Uranus (planète)

Uranus est la septième planète du Système solaire par ordre d'éloignement du Soleil. Elle orbite autour de celui-ci à une distance d'environ Modèle:Unité (Modèle:Nobr de kilomètres), avec une période de révolution de Modèle:Unité. Il s'agit de la quatrième planète la plus massive du Système solaire et de la troisième plus grande par la taille.

Elle est la première planète découverte à l’époque moderne avec un télescope et non connue depuis l'Antiquité. Bien qu'elle soit visible à l’œil nu, son caractère planétaire n'est alors pas identifié en raison de son très faible éclat et de son déplacement apparent dans le ciel très lent. William Herschel l'observe pour la première fois le Modèle:Date et la confirmation qu'il s'agit d'une planète et non d'une comète est faite pendant les mois qui suivent.

Comme Jupiter et Saturne, l'atmosphère d'Uranus est composée principalement d'hydrogène et d'hélium avec des traces d'hydrocarbures. Cependant, comme Neptune, elle contient une proportion plus élevée de Modèle:Citation au sens physique, c'est-à-dire de substances volatiles telles que l'eau, l'ammoniac et le méthane, tandis que l'intérieur de la planète est principalement composé de glaces et de roches, d'où leur nom de Modèle:Citation. Par ailleurs, le méthane est le principal responsable de la teinte aigue-marine de la planète. Son atmosphère planétaire est la plus froide du Système solaire, avec une température minimale de Modèle:Conversion à la tropopause, et présente une structure nuageuse en couches.

À l’instar des autres planètes géantes, Uranus possède un système d’anneaux et de nombreux satellites naturels : on lui connaît 13 anneaux étroits et 27 lunes. Cas unique dans le Système solaire, son axe de rotation est pratiquement dans son plan de révolution autour du Soleil Modèle:Incise et ses pôles Nord et Sud se trouvent donc là où la plupart des autres planètes ont leur équateur. La planète est pourvue d'une magnétosphère en forme de tire-bouchon du fait de cette inclinaison de l'axe.

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. Uranus est visitée une unique fois lors de la mission Voyager 2, qui en réalise un survol le Modèle:Date. Les images de la sonde spatiale montrent alors une planète presque sans relief à la lumière visible, sans les bandes de nuages ou les tempêtes associées aux autres planètes géantes. L'avènement du télescope spatial Hubble et des grands télescopes au sol à optique adaptative permet ensuite des observations détaillées supplémentaires révélant un changement saisonnier, une activité météorologique accrue et des vents de l'ordre de Modèle:Unité alors qu'Uranus s'approchait de son équinoxe en 2007.

Son nom vient d'Ouranos, divinité grecque du ciel (Uranus dans la mythologie romaine), père de Cronos (Saturne) et grand-père de Zeus (Jupiter).

Histoire

Premières observations

La constellation du Taureau dans l’Atlas Coelestis de John Flamsteed.

Contrairement aux autres planètes ayant des orbites plus proches du Soleil Modèle:Incise Uranus n'est pas découverte dès l'Antiquité. Du fait de son éloignement du Soleil, elle est observée à de nombreuses occasions mais est considérée comme une simple étoile jusqu'au Modèle:S en raison de son très faible éclat Modèle:Incise et de son déplacement apparent très lent dans le ciel terrestre.

La première observation connue pourrait être celle d'Hipparque qui, en Modèle:An av. J.-C., aurait pu l'enregistrer comme une étoile fixe dans son catalogue d'étoiles. En effet, un astérisme cité dans l’Almageste de Claude Ptolémée, reprenant les travaux d'Hipparque, ne peut être résolu que par la présence d'Uranus à cette époque. Par ailleurs, Uranus en Modèle:Date Modèle:Av JC était dans des conditions d'observation très favorables : proche de son périhélie avec une magnitude de 5,4 et à 33° du zénithModèle:,.

La plus ancienne mention prouvée date de 1690 lorsque John Flamsteed l’observe au moins six fois et la catalogue en tant qu'étoile sous le nom de Modèle:NobrModèle:SfnModèle:,. L’astronome français Pierre Charles Le Monnier observe Uranus au moins douze fois entre 1750 et 1769Modèle:Sfn, dont quatre nuits consécutives. John Bevis a peut-être également observé Uranus en 1738, des indices concordant avec une observation mais sans preuve définitive.

Découverte de la planète

William Herschel, huile sur toile de Lemuel Francis Abbott (1785).

William Herschel est un musicien anglais pratiquant l'astronomie en amateurModèle:Sfn. N'ayant pas les moyens financiers d'acheter un télescope, il polit lui-même un miroir pour construire le sienModèle:Sfn. Il découvre la planète le Modèle:Date lors d’une recherche systématique d’étoiles à l’aide de son télescope depuis le jardin de sa maison du 19 Modèle:Langue à Bath dans le Somerset en Angleterre (désormais le musée d'astronomie Herschel)Modèle:,.

Plus précisément, Herschel avait entrepris un catalogage d'étoiles selon leur magnitudeModèle:SfnModèle:,Modèle:Sfn. À la frontière des constellations des Gémeaux et du Taureau, Herschel remarque au milieu des étoiles fixes une petite tache : il change alors successivement d’oculaire, augmentant progressivement le grossissement. Cela fait augmenter la taille de l’objet à chaque fois tandis que les étoiles autour, très éloignées, ne varient pas en taille et restent de simples points brillantsModèle:Sfn. Ainsi, il ne peut pas s'agir d'une étoile et il écrit donc dans son journal le Modèle:Date : Modèle:CitationModèle:,Modèle:Sfn. Il note la position de l’astre puis, quelques jours après, reprend son observation : Modèle:CitationModèle:,Modèle:Sfn.

Il décide alors de prévenir la communauté scientifique de sa découverte et envoie un courrier avec les détails de l'observation de la comète au directeur de l’observatoire d’Oxford, Thomas HornsbyModèle:Sfn. Il informe également l’Astronomer Royal Nevil Maskelyne de l’Observatoire royal de GreenwichModèle:Sfn. Il reçoit une réponse déconcertée de sa part le Modèle:Date : Modèle:CitationModèle:,Modèle:SfnModèle:,. Celui-ci ne pouvant trancher, il diffuse la nouvelle à d'autres scientifiques et conseille à Herschel d’écrire à la Modèle:Langue. Le Modèle:Date, lorsque William Herschel présente sa découverte à la Royal Society, il continue d'affirmer qu'il a trouvé une comète, mais la compare aussi implicitement à une planète.

Confirmation de son existence

Réplique du télescope de sept pieds utilisé par Herschel pour découvrir Uranus (exposée au Musée d'astronomie Herschel, Bath).

Bien que Herschel continue par précaution à appeler ce nouvel objet une comète, d'autres astronomes commencent déjà à soupçonner sa véritable nature. L'astronome finno-suédois Anders Lexell, travaillant en Russie, est le premier à calculer l'orbite du nouvel objet en appliquant le modèle d’une planèteModèle:,. Son orbite presque circulaire correspondant au modèle appliqué l'amène à conclure qu'il s'agit d'une planète plutôt que d'une comète car il estime sa distance à dix-huit fois la distance Terre-Soleil et qu'aucune comète ayant un périhélie supérieur à quatre fois la distance Terre-Soleil n’a alors jamais été observée. L'astronome berlinois Johann Elert Bode décrit la découverte d'Herschel comme Modèle:CitationModèle:,. Bode conclut également que son orbite quasi circulaire ressemble plus à celle d'une planète que d'une comète. L'astronome français Charles Messier remarque aussi qu’avec son aspect de disque, elle ressemble plus à Jupiter qu’aux dix-huit autres comètes qu’il avait observées auparavant.

L’objet est ainsi rapidement unanimement accepté en tant que planète. En 1783, Herschel lui-même le reconnaît auprès du président de la Modèle:Langue, Joseph Banks : Modèle:CitationModèle:,. Le roi d'Angleterre George III récompense Herschel de sa découverte en lui attribuant une rente annuelle de Modèle:Unité (Modèle:InflationModèle:Inflation-info), à condition qu’il s’installe à Windsor afin que la famille royale puisse regarder à travers ses télescopes. Cette pension permet à Herschel d'arrêter son travail de musicien et de se consacrer pleinement à sa passion pour l'astronomieModèle:,Modèle:Sfn. Il a ensuite un fils, John Herschel (lui aussi astronome), devient directeur de la Royal Astronomical Society en 1820 puis meurt en 1822 à près de 84 ans Modèle:InciseModèle:Sfn.

