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Rapprochement remarquable de Jupiter et Saturne

ou la « Grande conjonction » de décembre 2020.

Les lunes joviennes

 

Depuis plusieurs mois nous pouvons suivre sous nos cieux, les deux planètes géantes : Jupiter et Saturne. En début d’année 2020 on les observait le matin à l’aube. Elles ont brillé une grande partie de la nuit durant l’été et maintenant elles se montrent le soir au crépuscule.

Elles sont en ce moment très proches l’une de l’autre. Début novembre l’écart angulaire les séparant était de 5°, soit 10 fois le diamètre de la Pleine Lune et celui-ci diminuera régulièrement jusqu’au 21 décembre, jour du rapprochement le plus serré depuis des dizaines d’années, où il vaudra seulement 6 minutes d’arc, soit 20% (1/5^ème) du diamètre apparent de la Pleine Lune..

Ce rapprochement « serré » mérite d’être mentionné car il ne se reproduit que tous 20 ans environ. Voir le calcul en annexe.

Le précédent a pu être observé le 31 mai 2000. Les prochains auront lieu le 6 novembre 2040, puis le 10 avril 2060 et le 15 mars 2080[1]. Ceux de 2040 et 2060 seront moins spectaculaires que celui de 2080 qui ressemblera à celui de 2020.

En 1604, le célèbre astronome Kepler (1571-1630) a émis l’hypothèse que l’étoile qui a guidé les fameux rois mages vers Bethleem correspond à une Grande conjonction planétaire de Mars, Jupiter et Saturne qui aurait été observable de juin à décembre de l’an -7 (avant J-C). Elle aurait été précédée d’un alignement encore plus remarquable de Mercure, Mars, Jupiter, Saturne et Vénus en avril de l’an -6. A la fin de sa vie Kepler aurait abandonné cette hypothèse.

Le phénomène du 21 décembre sera observable à l’œil nu, mais avec une paire de jumelles ou un petit télescope on pourra distinguer les 4 principaux satellites galiléens alignés de part et d’autre de Jupiter. Voir plus bas

Je vous invite à observer le ciel dès aujourd’hui et les jours suivants, le soir au crépuscule, en portant votre regard vers le sud-ouest. Vous pourrez suivre la progression des ces 2 astres qui sembleront se fondre en un seul le 21 décembre.

Le 20 décembre les deux planètes se couchent vers 19h55, à le 21 à 19h52 et le 22 à 19h49. Il ne faut donc pas attendre la nuit noire pour les repérer car elles descendent très rapidement vers l’horizon dès la disparition du Soleil à 17h40.                                                                                                       

Le diamètre apparent de Jupiter est de 33,3’ sa distance à la Terre est de 885,6 millions de km et sa magnitude -2. Pour Saturne les valeurs sont respectivement les suivantes : 15,3’ ; 1618,7 millions de km et +0,6. Saturne est donc beaucoup moins lumineuse que sa grande sœur.

La carte du ciel ci-dessous a été établie pour le 15 décembre à 18 heures, soit seulement 20 minutes après le coucher du Soleil. Spectacle à suivre jusqu’à la disparition des 2 astres sous l’horizon une dizaine de minutes après 20 heures.

 

 

Les satellites de Jupiter ont été vus pour la première fois par Galilée en 1610, il les nomma « planètes médicéennes » en l'honneur de ses protecteurs les princes de la famille Médicis.

Ils portent les noms de Ganymède, Callisto, Europe et Io et voici leurs caractéristiques.

Satellite          Diamètre (km)            Demi-grand axe(km) Période(j)       

Ganymède      5 262,4                        1 070 400                    7,16                

Callisto            4 820,6                        1 882 700                    16,69              

Io                     3 643,2                         421 800                      1,77                

Europe               121,6                          671 100                       3,55                

 

Ganymède est le plus gros satellite du Système solaire Callisto est aussi grand que Mercure, à 100 km près. Io et Europe ont une taille similaire à celle de la Lune.

On constate qu’ils tournent très rapidement autour de Jupiter. C’est d’ailleurs cette particularité qui alerta Galilée sur leur nature et confirma la théorie copernicienne[2] (Soleil au centre du système solaire), qui rompait avec la théorie d’Aristote [3] (Terre au centre de l’Univers) admise pendant 2 millénaires.

Le graphique ci-dessous indique la position des 4 lunes de part et d’autre de Jupiter (trait bleu) du 14 au 24 décembre.

 

Les traits verticaux des graduations de l’axe des abscisses correspondent à 19 heures du jour mentionné. Attention : Si vous observez avec une lunette ou un télescope sans redresseur la configuration est inversée : la droite devient la gauche et le haut est en bas !

Par exemple le 15 décembre, à 19 heures locales, Ganymède et Io sont d’un côté de Jupiter alors qu’Europe et Callisto, proches l’un de l’autre, sont de l’autre côté.

Le 21 décembre à 19 heures, Europe et Io sont d’un même côté ; Ganymède et Callisto sont à l’opposé.

Sur Le schéma ci-dessous sont représentées les positions des satellites le 20 décembre, en Martinique et à Paris. La droite qui les relie est plus proche de la verticale à Fort de France qu’à Paris. Ceci est dû à l’inclinaison du plan de l’écliptique, dans lequel gravite le système Jupitérien, qui est différente pour ces deux endroits d’observation.

 

L’observation, soir après soir, du ballet des lunes joviennes, dès aujourd’hui et jusqu’à la fin de l’année nécessite une petite lunette, ou un télescope d’un grossissement[4] au moins égal à 50. Pour voir des détails de Jupiter, dont la fameuse tache rouge, il devra être plus élevé.  

Nota : Saturne sera en conjonction le 23 janvier 2021 et Jupiter le 28 janvier 2021. A ces dates elles seront derrière le Soleil et inobservables pendant quelques jours. Elles réapparaitront ensuite le matin à l’aube, vers le 10 février.

Profitez bien du spectacle.

Annexe : Périodicité des rapprochements (conjonctions) Jupiter-Saturne

La période de révolution sidérale (retour devant une étoile) de Jupiter est de 4332,589 jours soit 11 ans et 315 jours. Celle de Saturne est de 10759,23 jours ou 29 ans 167 jours. En une journée les deux planètes tournent respectivement 360°/4332,589 et 360°/10759,23. L’écart angulaire journalier s’accroit de 0,049632°. A partir d’un premier alignement le suivant aura lieu quand l’écart angulaire aura atteint 360° soit après 360/0,049632 jours ou 19,86 ans (19 ans 10 mois et 9 jours).

Remarque importante : Le calcul ci-dessus donne la périodicité des conjonctions héliocentriques des deux planètes, c’est-à-dire telle que les verrait un observateur situé sur le Soleil. C’est une valeur théorique qu’il faudrait corriger de l’excentricité des orbites.

Mais, pour un observateur Terrestre les choses sont différentes car la Terre s’est déplacée sur son orbite par rapport à une précédente conjonction héliocentrique. Néanmoins les conjonctions géocentriques sont toujours proches des conjonctions héliocentriques car l’orbite de la Terre est petit par rapport à celui des deux planètes géantes mais peuvent les suivre ou les précéder de quelques semaines à 2 ou 3 mois.

Ainsi à la conjonction géocentrique du 21 déc. 2020 correspond la conjonction héliocentrique du 2 nov.2020. A celle du 15 mars 2080 correspondra la conjonction héliocentrique du21 mai 2020.

Source : Revue l’Astronomie vol 94 / 1980 article de Jean MEEUS.

 

Emile BIDOUX nov.2020