Visible à l'œil nu dans le ciel nocturne et même habituellement le quatrième objet le plus brillant de lavoûte céleste (après le Soleil, laLune etVénus), Jupiter est connue depuis laPréhistoire. Elle estnommée d'après ledieu romainJupiter (maître des autres dieux), en raison de sa grande luminosité. Lesymbole astronomique de la planète est « ♃ », peut-être une représentation stylisée de lafoudre contrôlée par le dieu.
Jupiter vue par le télescopeJames Webb. Cette image composite provient de la caméra proche infrarouge (NIRCam) de l'observatoire. La lumièreinfrarouge étant invisible pour l'œil humain, elle a été cartographiée sur le spectre visible, les plus grandes longueurs d'onde apparaissent plus rouges et les plus courtes plus bleues. Cette vue générale donne à voir lesaurores polaires, dans un filtre cartographié en couleurs plus rouges, qui met également en évidence la lumière réfléchie par les nuages inférieurs et les brumes supérieures. Un autre filtre, cartographié en jaune et vert, montre les brumes tourbillonnant autour des pôles. Un troisième filtre, cartographié en bleu, met en évidence la lumière réfléchie par un nuage principal plus profond. LaGrande Tache rouge et d'autres nuages apparaissentt en blanc car ils reflètent beaucoup de lumière solaire.« La luminosité ici indique une haute altitude - donc la Grande Tache Rouge a des brumes de haute altitude, tout comme la région équatoriale »[1].« Les nombreuses « taches » et « traînées » blanches brillantes sont probablement des sommets de nuages de très haute altitude provenant d'orages convectifs condensés. » En revanche, les rubans sombres au nord de la région équatoriale sont peu couverts de nuages.
La hauteatmosphère de Jupiter est composée à 93 % d'hydrogène et 7 % d'hélium en nombre d'atomes, ou à 86 % dedihydrogène et 13 % d'hélium en nombre de molécules. Les atomes d'hélium étant plus massifs que les atomes d'hydrogène, l'atmosphère est donc approximativement constituée en masse de 75 % d'hydrogène et de 24 % d'hélium, le pourcentage restant étant apporté par divers autres éléments et composés chimiques (traces deméthane, devapeur d'eau, d'ammoniac, très petites quantités decarbone, d'éthane, desulfure d'hydrogène, denéon, d'oxygène, d'hydrure de phosphore et desoufre). La couche la plus externe de la haute atmosphère contient descristaux d'ammoniac[3],[4].
Par mesuresinfrarouges etultraviolettes, des traces debenzène et d'autreshydrocarbures ont également été détectées[5]. L'intérieur de Jupiter contient des matériaux plusdenses et la distribution par masse est de 71 % d'hydrogène, 24 % d'hélium et 5 % d'autres éléments.
Les proportions d'hydrogène et d'hélium dans la haute atmosphère sont proches de la composition théorique de lanébuleuse protosolaire qui aurait donné naissance au Système solaire. Néanmoins, lenéon n'y est détecté qu'à hauteur de vingt parties par million en termes de masse, un dixième de ce qu'on trouve dans le Soleil[6]. L'hélium y est également en défaut, mais à un degré moindre. Cet appauvrissement pourrait résulter de la précipitation de ces éléments vers l'intérieur de la planète sous forme de pluie[7],[8],[9]. Les gaz inertes lourds sont deux à trois fois plus abondants dans l'atmosphère de Jupiter que dans le Soleil.
Parspectroscopie, on pense queSaturne possède une composition similaire à Jupiter, mais qu'Uranus etNeptune sont constituées de beaucoup moins d'hydrogène et d'hélium[10]. Cependant, aucune sonde n'ayant pénétré l'atmosphère de ces géantes gazeuses, les données d'abondance des éléments plus lourds ne sont pas connues.
En haut à droite, Jupiter a un diamètre dix fois plus petit (×0,10045) que celui du Soleil ; en bas à gauche, Jupiter a un diamètre onze fois plus grand (×10,9733) que celui de la Terre.
Jupiter est2,5 fois plus massive que toutes les autres planètes du Système solaire réunies, tellement massive que sonbarycentre avec le Soleil est situé à l'extérieur de ce dernier, à environ 1,068 rayon solaire du centre du Soleil[11]. Par ailleurs, son diamètre est un ordre de grandeur inférieur à celui du Soleil mais11 fois plus grand que celui de la Terre (environ 143 000 km) et on pourrait placer environ 1 322 corps de la taille de cette dernière dans le volume occupé par lagéante gazeuse[2]. En revanche, la densité de Jupiter n'est que le quart de celle de la Terre (0,240 fois, précisément) : elle n'est donc que318 fois plus massive que cette dernière[12],[13].
Si Jupiter était plus massive, son diamètre serait plus petit parcompression gravitationnelle : l'intérieur de la planète serait plus comprimé par une plus grande force gravitationnelle, décroissant sa taille[14]. Par conséquent, Jupiter posséderait le diamètre maximal d'une planète de sa composition et de son histoire. Cette masse a eu une grande influence gravitationnelle sur la formation du Système solaire : la plupart des planètes et descomètes de courte période sont situées près de Jupiter et leslacunes de Kirkwood de laceinture d'astéroïdes lui sont dues en grande partie[15],[16].