En conséquence, cette découverte permet d'élargir les limites connues du Système solaire pour la première fois de l'Histoire Modèle:Incise et fait d'Uranus la première planète classée comme telle à l'aide d'un télescope.

Appellation

Uranus, dieu romain du ciel.

Le nom d'Uranus fait référence à la divinité grecque du ciel Ouranos (Modèle:Lang-grc, Uranus en mythologie romaine), le père de Cronos (Saturne) et grand-père de Zeus (Jupiter)Modèle:,. La forme adjectivale d'Uranus est Modèle:Citation mais l'adjectif Modèle:Citation est aussi parfois utilisé comme dans astéroïde ouranocroiseur.

Le consensus sur son nom n'est atteint que près de 70 ans après la découverte de la planète. Au cours des discussions originales qui suivent la découverte, Nevil Maskelyne propose à Herschel de nommer la planète, ce droit lui revenant en tant que découvreurModèle:SfnModèle:,. En réponse à la demande de Maskelyne, Herschel décide de nommer l'objet Modèle:Langue (Modèle:Citation ou la Modèle:Citation), en l'honneur de son nouveau mécène, le roi George IIIModèle:SfnModèle:,. Il explique cette décision dans une lettre à Joseph Banks en déclarant que dans l'Antiquité, les planètes étaient nommées d'après les noms des divinités principales et que dans l'ère actuelle, il ne serait guère admissible selon lui d'avoir recours à la même méthode pour nommer ce nouveau corps céleste. Aussi, l'important pour le désigner est de savoir quand il a été découvert : Modèle:CitationModèle:,Modèle:SfnModèle:,.

Cependant, le nom proposé par Herschel n'est pas populaire en dehors de la Grande-Bretagne et des alternatives sont rapidement proposées. L'astronome français Jérôme Lalande suggère par exemple que la planète soit nommée Herschel en l'honneur de son découvreur. L'astronome suédois Erik Prosperin propose le nom de Neptune, ce qui est alors soutenu par d'autres astronomes car cela permettrait également de commémorer les victoires de la flotte de la Royal Navy au cours de la guerre d'indépendance États-Unis ; des propositions similaires telles que Neptune George III ou Neptune Great-Britain sont également avancées.

Dès 1781, Johann Bode propose Uranus, la version latinisée du dieu grec du ciel, OuranosModèle:SfnModèle:,Modèle:,. Bode fait valoir que le nom devrait suivre la mythologie afin de ne pas se démarquer de ceux des autres planètes, et qu'Uranus est un nom approprié en tant que père de la première génération des Titans. Il note aussi l'élégance du nom en ce que, tout comme Saturne était le père de Jupiter, la nouvelle planète devrait être nommée d'après le père de SaturneModèle:Sfn. En 1789, Martin Klaproth, compatriote et plus tard collègue de Bode à l'Académie royale des sciences de Suède, nomme l'élément chimique qu'il vient de découvrir uranium pour appuyer ce choix de nomModèle:,. Finalement, la suggestion de Bode devient la plus largement utilisée et est reconnue universelle en 1850 lorsque le HM Nautical Almanac Office, dernier à toujours utiliser Georgium Sidus, délaisse le nom proposé par Herschel pour Uranus.

Uranus possède une variété de traductions dans d'autres langues. Par exemple, en chinois, japonais, coréen et vietnamien, son nom est littéralement traduit par Modèle:Citation (Modèle:Langue )Modèle:,Modèle:,Modèle:,. En hawaïen, son nom est Modèle:Langue, un emprunt pour le découvreur HerschelModèle:,.

Après la découverte

Astronomie

Dessin du Système solaire par Percival Lowell en 1903.

Au Modèle:S et Modèle:S, il est très difficile d'observer correctement la surface d'Uranus à cause de sa distance avec la TerreModèle:Sfn. En 1937, les scientifiques fixent par spectroscopie et photométrie à Modèle:Nombre la rotation de la planète, qui était alors déjà vue comme rétrograde.

En 1948, Gerard Kuiper découvre Miranda, le plus petit et le dernier des cinq grands satellites sphériques Modèle:Incise d'Uranus, à l'observatoire McDonaldModèle:,.

Le Modèle:Date, les anneaux d’Uranus sont découverts, par hasard, par les astronomes James L. Elliot, Edward W. Dunham et Douglas J. Mink, embarqués à bord de l'observatoire aéroporté Kuiper. Les astronomes souhaitent utiliser l’occultation de l’étoile Modèle:Nobr par Uranus pour étudier l’atmosphère de la planète. Or l’analyse de leurs observations met en évidence que l'étoile a été brièvement masquée à cinq reprises, avant et après l’occultation par Uranus ; les trois astronomes concluent à la présence d’un système d’anneaux planétaires étroitsModèle:,. Dans leurs articles, ils désignent les cinq occultations observées par les cinq premières lettres de l'alphabet grec : α, β, γ, δ et ε ; ces désignations sont ensuite réutilisées pour nommer les anneaux. Peu de temps après, Elliot, Dunham et Mink découvrent quatre autres anneaux : l'un d'eux est situé entre les anneaux β et γ et les trois autres à l’intérieur de l’anneau α. Le premier est nommé η et les autres 4, 5 et 6, selon le système de numérotation des occultations adopté lors de la rédaction d'un autre article. Le système d’anneaux d’Uranus est le second découvert dans le Système solaire, après celui de Saturne connu depuis le Modèle:S.

Astrologie

Le monde astrologique a eu besoin d'un certain temps pour intégrer Uranus dans son symbolisme (et encore, selon l'astrologie traditionnelle, seuls les sept premiers astres visibles à l'œil nu sont importants). Ainsi la formulation prototypique des significations astrologiques de l'astre date de 33 ans après sa découverte : dans The Urania en 1814, par J. Corfield. Effectivement, comme le rappelle le spécialiste de l'histoire de l'astrologie Jacques Halbronn, cette découverte inattendue a fait voler en éclats les dignités planétaires héritées de Claude Ptolémée. Le système des maîtrises des planètes sur les signes est central en astrologie. En effet, à la suite de Jean-Baptiste Morin de Villefranche, les astrologues basent leur système d'interprétation sur Modèle:Citation. Ptolémée avait attribué deux maîtrises pour Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, et une seule maîtrise pour la Lune et le Soleil, soit douze maîtrises de signes astrologiques au total, autant que les signes. Cela correspondait à un nombre traditionnel de sept (d'où le nom de Septénaire astrologique) astres visibles à l'œil nu, en incluant les deux luminaires Soleil et Lune. Avec la découverte d'Uranus, tout ce savant dispositif s'écroulait : qu'Uranus se voie attribuer deux maîtrises ou une seule, il y aurait doublon(s). Certains ont affirmé qu'étant invisible, Uranus n'avait pas de trône, soit une exception de taille à la théorie.

Caractéristiques physiques

Masse et diamètre

Comparaison de taille entre la Terre et Uranus.

Avec une masse de Modèle:NombreModèle:,, Uranus est un corps intermédiaire entre la Terre et les géantes gazeuses de grande taille comme Jupiter ou Saturne. En effet, la masse uranienne vaut Modèle:Unité la masse terrestre mais Modèle:Sfrac de la masse jovienneModèle:,Modèle:,.

Par convention, la forme de la planète est définie par un modèle d'ellipsoïde de révolution où la Modèle:Citation est définie comme l'endroit où la pression atmosphérique est égale à Modèle:Conversion et est utilisée comme point de référence pour les altitudesModèle:,. Son rayon équatorial est de Modèle:Unité et son rayon polaire de Modèle:Unité, ce dernier étant plus faible du fait de l'aplatissement causé par la rotation de la planète. Sa gravité à Modèle:Unité est de Modèle:Unité, soit 90 % de la gravité de surface sur TerreModèle:,.

Comme Uranus est légèrement moins massive que Neptune (cette dernière possédant une masse de Modèle:Unité/2), elle est légèrement plus grande en raison de la compression gravitationnelle (Modèle:Unité de diamètre pour Neptune contre Modèle:Unité pour Uranus), avec un rayon d'à peu près quatre fois le rayon terrestreModèle:,.

