La planète Neptune.

Neptune est la huitième planète par ordre d’éloignement au Soleil et la plus éloignée connue du Système solaire. Elle orbite autour du Soleil à une distance d’environ 30,1 au (4,5 milliards de kilomètres), avec une excentricité orbitale moitié moindre que celle de la Terre et une période de révolution de 164,79 ans. Il s’agit de la troisième planète la plus massive du Système solaire et de la quatrième plus grande par la taille — un peu plus massive mais un peu plus petite qu’Uranus. Par ailleurs, elle est la planète géante la plus dense.

N’étant pas visible à l’œil nu, Neptune est le premier objet céle ste et la seule des huit planètes du Système solaire à avoir été découverte par déduction plutôt que par observation empirique. En effet, l’astronome français Alexis Bouvard avait noté des perturbations gravitationnelles inexpliquées sur l’orbite d’Uranus et conjecturé au début du XIXe siècle qu’une huitième planète, plus lointaine, pouvait en être la cause. Les astronomes britannique John Couch Adams en 1843 et français Urbain Le Verrier en 1846 calculèrent indépendamment la position prévue de cette hypothétique planète. Grâce aux calculs de ce dernier, elle fut finalement observée pour la première fois le 23 septembre 1846 par l’astronome prussien Johann Gottfried Galle, à un degré de la position prédite. Bien que Galle ait utilisé les calculs de Le Verrier pour découvrir la planète, la paternité de la découverte entre Adams et Le Verrier fut longtemps disputée. Sa plus grande lune, Triton, est découverte 17 jours plus tard par William Lassell. Depuis 2013, on connaît 14 satellites naturels de Neptune. La planète possède également un système d’anneaux faible et fragmenté et une magnétosphère.

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. Neptune est visitée une seule fois lors de la mission Voyager 2, qui en réalise un survol le 25 août 1989. L’avènement du télescope spatial Hubble et des grands télescopes au sol à optique adaptative a ensuite permis des observations détaillées supplémentaires.

Comme celles de Jupiter et Saturne, l’atmosphère de Neptune est composée principalement d’hydrogène et d’hélium ainsi que de traces d’hydrocarbures et peut-être d’azote, bien qu’elle contienne une proportion plus élevée de « glaces » au sens astrophysique, c’est-à-dire de substances volatiles telles que l’eau, l’ammoniac et le méthane. Cependant, comme Uranus, son intérieur est principalement composé de glaces et de roches, d’où leur nom de « géantes de glaces ». Par ailleurs, le méthane est partiellement responsable de la teinte bleue de l’atmosphère de Neptune, bien que l’origine exacte de ce bleu azur reste encore inexpliquée. De plus, contrairement à l’atmosphère brumeuse et relativement sans relief d’Uranus, l’atmosphère de Neptune présente des conditions  météorologiques actives et visibles. Par exemple, au moment du survol de Voyager 2 en 1989, l’hémisphère sud de la planète présentait une Grande Tache sombre comparable à la Grande Tache rouge sur Jupiter. Ces conditions météorologiques sont entraînées par les vents les plus forts connus dans le Système solaire, atteignant des vitesses de 2 100 km/h. En raison de sa grande distance au Soleil, son atmosphère extérieure est l’un des endroits les plus froids du Système solaire, les températures au sommet des nuages approchant 55 K (−218,15 °C).

La planète porte le nom de Neptune, dieu des mers dans la mythologie romaine, et a pour symbole astronomique ♆, une version stylisée du trident du dieu.


Neptune n’est pas visible à l’œil nu ; il a donc fallu l’invention du télescope pour pouvoir l’observer. Pourtant, cette découverte se démarque de celle des autres planètes car elle est avant tout mathématique : elle est faite par le calcul à partir de la trajectoire et des caractéristiques d’Uranus. Ainsi, le télescope n’a ensuite servi qu’à la confirmation de la découverte.