La masse de Jupiter, oumasse jovienne, est souvent utilisée comme unité pour décrire les masses d'autres objets, en particulier lesplanètes extrasolaires et lesnaines brunes. La planète a parfois été décrite comme une « étoile ratée », mais il faudrait qu'elle possède13 fois sa masse actuelle pour démarrer la fusion dudeutérium et être cataloguée comme unenaine brune et 70 à80 fois pour devenir une étoile[17],[18]. La plus petitenaine rouge connue, en date de 2017, est85 fois plus massive mais légèrement moins volumineuse que Jupiter (84 % de son rayon)[19]. Desexoplanètes beaucoup plus massives que Jupiter ont été découvertes[20]. Ces planètes pourraient être desgéantes gazeuses semblables à Jupiter, mais pourraient appartenir à une autre classe de planètes, celle desJupiter chauds, parce qu'elles sont très proches de leur étoile primaire.
Jupiter rayonne plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil. La quantité dechaleur produite à l'intérieur de la planète est presque égale à celle reçue du Soleil[21]. Lerayonnement additionnel est généré par lemécanisme de Kelvin-Helmholtz, par contractionadiabatique. Ce processus conduit la planète à rétrécir, la valeur ayant été auparavant évaluée à 2 cm chaque année[22], bien que cette valeur ait été réduite par d'autres calculs à environ 1 mm/an grâce à de nouveaux calculs de chaleur interne et d'albédo de Bond à partir de mesures de lasonde Cassini[23],[24]. Lorsque Jupiter s'est formée, elle était nettement plus chaude et son diamètre était double[25].
Ainsi, il est possible d'en tirer des enseignements sur la structure interne de Jupiter. Les trajectoires des sondesVoyager 1 et2 ont été analysées, le renflement provoquant des déviations spécifiques des trajectoires. La caractérisation précise du renflement, ainsi que les données connues concernant la masse et le volume de Jupiter, montrent que cette planète doit posséder un noyau dense et massif, de l'ordre de12 masses terrestres[26].
Modèle en coupe de l'intérieur de Jupiter. Un noyau rocheux est entouré d'hydrogène métallique.
Les connaissances sur la composition planétaire de Jupiter sont relativement spéculatives et ne reposent que sur des mesures indirectes. Selon l'un des modèles proposés, Jupiter ne posséderait aucune surface solide, la densité et la pression augmentant progressivement vers le centre de la planète. Selon une autre hypothèse, Jupiter pourrait être composée d'unnoyau rocheux (silicates etfer) comparativement petit (mais néanmoins de taille comparable à celle de la Terre, et de dix à quinze fois la masse de celle-ci)[27],[21], entouré d'hydrogène en phase métallique qui occupe 78 % du rayon de la planète[21],[28]. Cetétat serait liquide, à la manière dumercure. Il est dénommé ainsi car la pression est telle que les atomes d'hydrogène s'ionisent, formant unmatériau conducteur. Cet hydrogène métallique serait lui-même entouré d'hydrogène liquide, à son tour entouré d'une fine couche d'hydrogène gazeux. Ainsi, Jupiter serait en fait une planète essentiellement liquide.
Des expériences ayant montré que l'hydrogène ne change pas dephase brusquement (il se trouve bien au-delà dupoint critique), il n'y aurait pas de délimitation claire entre ces différentes phases, ni même de surface à proprement parler. Quelques centaines de kilomètres en dessous de la plus hauteatmosphère, la pression provoquerait unecondensation progressive de l'hydrogène sous forme d'un brouillard de plus en plus dense, qui formerait finalement une mer d'hydrogène liquide[21],[29],[30]. Entre 14 000 et 60 000 km de profondeur, l'hydrogène liquide céderait la place à l'hydrogène métallique de façon similaire. Des gouttelettes dedémixtion, plus riches enhélium etnéon se précipiteraient vers le bas à travers ces couches, appauvrissant ainsi la haute atmosphère en ces éléments. Cetteimmiscibilité, prévue théoriquement depuis lesannées 1970 et vérifiée expérimentalement en 2021, devrait affecter une épaisseur d'environ 15 % durayon jovien. Elle pourrait expliquer le déficit de l'atmosphère jovienne en hélium et ennéon, et l'excès de luminosité de Saturne[31],[32].
Les énormes pressions générées par Jupiter entraînent les températures élevées à l'intérieur de la planète, par un phénomène de compression gravitationnelle (mécanisme de Kelvin-Helmholtz) qui se poursuit encore de nos jours, par une contraction résiduelle de la planète.
La faibleinclinaison de l'axe de Jupiter fait que ses pôles reçoivent bien moins d'énergie du Soleil que sa région équatoriale. Ceci causerait d'énormes mouvements deconvection à l'intérieur des couches liquides et serait ainsi responsable des forts mouvements des nuages dans sonatmosphère[13].
En mesurant précisément le champ gravitationnel de Jupiter, la sondeJuno a montré la présence d'éléments plus lourds que l'hélium répartis dans les couches internes entre le centre et la moitié du rayon de la planète, ce qui entre en contradiction avec les modèles de formation des planètes géantes. Ce phénomène pourrait s'expliquer par un ancien impact entre Jupiter et un astre d'une masse égale à environ dix fois celle de la Terre[34].