Par ailleurs, Neptune et Uranus sont souvent considérées comme une sous-classe des planètes géantes, appelées Modèle:Citation, 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, Uranus est parfois utilisée comme métonymie pour décrire les corps découverts ayant une masse similaire ; l'appellation Modèle:Citation reste cependant plus courante, par exemple les Neptunes chaudes ou froidesModèle:,.

Structure interne

Composition d'Uranus.

La masse volumique d'Uranus, Modèle:Unité, en fait la deuxième planète la moins dense, après SaturneModèle:,. Cette valeur indique qu'elle est composée principalement de diverses glaces, telles que l'eau, l'ammoniac et le méthane, de façon similaire à NeptuneModèle:,Modèle:Sfn. La masse totale de glace à l'intérieur d'Uranus n'est pas connue avec précision, car les valeurs diffèrent selon le modèle choisiModèle:Sfn. Cependant, cette valeur doit être comprise entre 9,3 et Modèle:UnitéModèle:,. L'hydrogène et l'hélium ne constituent quant à eux qu'une petite partie du total, avec entre 0,5 et Modèle:Unité, en proportions identiques à celles trouvées au sein du SoleilModèle:,Modèle:,Modèle:Sfn. Le reste de la masse non glacée (0,5 à Modèle:Unité) est représenté par des matériaux rocheux.

Le modèle standard de la structure d'Uranus se décompose en trois couches : un noyau rocheux (silicate, fer et nickel) au centre, un manteau glacé au milieu puis une enveloppe externe d'hydrogène et d'hélium gazeuxModèle:,. Le noyau est relativement petit, avec une masse de seulement Modèle:Unité et un rayon inférieur à 20 % de la planète, soit environ la taille de la Terre. Le manteau comprend l'essentiel de sa masse pour 60 % du rayon, et la haute atmosphère les 20 % restants pour Modèle:UnitéModèle:,. Avec une masse volumique du noyau d'Uranus d'environ Modèle:Unité, la pression au centre serait d'environ Modèle:Unité (Modèle:Unité) Modèle:Incise et la température de l'ordre de grandeur de Modèle:ConversionModèle:,.

Comme il est d'usage en planétologie, le manteau est qualifié de glacé même s'il s'agit d'un fluide chaud et dense composé d'eau, d'ammoniac et d'autres substances volatilesModèle:,. Ce fluide, à haute conductivité électrique, est parfois appelé Modèle:Citation. 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 du fait des très fortes pressions et températures y régnantModèle:,. Ensuite, la précipitation du carbone libère de l'énergie Modèle:Incise entraînant des courants de convection qui libèrent les hydrocarbures dans l'atmosphère. Ce modèle expliquerait la présence d'hydrocarbures divers dans l'atmosphère d'UranusModèle:,.

En 2017, de nouvelles expériences simulant les conditions présumées régner vers Modèle:Unité 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 atmosphère de Neptune ou d'Uranus, les nano-diamants auraient le temps de croître pour donner des pluies de diamantsModèle:,Modèle:,. Il est également supposé que ce type de pluies de diamants se produise sur Jupiter et Saturne. Aussi, le sommet du manteau pourrait être un océan de carbone liquide où les Modèle:Citation solides flotteraientModèle:,Modèle:,. Certaines études appuient l'hypothèse selon laquelle le manteau serait constitué d'une couche d'eau ionique dans laquelle les molécules d'eau se décomposeraient 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. Cependant d'autres études tendent à établir que la présence de carbone (sous forme de méthane), ne permettrait pas la formation d'eau superionique (et plus précisément de cristaux d’oxygène).

Bien que le modèle considéré ci-dessus soit raisonnablement standard, il n'est pas unique et d'autres modèles sont également envisagés. Par exemple, il se pourrait qu'il y ait des quantités substantielles d'hydrogène et de roches mélangées dans le manteau de glace, faisant que la masse totale de glaces supposée soit supérieure à la réalité. Les données actuellement disponibles, provenant quasiment uniquement du survol de Voyager 2, ne permettent pas d'avoir de certitude en la matière.

Chaleur interne

La chaleur interne d'Uranus semble nettement inférieure à celle des autres planètes géantes, y compris Neptune qui a pourtant une masse et une composition similaireModèle:Sfn. En effet, si Neptune irradie Modèle:Unité plus d'énergie dans l'espace qu'elle n'en reçoit du Soleil, Uranus ne rayonne pratiquement pas de chaleur en excès : la puissance totale rayonnée par Uranus dans la partie infrarouge lointain du spectre est de Modèle:Val fois l'énergie solaire absorbée dans son atmosphèreModèle:,Modèle:,. Cette différence de chaleur interne entre les deux planètes glacées explique la plus forte activité climatique et les vents plus rapides présents sur Neptune. En fait, le flux de chaleur d'Uranus est seulement de Modèle:Nobr, ce qui est plus bas que le flux de chaleur interne de la Terre qui est d'environ Modèle:Unité. La température la plus basse enregistrée dans la tropopause d'Uranus est de Modèle:Nombre (−Modèle:Unité), faisant d'Uranus la planète la plus froide du Système solaireModèle:,.

L'une des hypothèses pour expliquer cet écart avec Neptune est qu'Uranus aurait été frappée par un impacteur ; en conséquence, elle aurait expulsé la majeure partie de sa chaleur primordiale et se serait finalement retrouvée avec une température centrale plus faible. Cette hypothèse d'impact est également celle utilisée dans certaines tentatives d'explication de l'inclinaison axiale particulière de la planèteModèle:,. Une autre hypothèse est qu'il existe une forme de barrière dans les couches supérieures d'Uranus qui empêcherait la chaleur du noyau d'atteindre la surface. Par exemple, la convection peut avoir lieu dans un ensemble de couches de composition différente, ce qui pourrait inhiber la conduction thermique verticaleModèle:Sfn ou faire apparaître une convection diffusive double qui pourrait être un facteur limitant.

Il est cependant difficile d'expliquer simultanément le manque de chaleur interne d'Uranus tout en observant sa similitude apparente avec Neptune. 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.

Atmosphère

Atmosphère d'Uranus prise par le programme Modèle:Lang (OPAL).

Bien qu'il n'y ait pas de surface solide définie à l'intérieur d'Uranus, la partie la plus externe de l'enveloppe gazeuse d'Uranus est appelée son atmosphère. L'atmosphère uranienne peut être divisée en trois couches : la troposphère, entre -300 et Modèle:Unité avec des pressions allant de 100 à Modèle:Unité, puis la stratosphère, de 50 à Modèle:Unité et des pressions allant de 0.1 à Modèle:Unité, puis la thermosphère, s'étendant de Modèle:Unité jusqu'à Modèle:Unité de la surface Modèle:Incise.

Composition

L’atmosphère d'Uranus, comme celle de Neptune, est différente de celles trouvées sur les deux géantes gazeuses, Jupiter et Saturne. Bien que principalement composée comme elles d'hydrogène et d'hélium, elle possède en effet une plus grande proportion de substances volatiles telles que l'eau, l'ammoniac et le méthaneModèle:,. Par ailleurs, ce dernier ayant des bandes d'absorption proéminentes dans le visible et le proche infrarouge (IR), il est la cause de la couleur aigue-marine ou cyan de la planète. Des traces de divers hydrocarbures se trouvent dans la stratosphère d'Uranus, qui pourraient être produits à partir du méthane par photolyse induite par le rayonnement solaire ultravioletModèle:Sfn. Parmi eux, et hormis le méthane, on trouve notamment l'éthane, l'acétylène, le méthylacétylène et le diacétylèneModèle:Sfn. La spectroscopie révèle aussi des traces de vapeur d'eau, de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone dans la haute atmosphère, qui ne peuvent provenir que de sources externes telles que des comètesModèle:,Modèle:,.

Troposphère

La troposphère est la partie la plus basse et la plus dense de l'atmosphère, se caractérisant par une diminution de la température avec l'altitude. La température tombe d'environ Modèle:Conversion à Modèle:Unité (base de la troposphère) à Modèle:Conversion à Modèle:UnitéModèle:,. Les températures dans la région supérieure la plus froide de la troposphère (la tropopause) varient de 49 à Modèle:Unité en fonction de la latitude planétaireModèle:,. La région de la tropopause est responsable de la grande majorité des émissions infrarouges lointaines thermiques d'Uranus, permettant ainsi de déterminer sa température effective de Modèle:ConversionModèle:,.