Plusieurs astronomes, avant sa découverte au XIXe siècle, l’observent cependant sans pour autant noter qu’il s’agit d’une planète. Ainsi, les dessins astronomiques de Galilée montrent qu’il observe Neptune le 28 décembre 1612 alors qu’elle apparaît en conjonction avec Jupiter. La planète est alors répertoriée comme une simple étoile fixe. Il la remarque de nouveau dans le ciel un mois plus tard, le 28 janvier 1613, et une étude de 2009 avance qu’il constate même qu’elle a bougé par rapport à une étoile voisine. Ainsi, ce ne peut pas être une étoile fixe, mais Galilée ne tire aucune conclusion et ne l’évoque plus par la suite. Comme il pensait alors n’avoir observé qu’une étoile, il n’est pas crédité de sa découverte. Neptune est également observée par Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande (1732 – 1807) en 17957 et par John Herschel, fils de William Herschel, qui a auparavant découvert Uranus, en 1830, sans qu’ils ne notent non plus rien de particulier, la prenant aussi pour une étoile.

Les mathématiciens commencent dès 1788 à observer que la planète Uranus, récemment découverte, ne présente pas une orbite semblant se conformer aux modèles existants. Aussi, plus le temps passe et plus l’erreur entre la position annoncée de l’astre et celle relevée augmente. Jean-Baptiste Joseph Delambre tente d’expliquer les anomalies en ajoutant l’influence gravitationnelle de Jupiter et Saturne dans ses calculs. Ses tables sont alors plus précises, mais ne permettent toujours pas de prévoir le mouvement de la planète à long terme. En 1821, l’astronome français Alexis Bouvard publie de nouvelles tables en utilisant 17 observations étalées sur les 40 années écoulées depuis sa découverte pour tenter, en vain,  d’expliquer l’orbite d’Uranus. Des observations ultérieures révèlent des écarts substantiels par rapport aux tables, conduisant Bouvard à émettre l’hypothèse qu’un corps inconnu perturberait l’orbite par interaction gravitationnelle.

Lors d’une réunion de la British Science Association, George Biddell Airy rapporte que les tables de Bouvard sont erronées de l’ordre d’une minute de degré. Principalement deux hypothèses s’opposent alors : celle de Bouvard sur l’existence d’une autre planète encore inconnue, qui pourrait affecter les mouvements d’Uranus, et celle d’une remise en cause de la loi universelle de la gravitation, proposée par Airy — selon lui, la loi de gravitation perdrait de sa validité au fur et à mesure que l’on s’éloigne du Soleil. Cependant, l’existence d’une nouvelle planète trans-uranienne fait consensus pour la plupart des astronomes pour expliquer les perturbations du mouvement d’Uranus.

Étudiant à Cambridge, John Couch Adams trouve le 26 juin 1841 le rapport d’Airy concernant le problème de l’orbite d’Uranus et est intéressé par la question. En 1843, une fois ses études finies, il se met au travail et s’appuie sur la loi de Titius-Bode pour obtenir une première approximation de la distance de cette nouvelle planète au Soleil. Dans la mesure où la plupart des planètes — sauf Mercure — possèdent une orbite faiblement excentrique, il suppose également que son orbite est circulaire afin de simplifier les calculs. Il termine ses travaux deux ans plus tard, en ayant déterminé la position de Neptune avec une erreur de moins de deux degrés à la position réelle, mais il lui faut encore confirmer par observation. James Challis, directeur de l’observatoire de Cambridge, le renvoie à l’astronome royal Sir George Biddell Airy. Celui-ci émet dans un premier temps des doutes sur les travaux de son jeune collègue.

Parallèlement, en France, François Arago — alors directeur de l’observatoire de Paris — encourage le mathématicien Urbain Le Verrier, spécialisé en mécanique céleste, à déterminer les caractéristiques de cette huitième planète14. Il commence ses travaux sur Uranus en 1845 et, ignorant totalement ceux d’Adams, utilise une méthode différente et indépendante, puis publie ses premiers résultats le 10 novembre 1845 dans Premier mémoire sur la théorie d’Uranus, puis dans Recherche sur les mouvements d’Uranus le 1er juin 1846.