La combinaison des nuages d'eau et de la chaleur provenant de l'intérieur de la planète est propice à la formation d'orages[35]. La foudre engendrée est jusqu'à 1 000 fois plus puissante que celle observée sur la Terre[36].
La couche la plus externe de l'atmosphère de Jupiter contient des cristaux de glace d'ammoniac. Les couleurs observées dans les nuages proviendraient deséléments présents en quantité infime dans l'atmosphère, sans que les détails soient là non plus connus. Les zones de nuages varient d'année en année en termes de largeur, couleur et intensité, mais sont toutefois assez stables pour que les astronomes leur assignent des noms[13].
La Grande Tache rouge prise parVoyager 1, en fausses couleurs.La Grande Tache rouge.Jupiter et différentes taches, prises parJuno en.
LaGrande Tache rouge est une tempêteanticyclonique persistante située à 22° au sud de l'équateur de Jupiter. Son existence est connue depuis au moins 1831 et peut-être depuis 1665. Desmodèles mathématiques suggèrent que la tempête est stable, et est une caractéristique permanente de la planète[46]. Elle est suffisamment grande pour être visible au travers de télescopes depuis la Terre.
Des tempêtes de ce genre ne sont pas inhabituelles dans l'atmosphère des géantes gazeuses. Jupiter possède également des ovales blancs et bruns de plus petite taille. Les ovales blancs sont plutôt constitués de nuages relativement froids à l'intérieur de la haute atmosphère. Les ovales bruns sont plus chauds et situés à l'intérieur de la couche nuageuse habituelle. De telles tempêtes peuvent exister pendant des heures ou des siècles[50].
La Grande Tache rouge est entourée d'un ensemble complexe d'ondes de turbulence qui peuvent donner naissance à un ou plusieurs petits anticyclones satellites. Restant à une distance stable de l'équateur, elle possède une période de rotation propre, légèrement différente du reste de l'atmosphère avoisinante, parfois plus lente, d'autres fois plus rapide : depuis l'époque où elle est connue, elle a fait plusieurs fois le tour de Jupiter par rapport à son environnement proche.
En l'an 2000, une autre tache s'est formée dans l'hémisphère sud, similaire en apparence à la Grande Tache rouge, mais plus petite. Elle a été créée par la fusion de plusieurs tempêtes ovales blanches plus petites (observées pour la première fois en 1938). La tache résultante, nomméeOval BA et surnomméeRed Spot Junior (Petite Tache rouge en anglais, par rapport à la grande appeléeGreat Red Spot), a depuis accru son intensité et est passée du blanc au rouge[41],[51],[43].
Une représentation d'artiste du concept de magnétosphère : 1 :Onde de choc 2 : Magnétogaine 3 :Magnétopause 4 :Magnétosphère 5 : Lobe de magnéto-queue boréale 6 : Lobe de magnéto-queue australe 7 : Tore de plasma de Io.Tore de plasma de Io (en rouge), tube de flux (en vert) et les lignes du champ magnétique (en bleu)
La magnétosphère possède une forme globale semblable à une goutte d'eau très distendue. La partie incurvée fait toujours face au Soleil et dévie levent solaire, provoquant unarc de choc à environ75 rayons de la planète (3 millions de km). À l'opposé de Jupiter et du Soleil, une immense magnéto-queue s'étend par-delà l'orbite deSaturne, sur une distance de650 millions de km, soit presque la distance entre Jupiter et le Soleil[54]. Vu de la Terre, la magnétosphère apparaît cinq fois plus grande que la pleine Lune, malgré la distance. La magnétosphère est entourée d'unemagnétopause, située sur le bord interne d'une magnétogaine où le champ magnétique de la planète décroît et se désorganise. Les quatre lunes principales de Jupiter sont à l'intérieur de la magnétosphère et donc protégées des vents solaires[21].
La magnétosphère de Jupiter est à l'origine de deux structures spectaculaires : letore deplasma deIo, et le tube de flux de Io. Le différentiel de vitesse entre le champ magnétique en rotation rapide de Jupiter (un tour en 10 heures environ) et la rotation plus lente de Io autour de Jupiter (un tour en 40 heures) arrache de l’atmosphère de Io (ainsi que d'Europe, dans une moindre mesure) environ une tonne d'ions de soufre et d'oxygène par seconde et accélère ces ions à grande vitesse, de sorte qu'ils effectuent également un tour de Jupiter en dix heures. Ces ions forment un gigantesque tore autour de Jupiter, dont le diamètre équivaut au diamètre de Jupiter elle-même. L'interaction du tore avec Io génère unedifférence de potentiel de 400 000 volts avec la surface de Jupiter, produisant un puissantcourant de plusieurs millions d'ampères qui circule entre Io et les pôles de Jupiter, formant un tube de flux suivant les lignes de champ magnétique[55]. Ce phénomène produit une puissance de l'ordre de 2,5 térawatt[55].