La troposphère est une partie dynamique de l'atmosphère, présentant des vents forts, des nuages brillants et des changements saisonniers.

Stratosphère

Aurores boréales sur Uranus prises par le spectrographe d'Hubble.

La couche intermédiaire de l'atmosphère uranienne est la stratosphère, où la température augmente généralement avec l'altitude à partir de Modèle:Unité à la tropopause jusqu'à entre 800 et Modèle:Unité (527 et Modèle:Unité) à la base de la thermosphère. Le réchauffement de la stratosphère est causé par l'absorption des rayons UV et IR solaires par le méthane et d'autres hydrocarbures. La chaleur est également conduite à partir de la thermosphère chaude. Les hydrocarbures occupent une couche relativement étroite à des altitudes comprises entre 100 et Modèle:Unité correspondant à une plage de pression de 1000 à Modèle:Unité et à des températures comprises entre 75 et Modèle:Unité (-198 et Modèle:Unité)Modèle:,. L'éthane et l'acétylène ont tendance à se condenser dans la partie inférieure la plus froide de la stratosphère et à la tropopause (en dessous de Modèle:Unité) en formant des couches de brume, qui peuvent être en partie responsables de l'apparence terne d'Uranus. La concentration d'hydrocarbures dans la stratosphère uranienne au-dessus de la brume est nettement inférieure à celle des stratosphères des autres planètes géantesModèle:,.

Thermosphère

La couche la plus externe de l'atmosphère uranienne est la thermosphère, qui a une température uniforme d'environ 800 et Modèle:Unité (527 et Modèle:Unité)Modèle:,. Les sources de chaleur nécessaires pour maintenir un niveau aussi élevé ne sont pas totalement expliquées, car ni le rayonnement ultraviolet solaire et ni l'activité aurorale ne peuvent fournir l'énergie nécessaire pour atteindre ces températures Modèle:Incise. La faible efficacité de refroidissement due au manque d'hydrocarbures dans la stratosphère au-dessus de Modèle:Unité pourrait cependant contribuerModèle:,.

En plus de l'hydrogène moléculaire, la thermosphère contient de nombreux atomes d'hydrogène libres. Leurs faibles masses et leurs températures élevées créent une couronne s'étendant jusqu'à Modèle:Unité, soit deux rayons uraniens à partir de sa surface. Cette couronne étendue est une caractéristique unique d'UranusModèle:,. Ses effets induisent une traînée sur les petites particules en orbite autour d'Uranus, provoquant un épuisement général de poussière des anneaux d'Uranus. La thermosphère d'Uranus avec la partie supérieure de la stratosphère correspondent à sa ionosphère, s'étendant de Modèle:Unité. La ionosphère d'Uranus est plus dense que celle de Saturne ou de Neptune, ce qui peut être une conséquence de la faible concentration d'hydrocarbures dans la stratosphèreModèle:,. La ionosphère est principalement entretenue par le rayonnement solaire UV et sa densité dépend de l'activité solaire.

Climat

Aux longueurs d'onde ultraviolettes et visibles, l'atmosphère d'Uranus apparaît terne par rapport aux autres planètes géantes. Lorsque Voyager 2 survole Uranus en 1986, la sonde observe un faible total de dix caractéristiques nuages sur toute la planèteModèle:,. Une explication proposée pour cette pénurie de caractéristiques est que la chaleur interne d'Uranus est nettement inférieure à celle des autres planètes géantes, dont Neptune qui lui ressemble pourtant par ailleurs. La température la plus basse enregistrée à la tropopause d'Uranus est de Modèle:Conversion, faisant d'Uranus la planète la plus froide du Système solaireModèle:,.

Structure en bandes

L'hémisphère sud d'Uranus dans une couleur naturelle approximative (à gauche) et dans des longueurs d'onde plus courtes (à droite), montrant ses faibles bandes de nuages et sa calotte atmosphérique (Voyager 2).

En 1986, Voyager 2 découvre que l'hémisphère sud visible d'Uranus peut être subdivisé en deux régions : une calotte polaire brillante et des bandes équatoriales sombres. Leur frontière est située à environ une latitude d'environ -45°. Une bande étroite chevauchant la plage latitudinale de -45 à -50° est la caractéristique la plus brillante sur sa surface visible : elle est appelée le Modèle:Citation (collar) du sudModèle:,. Il est supposé que la calotte et le collier sont des régions denses de nuages de méthane situés dans la plage de pression de 1,3 à Modèle:Unité. Outre la structure en bandes à grande échelle, Voyager 2 observe dix petits nuages brillants, la plupart se trouvant à plusieurs degrés au nord du collier. À tous autres égards, Uranus ressemble à une planète dynamiquement morte lors de ce survol.

Aussi, Voyager 2 arrive au plus fort de l'été sud d'Uranus et ne peut donc pas observer l'hémisphère nord. Au début du Modèle:S, lorsque la région polaire nord apparaît, le télescope spatial Hubble et le télescope Keck n'observent initialement ni collier ni calotte polaire dans l'hémisphère nord : Uranus semblait donc asymétrique, lumineuse près du pôle sud et uniformément sombre dans la région au nord du collier sud. Cependant, en 2007, quand Uranus atteint son équinoxe, le collier sud avait presque disparu et un léger collier nord avait quant à lui émergé vers 45° de latitude.

Nuages

Dans les années 1990, le nombre de caractéristiques de nuages brillants observés augmente considérablement, en partie grâce à de nouvelles techniques d'imagerie haute résolution. La plupart sont trouvés dans l'hémisphère nord alors qu'il commençait à devenir visible. Il existe des différences entre les nuages de chaque hémisphère : les nuages du nord sont plus petits, plus nets et plus brillants. Aussi, ils semblent se trouver à une altitude plus élevée.

La première tache sombre observée sur Uranus (2006).

La durée de vie des nuages s'étend sur plusieurs ordres de grandeur ; si certains petits nuages vivent pendant quelques heures, au moins un nuage au sud semblait avoir persisté depuis le survol du Voyager 2 vingt ans aprèsModèle:,. Des observations plus récentes laissent également à penser que les nuages sur Uranus seraient semblables en certains points à ceux de Neptune. Par exemple, les taches sombres communes sur Neptune n'avaient jamais été observées sur Uranus avant 2006, lorsque la première de ce type Modèle:Incise est prise en imageModèle:,. Il est spéculé qu'Uranus deviendrait plus semblable à Neptune lorsque proche de ses équinoxes.

Le suivi des caractéristiques nuageuses permet de déterminer des vents zonaux soufflant dans la haute troposphère d'Uranus. À l'équateur, les vents sont rétrogrades, ce qui signifie qu'ils soufflent dans le sens inverse de la rotation planétaire. Leurs vitesses vont de -360 à Modèle:UnitéModèle:,. La vitesse du vent augmente avec la distance de l'équateur, atteignant des valeurs nulles près de ± 20° de latitude, là où se situe la température minimale de la troposphèreModèle:,. Plus près des pôles, les vents se déplacent dans une direction prograde. La vitesse du vent continue d'augmenter pour atteindre des maxima à Modèle:Unité (Modèle:Unité) vers ± 60° de latitude avant de tomber à zéro aux pôlesModèle:,Modèle:,.

Variations saisonnières

Uranus en 2005 : des anneaux, un collier sud et un nuage brillant dans l'hémisphère nord sont visibles.

Pendant une courte période de mars à Modèle:Date, de gros nuages apparaissent dans l'atmosphère uranienne, lui donnant une apparence similaire à celle de NeptuneModèle:,. Les observations comprenaient des vitesses de vent de Modèle:Unité (Modèle:Unité) et un orage persistant surnommé Modèle:Citation. En 2006, la première tache sombre est observée. La raison pour laquelle cette soudaine recrudescence d'activité s'est produite n'est pas entièrement connue, mais il semble que l'inclinaison axiale d'Uranus entraîne des variations saisonnières extrêmes de son climatModèle:,.

