La septième planète du système solaire – et la plus grande des géantes de glace – Uranus a une atmosphère plus comparable à celle de Neptune qu’à celle de Saturne et Jupiter. Connues sous le nom de géantes de glace, les deux planètes les plus éloignées du soleil ont des atmosphères fortement dominées par les glaces. L’orientation bizarre de la planète, qui tourne autour du soleil en basculant sur le côté, révèle que son noyau interne a une influence plus forte sur ses conditions météorologiques que l’étoile lointaine.
Composition atmosphérique
L’atmosphère d’Uranus est principalement composée d’hydrogène et d’hélium. Contrairement à Jupiter et Saturne, ces gaz légers ne dominent que les bords extérieurs de la planète, mais ne contribuent pas de manière significative à l’intérieur rocheux.
La couleur bleu terne d’Uranus est due à la présence de méthane, qui absorbe la lumière rouge.
« Je pense que la pauvre Uranus est mal comprise, en fait », a déclaré la scientifique planétaire Amy Simon sur le podcast Gravity Assist de la NASA. « Uranus a une apparence très fade la plupart du temps. C’est une sorte de planète bleu pâle. C’est le vrai point bleu pâle. »
Des traces d’hydrocarbures sont également présentes dans l’air autour d’Uranus. Des glaces composées d’eau, d’ammoniac et peut-être de méthane existent également dans l’atmosphère.
Composition atmosphérique en volume :
- Hydrogène moléculaire : 82,5 pour cent
- Hélium : 15,2 pour cent
- Méthane : 2,3 pour cent
La stratification de l’atmosphère
Comme sur Terre, l’atmosphère d’Uranus se décompose en couches, selon la température et la pression. Comme les autres géantes gazeuses, la planète n’a pas de surface ferme. Les scientifiques définissent la surface comme la région où la pression atmosphérique dépasse un bar, la pression que l’on trouve sur Terre au niveau de la mer.
Juste au-dessus de la « surface » d’Uranus se trouve la troposphère, où l’atmosphère est la plus dense. La température varie de moins 243 degrés Fahrenheit (moins 153 degrés Celsius) à moins 370 F (moins 218 C) , les régions supérieures étant les plus froides. Cela fait de l’atmosphère d’Uranus la plus froide du système solaire. Dans la troposphère se trouvent des couches de nuages – des nuages d’eau aux pressions les plus basses, et des nuages d’hydrosulfure d’ammonium au-dessus. Viennent ensuite les nuages d’ammoniac et de sulfure d’hydrogène. Enfin, de minces nuages de méthane reposent sur le dessus. La troposphère s’étend à 30 miles (50 kilomètres) de la surface de la planète.
Les radiations du soleil et de l’espace chauffent la stratosphère d’Uranus de moins 370 F (moins 218 C) à moins 243 F (moins 153 C). La stratosphère contient du smog d’éthane, qui peut contribuer à l’aspect terne de la planète. L’acétylène et le méthane sont également présents. Ces brouillards contribuent à réchauffer la stratosphère. Les hydrocarbures sont cependant moins abondants dans l’atmosphère d’Uranus que dans celle des autres planètes géantes. La stratosphère atteint près de 2 500 miles (4 000 km) au-dessus d’Uranus.
La thermosphère et la couronne d’Uranus atteignent des températures de 1 070 F (577 C), bien que les scientifiques ne soient pas sûrs de la raison. La distance qui sépare Uranus du soleil étant très grande, la quantité de chaleur provenant de l’étoile est insuffisante pour générer des températures aussi élevées. S’étendant deux fois plus loin du centre de la planète que sa surface, les couches externes étendues sont uniques à Uranus. Elles créent une traînée sur les particules de l’anneau qui gravitent autour de la planète.
Motifs des nuages sur Uranus
Bien que la planète semble être une nuance de bleu unie, elle contient des bandes comme Jupiter et Saturne. Mais les bandes sont faibles, et ne sont visibles qu’avec des images améliorées. Comme pour les autres géantes gazeuses, les zones se forment lorsque les gaz de la région se réchauffent et s’élèvent, tandis que dans les ceintures, les gaz retombent sur la planète en se refroidissant. Dans les ceintures, les vents soufflent vers l’est, tandis qu’ils se déplacent vers l’ouest à l’intérieur des zones.