La situation d'Io, à l'intérieur d'une des plus intenses ceintures de rayonnement de Jupiter, a interdit un survol prolongé du satellite par la sondeGalileo qui a dû se contenter de six survols rapides de la lune galiléenne entre 1999 et 2002, en se gardant de pénétrer au sein du tore de particules englobant l'orbite du satellite, particules qui auraient été fatales au fonctionnement de la sonde[56],[57].
Des particules d'hydrogène de l'atmosphère jovienne sont également capturées dans la magnétosphère. Les électrons de la magnétosphère provoquent un intenserayonnement radio dans une large gamme de fréquence (de quelqueskilohertz à 40 MHz[58]). Lorsque la trajectoire de la Terre intercepte ce cône d'émissions radio, celles-ci dépassent les émissions radio en provenance du Soleil[59].
La magnétosphère jovienne permet la formation d'impressionnantesaurores polaires. Les lignes de champ magnétique entraînent des particules à très haute énergie vers les régions polaires de Jupiter. L'intensité du champ magnétique est dix fois supérieure à celui de la Terre et en transporte 20 000 fois l'énergie.
Jupiter est très probablement la plus ancienne planète du Système solaire[60]. Les modèles actuels au sujet de laformation du Système solaire suggèrent que Jupiter s'est formé au niveau ou au-delà de laligne des glaces, c'est-à-dire à une distance du proto-Soleil où la température est suffisamment froide pour que dessubstances volatiles comme l'eau se condensent en solides[61]. En conséquence, lenoyau planétaire a dû se former avant que lanébuleuse solaire ne commence à se dissiper, après environ dix millions d'années. Les modèles de formation suggèrent que Jupiter a atteint 20 fois lamasse terrestre en moins d'un million d'années. La masse en orbite crée un vide dans le disque, puis augmente lentement jusqu'à50 masses terrestres en trois à quatre millions d'années[60].
Selon l'hypothèse duGrand Tack, Jupiter aurait commencé à se former à une distance d'environ 3,5 au. Au fur et à mesure que la jeune planète accrète de la masse, l'interaction avec le disque de gaz orbitant autour du Soleil et les résonances orbitales avecSaturne la font migrer vers l'intérieur, ce qui aurait perturbé les orbites de ce que l'on pense être des proto-planètes orbitant plus près du Soleil et provoqué des collisions destructrices entre elles[61],[62]. Saturne aurait ensuite commencé à migrer également vers l'intérieur, beaucoup plus rapidement que Jupiter, ce qui aurait conduit les deux planètes à se verrouiller dans une résonance de mouvement moyen 3:2 à environ 1,5 ua. Cela aurait ensuite modifié la direction de la migration en s'éloignant du Soleil jusqu'à près de leurs orbites actuelles[63]. Ces migrations se seraient produites sur une période de 800 000 ans environ 3 millions d'années après la formation de la planète[62],[64]. Ce départ aurait permis la formation des planètes intérieures à partir des décombres, y compris laTerre[65].
Cependant, les échelles de temps de formation des planètes terrestres résultant de l'hypothèse du Grand Tack semblent incompatibles avec la composition terrestre mesurée[66]. De plus, la probabilité que la migration vers l'extérieur se soit réellement produite dans la nébuleuse solaire est très faible[67]. Certains autres modèles prédisent par ailleurs la formation d'analogues de Jupiter dont les propriétés sont proches de celles de la planète à l'époque actuelle[68]. La formation de Jupiter aurait également pu avoir lieu à une distance beaucoup plus grande, comme 18 UA[69],[70]. Saturne, Uranus et Neptune se seraient formées encore plus loin que Jupiter, et Saturne aurait également migré vers l'intérieur.
L'inclinaison de l'axe de Jupiter est relativement faible : seulement 3,13°. En conséquence, la planète n'a pas de changements saisonniers significatifs[74].
Jupiter n'étant pas un corps solide, sa haute atmosphère subit un processus de rotation différentielle. La rotation de la haute atmosphère jovienne est environ cinq minutes plus longue aux pôles qu'à l'équateur. En conséquence, trois systèmes sont utilisés comme référentiel, particulièrement pour tracer les mouvements de caractéristiques atmosphériques. Le premier système concerne les latitudes entre 10° N et 10° S, le plus court, d'une période de9 h 50 min 30 s. Le deuxième s'applique aux latitudes au nord et au sud de cette bande, d'une période de9 h 55 min 40,6 s. Le troisième système, initialement défini par les radio-astronomes, correspond à la rotation de la magnétosphère de la planète : sa période est la période « officielle »,9 h 55 min 30 s[75].
En 2025, 97 satellites naturels de Jupiter sont confirmés[76]. C'est la deuxième planète du système solaire par le nombre de ses satellites naturels connus. Quatre sont de très grands satellites, connus depuis plusieurs siècles et regroupés sous la dénomination desatellites galiléens :Io,Europe,Ganymède etCallisto[77], et seulement sept (dont les précédents) ont un diamètre supérieur à 10 km[78].