Il est difficile de déterminer la nature de cette variation saisonnière car des données précises sur l'atmosphère d'Uranus existent depuis moins de 84 ans, soit une année uranienne complète. La photométrie au cours d'une demi-année uranienne (à partir des années 1950) montre une variation régulière de la luminosité dans deux bandes spectrales, les maxima se produisant aux solstices et les minima aux équinoxes. Une variation périodique similaire, avec des maxima aux solstices, est notée dans les mesures par micro-ondes de la troposphère profonde commencées dans les années 1960. Les mesures de la température stratosphérique à partir des années 1970 montrent aussi des valeurs maximales proches du solstice de 1986. Il est supposé que la majorité de cette variabilité se produit en raison de changements dans la géométrie de visualisation.

Il existe quelques indications des changements saisonniers physiques se produisant sur Uranus. En effet, si elle connue pour avoir une région polaire sud brillante et un pôle nord mat, ce qui serait incompatible avec le modèle du changement saisonnier décrit ci-dessus, la planète avait pourtant affiché des niveaux de luminosité élevés lors de son précédent solstice de l'hémisphère nord vers 1946. Le pôle nord n'aurait ainsi pas toujours été aussi sombre et le pôle visible pourrait ainsi s'éclaircir quelque temps avant le solstice et s'assombrir après l'équinoxe. Une analyse détaillée des données visibles et micro-ondes révèle que les changements périodiques de luminosité ne sont pas complètement symétriques autour des solstices, ce qui indique également un changement dans les modèles d'albédo méridien. Dans les années 1990, alors qu'Uranus s'éloigne de son solstice, Hubble et les télescopes au sol révèlent que la calotte polaire sud s'assombrit sensiblement (sauf le collier sud, qui reste brillant), puis l'hémisphère nord commence au début des années 2000 à connaître une activité croissante, comme des formations nuageuses et des vents plus forts allant jusqu'à Modèle:Unité, renforçant les attentes selon lesquelles cet hémisphère devrait bientôt s'éclaircirModèle:,Modèle:,. Cela s'est effectivement produit en 2007 lorsque la planète passe son équinoxe : un léger collier polaire nord s'est levé et le collier sud est devenu presque invisible, bien que le profil de vent zonal soit resté légèrement asymétrique, les vents du nord étant un peu plus lents que ceux du sud.

Magnétosphère

Le champ magnétique d'Uranus possède deux caractéristiques remarquables :
* Il est décalé par rapport au centre géographique de la planète.
* Son axe nord-sud est très incliné par rapport à l'axe nord-sud de rotation de la planète.

Avant le survol de Voyager 2, aucune mesure de la magnétosphère uranienne n'avait été réalisée et sa nature était donc inconnue. Avant 1986, les astronomes supposent que le champ magnétique d'Uranus est aligné avec le vent solaire, puisqu'il serait alors aligné avec les pôles, qui sont sur le plan de l'écliptique.

Cependant, les observations de Voyager 2 révèlent que le champ magnétique d'Uranus est particulier, d'une part parce qu'il n'a pas pour origine le centre géométrique de la planète mais est décalé de près de Modèle:Unité de celui-ci (un tiers du rayon planétaire), et d'autre part parce qu'il penche de 59° par rapport à l'axe de rotationModèle:,Modèle:Sfn. Cette géométrie inhabituelle a pour conséquence d'induire une magnétosphère fortement asymétrique, la force du champ magnétique à la surface du pôle sud pouvant être aussi basse que Modèle:Unité (Modèle:Unité), alors qu'au pôle nord elle peut atteindre Modèle:Unité (Modèle:Unité). Le champ magnétique moyen en surface est de Modèle:Unité (Modèle:Unité).

En 2017, des études sur les données de Voyager 2 suggèrent que cette asymétrie amène la magnétosphère d'Uranus à réaliser une reconnexion magnétique avec le vent solaire une fois par jour uranien, ouvrant la planète aux particules du Soleil. En comparaison, le champ magnétique terrestre est à peu près aussi fort à l'un ou l'autre des pôles, et son Modèle:Citation est à peu près parallèle à son équateur géographique. Le moment magnétique bipolaire d'Uranus vaut environ Modèle:Unité celui de la Terre.

Neptune possède également un champ magnétique penché et déséquilibré de la même manière, ce qui suggère que cela pourrait être une caractéristique commune des géantes de glaces. Une hypothèse est que, contrairement aux champs magnétiques des planètes telluriques et géantes gazeuses, qui sont générés dans leurs noyaux, les champs magnétiques des géantes de glace seraient générés par des mouvements de conducteurs à des profondeurs relativement faibles, par exemple, dans l'océan eau-ammoniacModèle:SfnModèle:,. Une autre explication possible de l'alignement particulier de la magnétosphère est que des océans de diamant liquide à l'intérieur d'Uranus auraient une incidence sur le champ magnétique.

Une aurore boréale d'Uranus face à ses anneaux (Hubble, 2012).

Malgré son étrange alignement, la magnétosphère uranienne est, par bien des aspects, semblable à celle des autres planètes : elle possède un arc de choc à environ Modèle:Unité devant elle, une magnétopause à Modèle:Unité, une magnétoqueue bien développée et des ceintures de radiationModèle:,. Dans l'ensemble, la structure de la magnétosphère d'Uranus est similaire à celle de Saturne. La queue de la magnétosphère d'Uranus est par ailleurs tordue à cause de sa rotation latérale en une forme de long tire-bouchon s’étendant sur des millions de kilomètres derrière elleModèle:,.

La magnétosphère d'Uranus contient des particules chargées, avec principalement des protons et des électrons et une petite quantité d'ions H₂⁺ mais aucun ion plus lourd n'a été détectéModèle:,. Beaucoup de ces particules proviendraient de la thermosphère. La population de particules est fortement affectée par les lunes uraniennes qui balaient la magnétosphère, laissant des lacunes importantes. Le flux de ces particules est suffisamment élevé pour provoquer une érosion spatiale de leurs surfaces sur une échelle de temps astronomiquement rapide de Modèle:Unité. Cela pourrait être la cause de la coloration uniformément sombre des satellites et des anneaux d'Uranus.

Uranus présente des aurores polaires relativement développées, qui apparaissent comme des arcs lumineux autour des deux pôles magnétiquesModèle:,. Contrairement à Jupiter, les aurores d’Uranus semblent être insignifiantes pour le bilan énergétique de la thermosphère planétaire.

En Modèle:Date-, les astronomes de la NASA signalent la détection d'une grande bulle magnétique atmosphérique, également connue sous le nom de plasmoïde. Elle aurait été libérée dans l'espace par la planète Uranus lors du survol de la planète en 1986, cette découverte ayant été faite après avoir réévalué d'anciennes données enregistrées par la sonde spatiale Voyager 2Modèle:,.

Caractéristiques orbitales

Orbite

Orbite d’Uranus (en rouge) comparée à celles des autres planètes.

La période de révolution d'Uranus autour du Soleil est d'environ Modèle:Nombre terrestres (Modèle:Unité terrestres), la seconde plus grande des planètes du Système solaire après NeptuneModèle:,. L’intensité du flux solaire sur Uranus est d’environ Modèle:Sfrac de celui reçu par la Terre.

Le demi-grand axe d'Uranus est de Modèle:Unité, soit environ Modèle:Unité de kilomètres. Son excentricité orbitale de Modèle:Unité implique que la différence entre sa distance au Soleil à l'aphélie et au périhélie est de Modèle:Unité Modèle:Incise.

Calcul de son orbite

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

En 1821, Alexis Bouvard publie des tables astronomiques de l'orbite d'Uranus. Cependant, avec le temps, des divergences commencent à apparaître entre les orbites prévues et observées et l'astronome français, notant ces perturbations gravitationnelles inexpliquées, conjecture qu'une huitième planète, plus lointaine, pourrait en être la cause. Les astronomes britannique John Couch Adams en 1843 et français Urbain Le Verrier en 1846 calculent indépendamment la position prévue de cette hypothétique planète. Grâce aux calculs de ce dernier, elle est finalement observée pour la première fois le Modèle:Date par l'astronome prussien Johann Gottfried Galle, à un degré de la position préditeModèle:,.