Lorsque Voyager 2 a survolé la planète en 1986, il n’a observé que 10 motifs de nuages sur la planète. Au fur et à mesure que la technologie s’est améliorée, les images à plus haute résolution prises depuis la Terre ont révélé des nuages plus ténus. Les nuages, qui existent principalement dans la troposphère, sont portés par des vents atteignant jusqu’à 560 mph (900 km/h).
Simon a déclaré que la température explique en grande partie la fadeur d’Uranus. La géante de glace n’a pas beaucoup de chaleur. En fait, c’est la seule planète qui ne dégage pas plus de chaleur qu’elle n’en reçoit du soleil, a-t-elle précisé. Cela ralentit la montée et la descente de la chaleur qui, autrement, provoquerait des tempêtes.
« Vous n’avez pas l’équivalent d’orages. Donc, vous ne voyez pas les nuages brillants sur Uranus que vous voyez sur les autres planètes », a déclaré Simon.
Si les tempêtes sur Uranus ne sont pas aussi nombreuses que sur les autres mondes, cela ne signifie pas que la planète n’a pas d’activité occasionnelle. En 2014, sept ans après que la planète ait fait son approche la plus proche du soleil, les astronomes ont repéré des taches météorologiques actives sur la géante de glace.
« La météo sur Uranus est incroyablement active », a déclaré l’astronome Imke de Pater, de l’Université de Californie à Berkeley, dans un communiqué de 2014.
« Ce type d’activité aurait été attendu en 2007, lorsque l’équinoxe d’Uranus, qui a lieu une fois tous les 42 ans, s’est produit et que le soleil a brillé directement sur l’équateur », avait alors déclaré l’astronome Heidi Hammel de l’Association des universités pour la recherche en astronomie. « Mais nous avions prédit qu’une telle activité se serait calmée à l’heure actuelle. La raison pour laquelle nous voyons ces tempêtes incroyables maintenant dépasse l’entendement de tout le monde. »
Certaines de ces tempêtes étaient même assez grandes pour être repérées par des astronomes amateurs.
« J’ai été ravi de voir une telle activité sur Uranus », a déclaré l’astronome amateur français Marc Delcroix dans le même communiqué. « Obtenir des détails sur Mars, Jupiter ou Saturne est maintenant une routine. Mais voir des détails sur Uranus et Neptune sont les nouvelles frontières pour nous, les amateurs, et je ne voulais pas manquer cela. »
Les tempêtes ne sont pas le seul point lumineux sur Uranus. Le télescope spatial Hubble de la NASA a pris sa première image d’aurores sur la planète en 2011. Lorsqu’une équipe dirigée par un astronome de l’Observatoire de Paris a jeté un second regard sur les aurores en utilisant les capacités ultraviolettes de Hubble, ils « se sont retrouvés à observer les aurores les plus intenses jamais vues sur la planète », a déclaré la NASA dans un communiqué.
« En observant les aurores au fil du temps, ils ont recueilli la première preuve directe que ces puissantes régions chatoyantes tournent avec la planète. »
C’est la saison
Contrairement aux autres planètes du système solaire, qui tournent sur le même plan que le soleil, Uranus, découverte en 1781, a été renversée sur le côté par une collision peu après sa formation. Avec son équateur abaissé, la planète semble rouler autour du soleil. Cela signifie que seul un pôle à la fois fait face à l’étoile lointaine.
« Parce qu’elle est renversée sur le côté, cela signifie que, par exemple, le pôle sud ne verrait pas la lumière du soleil pendant environ 40 ans », a déclaré Simon. « Donc, elle a des saisons vraiment extrêmes, qui aident à déterminer le temps qu’il fait. »
(La planète tourne également à l’envers en conséquence, de sorte que si elle tournait avec son équateur le long du plan du système solaire, le soleil se lèverait à l’ouest plutôt qu’à l’est.)
Sur la plupart des planètes, l’équateur reçoit le plus de lumière solaire, ce qui fait que l’air chaud monte et se déplace vers les pôles. Mais l’équateur d’Uranus ne fait pratiquement jamais face au soleil. Par conséquent, l’air chaud devrait s’élever du pôle qui fait face au soleil, et retomber au pôle plus froid. Mais les bandes et les zones d’Uranus révèlent le contraire. Les bandes de la planète tournent autour de l’équateur de la même façon qu’elles le font sur Jupiter et Saturne. Au lieu de la lumière du soleil, c’est la chaleur intérieure de la planète qui semble conduire sa météo.
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