Parmi les lunes de Jupiter, huit sont dessatellites réguliers qui décrivent desorbites progrades et presque circulaires peu inclinées par rapport au plan équatorial de Jupiter. Quatre d'entre eux sont les satellites galiléens, tandis que les autres satellites réguliers sont beaucoup plus petits et plus proches de Jupiter, et servent de sources pour la poussière qui compose les anneaux de Jupiter. Le reste des lunes de Jupiter sont dessatellites irréguliers dont les orbites progrades ou rétrogrades sont beaucoup plus éloignées de Jupiter et présentent des inclinaisons et des excentricités élevées. Ces lunes ont probablement étécapturées par Jupiter.
Les16 principaux satellites sont nommés d'après les conquêtes amoureuses deZeus, l'équivalent grec du dieu romainJupiter.
Les satellites galiléens, ou lunes galiléennes, sont les quatre plus grandssatellites naturels de Jupiter. Par ordre d'éloignement à la planète, il s'agit deIo,Europe,Ganymède etCallisto. On peut retenir cet ordre avec les premières lettres de la phrase suivante :IlEstGrosComme...Jupiter[80]. Ils sont observés pour la première fois parGalilée en grâce à l'amélioration de salunette astronomique et leur découverte est publiée dansSidereus nuncius en. Ils sont alors les premierssatellites naturels découverts en orbite autour d'une autre planète que laTerre, ceci remettant grandement en cause lemodèle géocentrique défendu par de nombreuxastronomes de l'époque et prouvant l'existence d'objets célestes invisibles à l'œil nu.
Par ailleurs, les trois lunes intérieures, Io, Europe et Ganymède, sont le seul exemple connu derésonance de Laplace : les trois corps sont enrésonance orbitale 4:2:1. Ainsi, quand Ganymède tourne une fois autour de Jupiter, Europe tourne exactement deux fois et Io quatre fois. En conséquence, les orbites de ces lunes sont déformées elliptiquement, chacune d'elles recevant en chaque point de son orbite une de la part des deux autres. En revanche, lesforces de marées de Jupiter tendent à rendre leurs orbites circulaires[81]. Ces deux forces déforment chacune de ces trois lunes quand elles s'approchent de la planète, provoquant un réchauffement de leur noyau. En particulier, Io présente uneactivité volcanique intense et Europe un remodelage constant de sa surface.
Structures de surface des quatre lunes à différents niveaux d'agrandissement.
Avant la missionVoyager, les lunes de Jupiter étaient parfaitement classées en quatre groupes de quatre, sur la base de leurséléments orbitaux. Depuis lors, les découvertes de nouvelles lunes de petite taille sont venues contredire cette classification. On considère maintenant qu'il existe six groupes principaux, certains groupes étant plus particularisés que d'autres.
Une subdivision de base consiste à regrouper les huit satellites intérieurs, de tailles très diverses mais possédant des orbites circulaires très faiblement inclinées par rapport à l'équateur de Jupiter, et dont la recherche pense qu'ils se sont formés en même temps que la géante gazeuse. Cet ensemble peut être subdivisé en deux sous-groupes :
Les autres lunes forment un ensemble d'objets irréguliers placés sur des orbites elliptiques et inclinées, probablement desastéroïdes ou des fragments d'astéroïdes capturés. Il est possible de distinguer quatre groupes, sur la base d'éléments orbitaux similaires, dont la recherche pense que les éléments partagent une origine commune, peut-être un objet plus grand qui s'est fragmenté[82] :
la petite luneThémisto forme un groupe à elle seule ;
la petite luneCarpo forme un autre groupe isolé, aux caractéristiques intermédiaires entre le groupe d'Himalia et celui de Pasiphaé ;
trois groupes externes, sur des orbitesrétrogrades. Les plus gros satellites sontAnanké,Carmé,Pasiphaé etSinopé, mais beaucoup de lunes minuscules ont été découvertes récemment dans cette zone. En, 48 représentants sont connus :
Schéma des anneaux de Jupiter par rapport aux orbites de certaines de ses lunes.
Jupiter possède plusieursanneaux planétaires, très fins, composés de particules de poussières continuellement arrachées aux lunes les plus proches de la planète lors de micro-impacts météoriques du fait de l'intense champ gravitationnel de la planète[83]. Ces anneaux sont en fait tellement fins et sombres qu'ils ne furent découverts que lorsque la sondeVoyager 1 s'approcha de la planète en 1979. Du plus près au plus lointain du centre de la planète, les anneaux sont regroupés en trois grandes sections[84] :
Cesanneaux sont constitués de poussières et non de glace comme c'est le cas desanneaux de Saturne[21]. Ils sont également extrêmement sombres, avec unalbédo de l'ordre de 0,05.
Il existe également un anneau externe extrêmement ténu et distant qui tourne autour de Jupiter en sensrétrograde. Son origine est incertaine, mais pourrait provenir depoussière interplanétaire capturée[85].
Diagramme des astéroïdes troyens dans l'orbite de Jupiter, ainsi que de laceinture d'astéroïdes.
Avec celle du Soleil, l'influence gravitationnelle de Jupiter a modelé le Système solaire. Les orbites de la plupart des planètes sont plus proches du plan orbital de Jupiter que du plan équatorial du Soleil (Mercure est la seule qui fasse exception). Leslacunes de Kirkwood dans laceinture d'astéroïdes sont probablement dues à Jupiter et il est possible que la planète soit responsable dugrand bombardement tardif que les planètes internes ont connu à un moment de leur histoire[86].