Rotation

La période de rotation des couches intérieures d’Uranus est de Modèle:Unité et Modèle:UnitéModèle:,. Cependant, comme toutes les planètes géantes, la haute atmosphère d’Uranus connaît des vents très violents dans la direction de rotation. Le vent à la surface d’Uranus peut atteindre des vitesses de l'ordre de 700 ou Modèle:Unité vers +60° de latitude et, par conséquent, des parties visibles de son atmosphère se déplacent beaucoup plus vite et effectuent une rotation complète en environ Modèle:Nombre.

Son rayon équatorial est de Modèle:Unité et son rayon polaire de Modèle:Unité, ce dernier étant plus faible du fait de l'aplatissement causé par la rotation de la planète.

Inclinaison de l’axe

Uranus de 1986 à 2030, du solstice d'été sud en 1986 à l'équinoxe en 2007 et au solstice d'été nord en 2028.

À la différence de toutes les autres planètes du Système solaire, Uranus présente une très forte inclinaison de son axe par rapport à la normale Modèle:Incise de l'écliptique. Ainsi, avec une inclinaison axiale de 97,77° Modèle:Incise cet axe est quasiment parallèle au plan orbitalModèle:,. La planète Modèle:Citation pour ainsi dire sur son orbite et présente alternativement au Soleil son pôle nord, puis son pôle sud.

Cela crée des changements saisonniers complètement différents de ceux des autres planètesModèle:Sfn. Près du solstice, un pôle fait face au Soleil en continu et l'autre est tourné vers l'extérieur. Chaque pôle obtient donc environ Modèle:Unité d'ensoleillement continu suivies d'autant d'années d'obscuritéModèle:,Modèle:Sfn. Seule une bande étroite autour de l'équateur connaît un cycle jour-nuit rapide, mais avec le soleil très bas à l'horizon. De l'autre côté de l'orbite d'Uranus, l'orientation des pôles vers le Soleil est inversée. Un résultat de cette orientation d'axe est que, en moyenne sur une année uranienne, les régions polaires d'Uranus reçoivent plus d'énergie solaire que ses régions équatorialesModèle:,. Néanmoins, Uranus est plus chaude à son équateur qu'à ses pôles ; le mécanisme en cause de ce résultat contre-intuitif est inconnu mais pourrait être dû à un processus de distribution de la chaleur par le climatModèle:,.

Près de l'équinoxe, le Soleil fait face à l'équateur d'Uranus, lui donnant pendant un temps une période de cycles jour-nuit proche de ceux observés sur la plupart des autres planètes. Uranus atteint son équinoxe le plus récent le Modèle:DateModèle:,. Modèle:Clr

Années des solstices et équinoxes uraniens

Année	Hémisphère nord	Hémisphère sud
1901, 1985	Solstice d’hiver	Solstice d’été
1923, 2007	Équinoxe de printemps	Équinoxe d’automne
1946, 2030	Solstice d’été	Solstice d’hiver
1966, 2050	Équinoxe d’automne	Équinoxe de printemps

Plusieurs hypothèses peuvent expliquer cette configuration particulière de l'axe de rotation de la planète. L'une d'elles décrit la présence d'un satellite ayant provoqué graduellement le basculement d'Uranus par un phénomène de résonance avant d'être éjecté de son orbiteModèle:SfnModèle:,. Une autre thèse avance le fait que le basculement serait dû à au moins deux impacts avec des impacteurs qui se seraient produits avant que les satellites d'Uranus ne se soient formésModèle:,. À l'appui de cette thèse, en Modèle:Date, plus de cinquante simulations d'impact effectuées avec des super calculateurs concluent à une collision majeure entre une jeune protoplanète et Uranus, au niveau du pôle Nord et à une vitesse de Modèle:Unité. La protoplanète de roche et de glace aurait fait basculer Uranus avant de se désintégrer et de former une couche de glace sur le manteau. Cette collision aurait relâché une partie de la chaleur interne de la planète, expliquant qu'elle soit la plus froide du Système solaire. Selon une théorie, avancée en 2020 dans la revue Modèle:Lien, Uranus était dotée dans la passé d’un anneau massif d’au moins 3 fois la masse de son système de satellites, qui se serait désintégré mais aurait fait basculer la planète sur son orbite.

Lors du survol de la planète par Voyager 2 en 1986, le pôle sud d'Uranus est orienté presque directement vers le Soleil. On peut dire qu’Uranus a une inclinaison légèrement supérieure à 90° ou encore que son axe a une inclinaison légèrement inférieure à 90° et qu’elle tourne alors sur elle-même dans le sens rétrograde. L'étiquetage de ce pôle comme Modèle:Citation utilise la définition actuellement approuvée par l'Union astronomique internationale, à savoir que le pôle nord d'une planète ou d'un satellite est le pôle qui pointe au-dessus du plan invariable du Système solaire, quelle que soit la direction dans laquelle la planète tourneModèle:,. Ainsi, par convention, Uranus a une inclinaison supérieure à 90° et possède donc une rotation rétrograde, comme Vénus.

Formation et migration

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, Uranus et Neptune, 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 cœurModèle:,Modèle:Sfn. Ainsi, diverses hypothèses sont avancées pour expliquer leur apparitionModèle:Sfn.

La première hypothèse 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 hypothèse 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-neptunienneModèle:,. 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 d'Uranus et des autres planètes géantes sur la structure de la ceinture de KuiperModèle:,Modèle:,.

Cortège d'Uranus

Lunes

Les six plus grosses lunes d'Uranus ; de gauche à droite : Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania et Obéron.

Uranus possède Modèle:Unité connusModèle:,Modèle:,. Leur masse combinée Modèle:Incise représente moins de 0,02 % de la masse de la planèteModèle:Sfn. Les noms de ces satellites sont choisis parmi les personnages des œuvres de Shakespeare et d'Alexandre PopeModèle:,Modèle:Sfn.

William Herschel découvre les deux premières lunes, Titania et Obéron, en 1787 Modèle:InciseModèle:,Modèle:Sfn. Elles sont nommées ainsi Modèle:Unité après par son fils John HerschelModèle:Sfn. Par ailleurs, William Herschel pense en avoir découvert quatre autres les années suivantes mais leur correspondance avec des lunes existantes n'est pas vérifiéeModèle:Sfn. Ces observations ont alors une grande importance car elles permettent notamment d'estimer la masse et le volume de la planèteModèle:Sfn.

William Lassell annonce officiellement la découverte d'Ariel et Umbriel en 1851, résultat d'un travail commun avec William DawesModèle:,Modèle:Sfn. Près d'un siècle plus tard (en 1948), Gerard Kuiper découvre MirandaModèle:,Modèle:Sfn. La vingtaine de lunes restantes est découverte après 1985, pour certaines pendant le survol de Modèle:Nobr et les autres avec des télescopes au solModèle:,.

Les satellites d'Uranus sont divisés en trois groupes : treize satellites intérieurs, cinq satellites majeurs et neuf satellites irréguliersModèle:,.

Le système uranien par le TGT.

Les satellites intérieurs sont de petits corps sombres ayant des caractéristiques et une origine communes avec les anneaux de la planète. Leur orbite est située à l'intérieur de celle de Miranda et ils sont fortement liés aux anneaux d'Uranus, certaines lunes ayant probablement causé certains anneaux par fragmentation. Puck est le plus grand satellite intérieur d'Uranus, avec un diamètre de Modèle:Unité, et le seul pour lequel les photos prises par Voyager 2 montrent des détails. Parmi les autres satellites intérieurs, on compte par ordre d'éloignement à la planète Cordélia, Ophélie, Bianca, Cressida, Desdémone, Juliette, Portia, Rosalinde, Cupid, Belinda, Perdita et Mab.

Les cinq satellites majeurs Modèle:Incise ont une masse suffisante pour être en équilibre hydrostatique. Tous sauf Umbriel présentent à la surface des signes d'activité interne, tels que la formation de canyons ou du volcanisme. Le plus grand satellite d'Uranus, Titania, est le huitième plus grand du Système solaire, avec un diamètre de Modèle:Unité, soit un peu moins de la moitié de la Lune pour une masse vingt fois inférieure. La masse combinée des cinq principaux satellites est inférieure à la moitié de celle de Triton (le plus grand satellite naturel de Neptune) seulModèle:,. Ils ont des albédos géométriques relativement bas, allant de 0,21 pour Umbriel à 0,39 pour Ariel Modèle:InciseModèle:,. Ce sont des conglomérats de glace et de roche composés d'environ 50 % de glace (ammoniac et dioxyde de carbone) et de 50 % de roche, de façon similaire aux satellites glacés de SaturneModèle:,Modèle:Sfn. Seule Miranda semble principalement composée de glace et possède des canyons d'une profondeur de Modèle:Unité, des plateaux et des variations chaotiques de ses caractéristiques de surface uniques dans le Système solaireModèle:,Modèle:,. L'activité géologique passée de Miranda aurait été entraînée par un réchauffement par effet de marée à un moment où son orbite était plus excentrique qu'actuellement, probablement en raison d'une ancienne résonance orbitale 3:1 avec UmbrielModèle:,.