Airy, remarquant les travaux de l’astronome français, fait le parallèle avec ceux d’Adams et entre en contact avec Le Verrier. Ce dernier lui demande à son tour d’effectuer les recherches de la planète à l’aide des calculs qu’il vient de publier, mais Airy refuse. Finalement, sous la pression de George Peacock, Airy demande à James Challis le 12 juillet 1846 d’entreprendre la recherche du nouvel astre au télescope. Adams, informé par le directeur de Cambridge, fournit de nouvelles coordonnées à Challis, en précisant que l’objet serait de magnitude 9, mais Airy propose à Challis d’observer une large portion du ciel et jusqu’à une magnitude 1120. Cette méthode demande à Challis beaucoup plus de temps d’observation, d’autant plus qu’il ne dispose pas de cartes de la zone à observer fiables. Challis commence ses recherches le 1er août 1846 puis parcourt le ciel en août et en septembre, sans réussir à l’identifier.

Le Verrier communique ses résultats définitifs à l’Académie des sciences le 31 août 1846. Devant le peu d’enthousiasme des astronomes français, il décide de faire alors appel à l’une de ses connaissances, l’astronome prussien Johann Gottfried Galle, de l’observatoire de Berlin. Heinrich d’Arrest, étudiant à l’observatoire, suggère à Galle de comparer une carte du ciel récemment dessinée dans la région de l’emplacement prédit par Le Verrier avec le ciel actuel, pour rechercher le déplacement caractéristique d’une planète, par opposition à une étoile.

Le 23 septembre 1846, Galle reçoit par lettre la position de la planète. Il découvre Neptune le soir même, en pointant son télescope à l’endroit indiqué ; elle se trouve alors à seulement un degré de l’emplacement calculé par Le Verrier. Il l’observe à nouveau le lendemain, pour vérifier si l’astre a bien bougé, avant de confirmer qu’il s’agit bien de la planète recherchée. Triton, son plus gros satellite naturel, est découverte par William Lassell 17 jours après Neptune.

Outre-Manche, la déception est grande. Challis, en revoyant ses notes, découvre qu’il a observé Neptune deux fois, les 4 et 12 août, mais ne l’a pas reconnue comme une planète car il lui manquait une carte stellaire à jour et il était distrait par son travail simultané sur les observations de comètes. Par ailleurs, une vive rivalité nationaliste se lance entre les Français et les Britanniques afin d’attribuer la paternité de la découverte. Les Britanniques avancent les papiers d’Adams tandis que les Français réfutent en rappelant que seule une publication officielle peut valider la découverte, et refusent par principe que le nom d’Adams figure à côté de celui de Le Verrier dans les livres d’histoire. En juin 1847, Adams et Le Verrier se rencontrent pour la première fois à la British Association for the Advancement of Science et entretiennent par la suite une relation amicale.

Finalement, un consensus international apparaît pour que Le Verrier et Adams aient un crédit conjoint. Cependant, depuis 1966, Dennis Rawlins remet en question la prétention d’Adams à la co-découverte et la question est réévaluée par les historiens avec le retour en 1998 des « Neptune papers » à l’Observatoire royal de Greenwich. Après étude des documents, le compte rendu suggère que « Adams ne mérite pas le même crédit que Le Verrier pour la découverte de Neptune. Ce crédit appartient uniquement à la personne qui a réussi à la fois à prédire la position de la planète et à convaincre les astronomes de la rechercher ».

Peu de temps après sa découverte, Neptune est simplement appelée « la planète extérieure à Uranus » ou encore « planète Le Verrier ». La première suggestion de nom vient de Johann Galle, qui propose le nom « Janus », du dieu romain des commencements et des fins, des choix et des portes3,23. En Angleterre, Challis propose le nom d’« Oceanus », un Titan fils d’Ouranos (équivalent grec d’Uranus).

Revendiquant le droit de nommer sa découverte, Le Verrier propose rapidement le nom « Neptune » pour cette nouvelle planète, tout en affirmant faussement que cela a été officiellement approuvé par le Bureau des longitudes. En octobre 1848, il change d’avis et cherche à nommer la planète « Le Verrier », de son nom, ayant le soutien fidèle du directeur de l’observatoire, François Arago. Cette suggestion rencontre cependant une vive résistance hors de France35. Les almanachs français réintroduisent le nom « Herschel » pour Uranus, d’après le découvreur de cette planète, Sir William Herschel, et « Leverrier » pour la nouvelle planète.