La majorité descomètes de courte période possèdent undemi-grand axe plus petit que celui de Jupiter. On suppose que ces comètes se sont formées dans laceinture de Kuiper au-delà de l'orbite deNeptune. Lors d'approches de Jupiter, leur orbite aurait été perturbée vers une période plus courte, puis rendue circulaire par interaction gravitationnelle régulière du Soleil et de Jupiter. Par ailleurs, Jupiter est la planète qui reçoit le plus fréquemment des impacts cométaires[87]. C'est en grande partie dû à sonpuits gravitationnel, ce qui lui vaut le surnom « d'aspirateur du Système solaire ». L'idée répandue selon laquelle Jupiter « protège » de cette manière les autres planètes est cependant très discutable, dans la mesure où sa force gravitationnelle dévie aussi des objetsvers les planètes qu'elle serait censée protéger[88].
En plus de ses lunes, le champ gravitationnel de Jupiter maintient un grand nombre d'astéroïdes situés aux alentours despoints de Lagrange L4 et L5 de l'orbite de Jupiter[89]. Il s'agit de petits corps célestes qui ont la même orbite mais sont situés à 60° en avance ou en retard par rapport à Jupiter. Connus sous le nom d'astéroïdes troyens, le premier d'entre eux(588) Achille a été découvert en 1906 parMax Wolf ; depuis, des centaines d'autres troyens ont été découverts, le plus grand étant(624) Hector.
Jupiter, avec le transit et l'ombre de la lune Io ainsi que la Grande Tache rouge. Prise de vue depuis un télescope amateur 203/1000Flash lumineux causé par l'impact d'un corps céleste le 10 septembre 2012 à 11:35:30, temps universel.
À l'œil nu, Jupiter a l'aspect d'un astre blanc très brillant, puisque son albédo élevé lui confère unéclat de magnitude de −2,7 en moyenne à l'opposition, avec un maximum de −2,94[2]. Sondiamètre apparent varie de 29,8 à 50,1secondes d'arc tandis que sa distance à la Terre varie de 968,1 à 588,5 millions de kilomètres[2]. Le fait que sa lumière ne scintille pas indique qu'il s'agit d'une planète. Jupiter est plus brillant que toutes les étoiles et a un aspect similaire à celui deVénus ; cependant celle-ci ne se voit que quelque temps avant le lever du Soleil ou quelque temps après son coucher et est l'astre le plus éclatant du ciel après le Soleil et la Lune[90].
Jupiter et ses quatresatellites galiléens. Mouvement apparemment rétrograde de la planète, dû à sa position par rapport à la Terre.
La planète est souvent considérée comme intéressante à observer du fait qu'elle dévoile nombre de détails dans une petite lunette. Comme l'a faitGalilée en 1610, on peut découvrir quatre petits points blancs qui sont lessatellites galiléens[91]. Du fait qu'ils tournent tous assez vite autour de la planète, il est aisé de suivre leurs révolutions : on constate que, d'une nuit à l'autre,Io fait presque un tour complet. On peut les voir passer dans l'ombre de la planète puis réapparaître.
C'est en observant ce mouvement queRoëmer a montré que la lumière voyageait à une vitesse finie. On peut aussi observer la structure des couches gazeuses supérieures de la planète géante, visibles avec un télescope de 60 mm[92].
Le meilleur moment pour observer Jupiter est quand elle est à l'opposition. Jupiter a atteint lepérihélie en ; l'opposition de était donc favorable à son observation[94]. Grâce à sa rapide rotation, toute la surface de Jupiter est observable en5 h[92].
Un astéroïde (ou une comète) s’est écrasé sur la surface de la planète, en produisant un flash lumineux, qui a été repéré par Dan Petersen de Racine, dans leWisconsin (USA) et filmé par George Hall, de Dallas, à 11:35:30, temps universel, le[95], et un autre le 13 septembre 2021, à 22h39 T.U., qui a également été filmé[96].
C’est la huitième fois depuis l'an 2000 que l’on voit un objet s'écraser sur Jupiter en plus de celui de la comète Shoemaker-Levy 9, en 1994[95].
Avec un simplerécepteur radio d'ondes courtes dans la bande des 13 mètres, et avec comme antenne un fil électrique de 3,5 mètres ou, mieux encore, avec uneantenne-dipôle horizontale de deux éléments de 3,5 mètres, il est simple d'intercepter le bruit radio-électromagnétique de la planète Jupiter enAM, sur la fréquence de 21,86 MHz[97], donnant le bruit de petites vagues rapides écoutées sur haut-parleur[98].
Laradioastronomie poussée de Jupiter est réalisée avec du matériel professionnel de réception, dans les bandes radios dédiées[99].
Jupiter est visible à l'œil nu la nuit et est connue depuis l'Antiquité. Pour lesBabyloniens, elle représentait le dieuMarduk ; ils utilisèrent les douze années de l'orbite jovienne le long de l'écliptique pour définir lezodiaque. Les Romains nommèrent la planète d'après le dieuJupiter, dérivé du « dieu-père »*Dyḗus ph₂tḗr de lareligion proto-indo-européenne[100]. Le symbole astronomique de Jupiter est une représentation stylisée d'un éclair du dieu. Les Grecs l'appelèrentΦαέθων /Phaétōn, deφαέθω /phaétō, « brillant (comme le soleil) »[101].