Image proche infrarouge en fausses couleurs d'Uranus en 1998 montrant ses bandes de nuages, ses anneaux et ses lunes par la caméra NICMOS du télescope spatial Hubble.

Les satellites irréguliers d'Uranus ont des orbites elliptiques et fortement inclinées (en majorité rétrogrades), et orbitent à de grandes distances de la planèteModèle:,. Leur orbite se situe au-delà de celle d'Obéron, la grande lune la plus éloignée d'Uranus. Ils ont probablement tous été capturés par Uranus peu après sa formation. Leur diamètre est compris entre Modèle:Unité pour Trinculo et Modèle:Unité pour Sycorax. Margaret est le seul satellite irrégulier d'Uranus connu ayant une orbite prograde. C'est également un des satellites du Système solaire ayant l'orbite la plus excentrique avec 0,661, bien que Néréide, une lune de Neptune, ait une excentricité moyenne plus élevée avec 0,751. Les autres satellites irréguliers sont Francisco, Caliban, Stephano, Prospero, Setebos et Ferdinand.

Anneaux planétaires

Schéma du système d’anneaux et des lunes d’Uranus. Les lignes continues sont les anneaux et celles en pointillés les orbites des lunes.

Uranus possède un système de treize anneaux planétaires connus, le système d'anneaux d'Uranus étant moins complexe que celui de Saturne, mais plus élaborés que ceux de Jupiter ou de NeptuneModèle:,.

William Herschel décrit la présence possible d'anneaux autour d'Uranus en 1787 et 1789Modèle:Sfn. Cette observation est généralement considérée comme douteuse, car les anneaux sont sombres et ténus et, dans les deux siècles suivants, aucun n'a été noté par d'autres observateurs. Pourtant, Herschel fait une description précise de la taille de l'anneau epsilon, de son angle par rapport à la Terre, de sa couleur rouge et de ses changements apparents alors qu'Uranus orbitait autour du SoleilModèle:,. Le système d'anneau est découvert de façon explicite le Modèle:Date par James L. Elliot, Edward W. Dunham et Jessica Mink à l'aide du Kuiper Airborne ObservatoryModèle:Sfn. La découverte est fortuite car ils prévoyaient d'utiliser l'occultation de l'étoile SAO 158687 par Uranus pour étudier son atmosphèreModèle:Sfn. Lorsque de l'analyse de leurs observations, ils découvrent que l'étoile avait brièvement disparu cinq fois avant et après sa disparition derrière Uranus, les faisant conclure à l'existence d'un système d'anneau autour d'Uranus. Il s'agit alors du deuxième système d'anneaux planétaires découvert après celui de SaturneModèle:Sfn. Deux autres anneaux sont découverts par Modèle:Nobr entre 1985 et 1986 par observation directe.

Anneaux d’Uranus

Nom	Distance (km)	Largeur (km)
ζ	39 600	3 500
6	41 840	1 à 3
5	42 230	2 à 3
4	42 580	2 à 3
α	44 720	7 à 12
β	45 670	7 à 12
η	47 190	0 à 2
γ	47 630	1 à 4
δ	48 290	3 à 9
λ	50 024	2 à 3
ε	51 140	20 à 100
ν	67 300	3 800
μ	97 700	17 800

En décembre 2005, le télescope spatial Hubble détecte une paire d'anneaux auparavant inconnusModèle:Sfn. Le plus grand est situé deux fois plus loin d'Uranus que les anneaux précédemment connus. Ces nouveaux anneaux sont si éloignés d'Uranus qu'ils sont appelés le système d'anneaux Modèle:Citation. Hubble repère également deux petits satellites, dont l'un, Mab, partage son orbite avec l'anneau nouvellement découvert le plus externe. En avril 2006, des images des nouveaux anneaux par l'observatoire de Keck révèlent leurs couleurs : le plus extérieur est bleu et l'autre rouge. Une hypothèse concernant la couleur bleue de l'anneau externe est qu'il est composé de minuscules particules de glace d'eau issues de la surface de Mab qui sont suffisamment petites pour diffuser la lumière bleue.

Leurs distances au centre d'Uranus vont de Modèle:Unité pour l’anneau ζ à environ Modèle:Unité pour l’anneau µ. Si les dix premiers anneaux d’Uranus sont fins et circulaires, le onzième, l’anneau ε, est plus brillant, excentrique et plus large, s'étendant de Modèle:Unité au point le plus proche de la planète à Modèle:Unité au point le plus éloigné. Il est encadré par deux [[Satellite berger|lunes Modèle:Citation]], assurant sa stabilité, Cordélia et Desdémone. Les deux derniers anneaux sont très nettement plus éloignés, l’anneau μ se situant deux fois plus loin que l’anneau ε. Il existe probablement de faibles bandes de poussière et des arcs incomplets entre les anneaux principaux. Ces anneaux sont très sombres : l’albédo de Bond des particules les composant ne dépasse pas 2 %, ce qui les rend très peu visibles. Ils sont probablement composés de glace et d'éléments organiques noircis par le rayonnement de la magnétosphère. Au regard de l'âge du Système solaire, les anneaux d’Uranus seraient assez jeunes : leur durée d'existence ne dépasserait pas Modèle:Unité d’années et ils ne se sont donc pas formés avec UranusModèle:,. La matière formant les anneaux a probablement déjà fait partie d'une lune Modèle:Incise qui aurait été brisée par des impacts à grande vitesse. Parmi les nombreux débris formés à la suite de ces chocs, seules quelques particules ont survécu, dans des zones stables correspondant aux emplacements des anneaux actuels.

Autre entourage d'Uranus

Modèle:Article détaillé Un astéroïde troyen d'Uranus est un astéroïde situé aux alentours d'un des deux points stables de Lagrange (LModèle:Ind ou LModèle:Ind) du système Soleil-Uranus, c'est-à-dire situé à 60° en avance ou en retard sur l'orbite d'Uranus. Le Centre des planètes mineures (CPM) ne recense qu'un troyen d'Uranus : Modèle:PM1, situé autour du point L₄Modèle:,. Modèle:PM1 est proposé comme second troyen d'Uranus mais n'est cependant toujours pas approuvé par le CPMModèle:,.

Aussi, d'autres objets sont coorbiteurs d'Uranus sans pour autant être classifiés comme troyens. Ainsi, (83982) Crantor est une planète mineure possédant une orbite en fer à cheval vis-à-vis d'UranusModèle:,. D'autres exemples de coorbiteurs potentiels comme Modèle:PM1 ou Modèle:PM1 ont également été découverts.

Des études montrent 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 cependant pas encore été découverts.

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

Observation

Uranus et Neptune depuis la Terre par le grand relevé Two-Micron All-Sky Survey en 1998.

La magnitude apparente moyenne d'Uranus est de +5,68 avec un écart-type de 0,17 tandis que les extrêmes sont de +5,38 et +6,03Modèle:,. Cette plage de luminosité étant proche de la limite de l'œil nu située à +6, il est ainsi possible avec un ciel parfaitement sombre Modèle:Incise et dégagé de la voir comme une étoile très peu lumineuse, notamment lorsqu'elle se trouve en oppositionModèle:,Modèle:,. Cette variabilité est en grande partie expliquée par quelle latitude planétaire d'Uranus est simultanément éclairée par le Soleil et vue depuis la Terre. Sa taille apparente est comprise entre 3,3 et Modèle:Unité, selon que sa distance à la Terre varie de 3,16 à Modèle:Unité de kilomètres, et elle est ainsi facilement distinguable avec des jumellesModèle:,. Avec un télescope possédant un objectif d'un diamètre entre 15 et Modèle:Unité, Uranus apparaît comme un disque cyan pâle avec assombrissement centre-bord. Avec un télescope possédant un plus large objectif, il devient possible de distinguer ses nuages ainsi que certains de ses plus grands satellites, tels que Titania et ObéronModèle:,.