Wilhelm von Struve se prononce en faveur du nom « Neptune » le 29 décembre 1846 à l’Académie des sciences de Saint-Pétersbourg. Aussi, « Neptune » devient rapidement le nom internationalement accepté. Dans la mythologie romaine, Neptune est le dieu de la mer, identifié au dieu grec Poséidon. La demande d’un nom mythologique est par ailleurs en accord avec la nomenclature des autres planètes, qui, à l’exception de la Terre, sont nommées d’après la mythologie romaine.

La plupart des langues utilisent aujourd’hui une variante du nom « Neptune » pour la planète. Dans les langues chinoises, en vietnamien, en japonais et en coréen, le nom de la planète est traduit par « étoile du roi de la mer » (海王星). En grec moderne, la planète a pour nom « Poséidon » (Ποσειδώνας / Poseidónas). En hébreu, רהב (Rahab), du nom d’un monstre marin mythique mentionné dans le Livre des Psaumes, est sélectionné lors d’un vote géré par l’Académie de la langue hébraïque en 2009 comme nom officiel de la planète — même si le nom נפטון (Neptun) reste couramment utilisé. Finalement, en maori, nahuatl et gujarati, la planète prend respectivement les noms du dieu maori de la mer Tangaroa, du dieu de la pluie Tlāloc et du dieu hindou de l’océan Varun.

Neptune est la seule des huit planètes connues à avoir été découverte par le calcul mathématique plutôt que par l’observation empirique. Contrairement aux sept autres planètes, Neptune n’est jamais visible à l’œil nu : sa magnitude apparente se situe entre 7,6 et 8,01 et en fait un astre environ quatre fois moins brillant que les plus pâles étoiles visibles à l’œil nu dont la magnitude apparente est de 644,45. Elle n’apparaît comme un disque bleu-vert qu’à travers un télescope.

Durant le XIXe siècle et le début du XXe siècle, les astronomes pensent que Neptune est, comme Uranus, une planète tellurique. En 1909, les scientifiques croient observer, dans le spectre de Neptune, la bande verte caractéristique d’une présence de la chlorophylle, et l’hypothèse de la vie végétale sur cette planète est émise. On s’aperçoit cependant quelques années plus tard que cette bande provient en réalité de l’emploi de plaques orthochromatiques.

À la fin du xixe siècle, il est suggéré que les irrégularités observées dans le mouvement d’Uranus et de Neptune découlent de la présence d’une autre planète encore plus éloignée48. Après des recherches approfondies, Pluton est découverte le 18 février 1930 au point de coordonnées fourni par les calculs de William Henry Pickering et Percival Lowell pour la Planète X49. Cependant, la nouvelle planète est trop lointaine pour générer les irrégularités observées dans le mouvement d’Uranus, tandis que celles observées pour Neptune découlaient d’une erreur dans l’estimation de la masse de la planète (qui a été identifiée avec la mission de Voyager 2). La découverte de Pluton est donc plutôt fortuite. En raison de sa grande distance, la connaissance de Neptune reste faible au moins jusqu’en 1949, quand Gerard Kuiper découvre sa deuxième lune Néréide. Dans les années 1970 et 1980, des indices sont obtenus sur la présence probable d’anneaux planétaires ou au moins de fragments autour de Neptune. En 1981, une équipe menée par Harold Reitsema observe un troisième de ses satellites, Larissa.

Depuis sa découverte en 1846 jusqu’à la découverte de Pluton en 1930, Neptune était la planète la plus éloignée connue. Avec cette découverte, Neptune devient l’avant-dernière planète, sauf pour une période de 20 ans entre 1979 et 1999, lorsque l’orbite elliptique de Pluton faisait qu’elle était plus proche du Soleil que Neptune. Finalement, la découverte de la ceinture de Kuiper en 1992 conduit de nombreux astronomes à débattre de la question de Pluton et de savoir si elle doit toujours être considérée comme une planète ou comme intégrée à la ceinture de Kuiper. En 2006, l’Union astronomique internationale définit le mot « planète » pour la première fois, reclassant Pluton comme « planète naine » et faisant de Neptune à nouveau la planète la plus éloignée du Soleil.

Source : Wikipédia.

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