Dans les cultures chinoise, coréenne, japonaise et vietnamienne, Jupiter est appelée 木星 « l'étoile de bois », dénomination basée sur lescinq éléments[102]. Dans l'astrologie védique, les astrologues hindous font référence à Jupiter en tant queBṛhaspati, ou « Gurû », c'est-à-dire « lepesant »[103].
Le nom « jeudi » est étymologiquement le « jour de Jupiter ». Enhindi, jeudi se ditगुरुवार (guruvār) et possède le même sens. En anglais,Thursday fait référence au jour deThor, lequel est associé à la planète Jupiter dans lamythologie nordique.En japonais, ceci se retrouve également : le jeudi se ditmokuyōbi(木曜日?) en référence à l'étoile Jupiter,mokusei(木星?).La même similitude entre les langues occidentales et le japonais se retrouve entre toutes les planètes et les jours de la semaine. En effet, l'attribution des noms de jours de la semaine étant un ajout relativement récent à la langue japonaise, elle fut alors calquée sur les civilisations européennes.
En janvier 1610,Galilée découvre les quatre satellites qui portent son nom, en braquant sa lunette vers la planète. Cette observation des premiers corps tournant autour d'un autre corps que la Terre sera pour lui une indication de la validité de la théoriehéliocentrique. Son soutien à cette théorie lui a valu les persécutions de l'Inquisition[104].
Pendant les années 1660, Cassini utilise un télescope pour découvrir des taches et des bandes de couleur sur Jupiter et observer que la planète semblait oblongue. Il fut également capable d'estimer la période de rotation de la planète[37]. En 1690, il remarque que l'atmosphère subit une rotation différentielle[21].
Giovanni Borelli et Cassini ont réalisé deséphémérides des lunes galiléennes. La régularité de la rotation des quatre satellites galiléens sera utilisée fréquemment dans les siècles suivants, leurséclipses par la planète elle-même permettant de déterminer l'heure à laquelle était effectuée l'observation. Cette technique sera utilisée un temps pour déterminer lalongitude en mer. Dès les années 1670, on constate que ces évènements se produisaient avec17 minutes de retard lorsque Jupiter se trouvait à l'opposé de la Terre par rapport au Soleil.Ole Christensen Rømer en déduit que l'observation n'était pas instantanée et effectua en 1676 unepremière estimation de lavitesse de la lumière[107].
En 1892,Edward Barnard découvreAmalthée, le cinquième satellite de Jupiter, à l'aide du télescope de l'observatoire Lick en Californie[108]. La découverte de cet objet assez petit le rendit célèbre rapidement. Ensuite furent découverts : Himalia (1904), Élara (1905), Pasiphaé (1908), Sinopé (1914), Lysithéa et Carmé (1938), Ananké (1951). Pendant les années 1970, deux autres satellites furent observés à partir de la Terre : Léda (1974) et Thémisto (1975), qui fut ensuite perdu puis retrouvé en 2000 - les suivants le furent lors de la missionVoyager 1 en 1979[109], puis d’autres par la suite, pour arriver en 2014 à un total de67 satellites.
En 1932,Rupert Wildt identifie des bandes d'absorption d'ammoniaque et de méthane dans le spectre de Jupiter[110].
Trois phénomènes anticycloniques, de forme ovale, furent observés en 1938. Pendant plusieurs décennies, ils restèrent distincts. Deux des ovales fusionnèrent en 1998 et absorbèrent le troisième en 2000. C'est leOval BA[111].
En 1955,Bernard Burke(en) etKenneth Franklin détectent des accès de signaux radios en provenance de Jupiter à 22,2 MHz[21]. La période de ces signaux correspondait à celle de la rotation de la planète et cette information permit d'affiner cette dernière. Les pics d'émission ont des durées qui peuvent être de quelques secondes ou de moins d'un centième de seconde[112].
Entre le16 juillet et le, l'impact de la comèteShoemaker-Levy 9 sur Jupiter permet de recueillir de nombreuses nouvelles données sur la composition atmosphérique de la planète. Plus de20 fragments de la comète sont entrés en collision avec l'hémisphère sud de Jupiter, fournissant la première observation directe d'une collision entre deux objets du Système solaire. L'évènement, qui constitue une première dans l'histoire de l'astronomie, a été suivi par des astronomes du monde entier[113],[114].
Le, les astronomes ont observé un nouvel impact sur le pôle sud, de la taille de l'océan Pacifique[115]. Si l'impact n'a pu être suivi en direct, c'est l'astronome amateur australien Anthony Wesley qui, le premier, signala ces observations. La NASA émet l'hypothèse que la cause soit attribuée à une comète. En effet, les observations ont relevé la présence d'une tache avec une remontée de particules brillantes dans l'atmosphère supérieure, accompagnée d'un échauffement de la troposphère et d'émissions de molécules d'ammoniac. Autant d'indices corroborant un impact et non un phénomène météorologique interne à la planète[116],[117].