Depuis 1997, neuf satellites irréguliers extérieurs ont été identifiés à l'aide de télescopes au sol. Deux lunes intérieures supplémentaires, [[Cupid (lune)|Modèle:Langue]] et Mab, sont découvertes grâce au télescope spatial Hubble en 2003. Le satellite Margaret est le dernier découvert avec sa découverte publiée en Modèle:Date. Le télescope spatial Hubble permet également de prendre des photos correctes d'Uranus depuis la Terre, même si elles sont en résolution relative plus faibles que les images de Voyager 2Modèle:Sfn. Entre 2003 et 2005, grâce aux observations ainsi effectuées, une nouvelle paire d’anneaux est découverte, baptisée par la suite système d’anneaux externe, ce qui porte le nombre d’anneaux d’Uranus à 13.

Jusqu'en 2007, Uranus s'est approchée de son équinoxe et une activité nuageuse s’y est développéeModèle:,. La majeure partie de cette activité ne peut pas être perçue autrement qu’avec le télescope spatial Hubble ou de grands télescopes munis d’optique adaptative.

Exploration

Survol de Modèle:Nobr

Croissant d'Uranus pris par Voyager 2 alors en route vers Neptune.

Voyager 2.

La planète n'a été visitée et étudiée à courte distance que par une seule sonde spatiale : Voyager 2 (NASA) en 1986, qui est donc la source de la majorité des informations connues sur la planète. L'objectif principal de la mission Voyager étant l'étude des systèmes de Jupiter et Saturne, le survol d'Uranus n'est rendu possible que parce que ceux-ci se sont parfaitement déroulés auparavantModèle:Sfn.

Lancée en 1977, Voyager 2 fait son approche au plus près d'Uranus le Modèle:Date, à Modèle:Unité du sommet des nuages de la planète avant de poursuivre son trajet vers NeptuneModèle:,. La sonde étudie la structure et la composition chimique de l'atmosphère d'Uranus, y compris son climat unique, causé par son inclinaison axiale de 97,77°. Elle effectue les premières enquêtes détaillées sur ses cinq plus grandes lunes et en découvre Modèle:Unité. Elle examine les neuf anneaux connus du système, en découvre deux autres et permet d'établir que leur apparition est relativement récenteModèle:,. Finalement, elle étudie son champ magnétique, sa structure irrégulière, son inclinaison et sa magnétoqueue unique en tire-bouchon causée par son orientation.

Voyager 1 n'a pas pu visiter Uranus car l'enquête sur une lune de Saturne, Titan, était considérée comme une priorité. Cette trajectoire a ensuite fait sortir la sonde du plan de l'écliptique, mettant fin à sa mission de planétologieModèle:,.

Après Modèle:Nobr

La possibilité d'envoyer l'orbiteur Cassini-Huygens de Saturne jusqu'à Uranus a été évaluée lors d'une phase de planification d'extension de mission en 2009, mais a finalement été rejetée en faveur de sa destruction dans l'atmosphère saturnienne car il aurait fallu environ vingt ans pour arriver au système uranien après avoir quitté Saturne. Par ailleurs, New Horizons 2 Modèle:Incise aurait également pu effectuer un survol rapproché du système uranien.

Un orbiteur du nom d'Uranus orbiter and probe est recommandé par le Planetary Science Decadal Survey 2013-2022 dans le cadre du programme New Frontiers publié en 2011Modèle:,Modèle:Sfn. Cette proposition envisageait un lancement en 2020-2023 et une croisière de Modèle:Unité vers Uranus. La sonde pourrait s'inspirer du Pioneer Venus Multiprobe et descendre dans l'atmosphère uranienne.

L'Agence Spatiale Européenne évalue une mission de Modèle:Citation appelée Uranus Pathfinder. D'autres missions telles qu'OCEANUS, ODINUS ou MUSE sont étudiées.

Dans la culture

Références historiques

L'uranium a été nommé en référence à Uranus.

L'élément chimique uranium est découvert en 1789 par le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth, nommé d'après Uranus qui venait d'être découverte huit ans auparavantModèle:,. Il est ensuite isolé par le chimiste français Eugène-Melchior Péligot en 1841 et reste l'élément le plus lourd connu jusqu'en 1940, où le premier élément transuranien est découvert : le neptunium, nommé quant à lui d'après la planète Neptune.

L'opération Uranus est le nom donné à l'opération militaire réussie de la Seconde Guerre mondiale par l'Armée rouge pour reprendre Stalingrad. Elle débouche sur lModèle:'opération Saturne. La même guerre connaîtra ensuite l'opération Neptune, nom de code donné au débarquement en Normandie des troupes alliées en Modèle:Date.

Musique et poésie

Modèle:Citation est le Modèle:6e mouvement de l'œuvre pour grand orchestre Les Planètes, composée et écrite par Gustav Holst entre 1914 et 1916. Par ailleurs, les lunes d'Uranus Obéron, Miranda et Titania sont mentionnées dans la chanson Astronomy Domine de Pink Floyd.

Dans le poème de John Keats Modèle:Langue, les deux vers Modèle:Citation étrangère Modèle:En français, sont une référence à la découverte d'Uranus par William Herschel.

Littérature et cinéma

Marcel Aymé intitule un de ses romans Uranus car un des personnages lisait un ouvrage d'astronomie au moment d'un bombardement l'ayant marqué.

Depuis sa découverte, Uranus est apparue dans de nombreuses œuvres de science-fiction. Par exemple, elle a été le décor de l'épisode The Daleks' Master Plan de Doctor Who ou de certains niveaux dans la série de jeux vidéo Mass Effect, et le sujet du roman de fiction Uranus de Ben Bova.

Cependant, elle n'a pas inspiré que des œuvres de science-fiction. Ainsi, Uranus est un roman de Marcel Aymé paru en 1948 et adapté à l'écran par Claude Berri en 1990Modèle:,. Le titre du roman vient d'une anecdote racontée par un personnage, le professeur Watrin : un bombardement a tué sa femme un soir d'Modèle:Date alors qu'il lisait dans un ouvrage d'astronomie le chapitre consacré à Uranus et le nom de la planète lui rappelle ainsi ce souvenir.

Jeu de mots

Dans la culture populaire en langue anglaise, de nombreux jeux de mots sont dérivés de la prononciation commune du nom d'Uranus avec l'expression Modèle:Citation Modèle:En français et sont notamment utilisés en tant que gros titre dans les articles de presse relatant de la planèteModèle:,, et ce depuis la fin du Modèle:S. Ce jeu de mots a en conséquence influé la prononciation recommandée de la planète pour éviter l'homonymie.

Cela a également été utilisé dans des œuvres de fiction, par exemple dans la série d'animation Futurama où la planète a été renommée pour Modèle:Citation en Modèle:CitationModèle:,.

Symbolisme

Uranus possède deux symboles astronomiques. Le premier à être proposé, ♅, est suggéré par Jérôme Lalande en 1784Modèle:,. Dans une lettre à William Herschel, le découvreur de la planète, Lalande le décrit comme Modèle:Citation. Une proposition ultérieure, ⛢, est un hybride des symboles de Mars et du Soleil parce qu'Uranus représente le ciel en mythologie grecque, que l'on croyait dominé par les puissances combinées du Soleil et de Mars. À l'époque moderne, il est toujours employé comme symbole astronomique de la planète, bien que son utilisation soit découragée au profit de l'initiale Modèle:Citation par l'Union astronomique internationale.

Voir aussi

Articles connexes

• Atmosphère d'Uranus
• Anneaux d'Uranus
• Satellites naturels d'Uranus
• Planète géante de glaces
• Neptune (planète)
• Système solaire

Liens externes

• Modèle:Autorité
• Modèle:Dictionnaires
• Modèle:Bases
• « Uranus, la géante qui venait du froid », La Méthode scientifique, France Culture, 23 février 2021.
• « Objectif Uranus: pourquoi les scientifiques américains rêvent d’explorer la géante glacée », Le Figaro Science, 22 avril 2022.
• « A deux doigts d'Uranus », La Science, CQFD, France Culture, 6 octobre 2022.
• Modèle:Lien web (traduction/adaptation française).