent sur la tranche et sont alors quasiment invisibles car ils ne font que quelques km d’épaisseur.

L’image composée ci-dessous par l’astrophotographe Damian Peach montre l’aspect des anneaux chaque année sur une demi-période (un peu plus de 14 ans), de 2004 à 2018. Sept ans après en 2025, les anneaux apparaissent très refermés.

Comme la Terre se déplace sur son orbite, qui présente en plus un angle de 2,47° avec celle de Saturne, le passage dans le plan équatorial ne se fait pas exactement au moment de l’équinoxe de la planète. Cela explique pourquoi la Terre traversera le plan équatorial de Saturne le 23 mars 2025, alors que l’équinoxe de cette dernière ne se produira que le 6 mai. Les anneaux auront déjà commencé à s’ouvrir dans l’autre sens.

Cependant le mouvement n’est pas aussi régulier qu’il n’y paraît ! En effet, la rotation de la ligne de visée change de sens pendant quelques semaines avant et après le passage à l’opposition d’une planète supérieure (i.e. quand cette dernière est alignée avec le Soleil et la Terre) : notre Terre, tournant plus vite autour du Soleil, « rattrape » la planète plus lointaine qui semble alors se déplacer en sens inverse par rapport au fond d’étoiles, dans un mouvement rétrograde vers l’ouest. Ce mouvement qui affecte aussi Mars et Jupiter intriguait beaucoup les anciens ; il a été expliqué définitivement par la géométrie grâce à Johannes Kepler.

En 2025, Saturne présentera ce mouvement rétrograde du 15 juillet au 28 novembre comme indiqué ci-dessus ; la « boucle » qui représente l’oscillation de la ligne de visée a une amplitude de 7°, à comparer à la variation annuelle moyenne de cette dernière valant 360/29,4 = 12,2°. Nous verrons donc les anneaux se refermer pendant cette période, allant presque jusqu’à disparaître à nouveau fin novembre. Ils vont recommencer à s’ouvrir à partir de début décembre 2025, de plus en plus pendant les 7 prochaines années, avec une petite oscillation pendant 4 mois autour de chaque passage à l’opposition lequel revient tous les 1 an et 12 jours (cet intervalle s’appelle la période synodique de la planète).

Ces mouvements apparents sont très bien reproduits par le logiciel de simulation Stellarium.

Par ailleurs, Saturne possède plusieurs dizaines de satellites dont les principaux orbitent aussi dans le plan équatorial. Quand les anneaux paraissent très refermés pour un observateur terrestre, ces lunes passent régulièrement devant le disque de la planète, y projetant leur ombre. C’est particulièrement visible avec la lune Titan (de couleur jaune), d’un diamètre de 5150 km, dont la période de révolution est de 16 jours.

Entre le 1^er et le 24 mars 2025, autour de la conjonction le 12 mars, Saturne sera à moins de 10° du Soleil donc inobservable. On pourra la retrouver à l’est dans le ciel du matin juste avant le lever du Soleil à partir d’avril.