Le, laNASA publie une vidéo très détaillée de la surface de la planète captée par le télescope spatialHubble montrant la rotation de la planète et des détails extrêmement précis de sa surface[118]. Les premières observations des scientifiques publiées dansThe Astrophysical Journal[119] et synthétisées par laNASA[120] révèlent que la fameuse tache rouge de Jupiter va en se rétrécissant et qu'elle renferme une sorte de filament vaporeux qui en barre la surface et se déforme sous l'action de vents pouvant atteindre les540km/h. En 2020, la tache a une largeur de 15 800 km[121].
À partir de 1973, plusieurssondes spatiales effectuèrent des manœuvres de survol, qui les placèrent à portée d'observation de Jupiter. Les missionsPioneer 10 etPioneer 11 obtinrent les premières images rapprochées de l'atmosphère de Jupiter et de plusieurs de ses lunes. Elles décrivirent que les champs électromagnétiques dans l'entourage de la planète étaient plus importants qu'attendus, mais les deux sondes y survécurent sans dommage. Les trajectoires des engins permirent d'affiner les estimations de masse du système jovien. Lesoccultations de leurs signaux radios par la planète géante conduisirent à de meilleures mesures du diamètre et de l'aplatissement polaire[13],[122].
Six ans plus tard, les missionsVoyager améliorèrent les connaissances des lunes galiléennes et découvrirent les anneaux de Jupiter. Elles prirent les premières images détaillées de l'atmosphère et confirmèrent que la grande tache rouge était d'origine anticyclonique (une comparaison d'images indiqua que sa couleur avait changé depuis les missionsPioneer). Un tore d'atomes ionisés fut découvert le long de l'orbite de Io et des volcans furent observés à sa surface. Alors que les engins passèrent derrière la planète, ils observèrent des flashs lumineux dans l'atmosphère[13],[123].
Visualisation colorisée de cyclones au pôle Nord de Jupiter photographiés par la sondeJuno.
La mission suivante, la sonde spatialeUlysses, effectua une manœuvre de survol en 1992 afin d'atteindre une orbite polaire autour du Soleil et effectua alors des études de la magnétosphère de Jupiter. Aucune photographie ne fut prise, la sonde ne possédant aucune caméra. Un second survol nettement plus lointain se produisit en 2004[124].
En, la sondeCassini, en route pourSaturne, survola Jupiter et prit des images en haute résolution de la planète. Le, elle prit une image de faible résolution d'Himalia, alors trop lointaine pour observer des détails de la surface[125].
La sondeNew Horizons, en route pourPluton, survola Jupiter pour une manœuvre d'assistance gravitationnelle. L'approche minimale s'effectua le[126]. Le système jovien fut imagé à partir du ; les instruments de la sonde affinèrent les éléments orbitaux des lunes internes de Jupiter[127]. Les caméras deNew Horizons photographièrent des dégagements de plasma par les volcans de Io et plus généralement des détails des lunes galiléennes[128],[129].
Jusqu'à l'arrivée de la sondeJuno le, la sondeGalileo était le seul engin à avoir orbité autour de Jupiter.Galileo entra en orbite autour de la planète le, pour une mission d'exploration de près de huit années. Elle survola à de nombreuses reprises les satellites galiléens etAmalthée, apportant des preuves à l'hypothèse d'océans liquides sous la surface d'Europe et confirmant le volcanisme d'Io. La sonde fut également témoin de l'impact de lacomète Shoemaker-Levy 9 en 1994 lors de son approche de Jupiter. Cependant, bien que les informations récupérées parGalileo aient été nombreuses, l'échec du déploiement de son antenne radio à grand gain limita les capacités initialement prévues[130].
La NASA a lancé en la sondeJuno, qui s'est placée le enorbite polaire autour de Jupiter pour mener une étude détaillée de la planète[131]. Elle poursuit cette étude depuis, et si elle survit aux rayonnements[132],[133],[134],[135], on prévoit qu'elle continuera à le faire jusqu'en septembre 2025.
À cause de la possibilité d'un océan liquide surEurope, les lunes glacées de Jupiter ont éveillé un grand intérêt. Une mission fut proposée par la NASA pour les étudier tout spécialement. LeJIMO (Jupiter Icy Moons Orbiter) devait être lancé en 2015, mais la mission fut estimée trop ambitieuse et son financement fut annulé en 2005[136].
En, la missionJUICE (JUpiter ICy moons Explorer) est retenue par l'ESA comme mission lourde dans le cadre du programme scientifiqueCosmic Vision. Elle a pour but principal l'étude de trois des lunes galiléennes de Jupiter (Callisto, Europe et Ganymède) en les survolant puis en entrant en orbite autour de cette dernière. Initialement prévu pour 2022, le lancement a eu lieu le pour une arrivée dans le système jovien en juillet 2031, avant trois années d'observations. La mission devrait se concentrer sur la recherche de traces de vie[137].
La nouvelle descience-fiction d'Edgar Rice BurroughsLes Hommes-squelettes de Jupiter (Skeleton Men of Jupiter), parue en 1943 dans le magazineAmazing Stories puis réuni en volume dansJohn Carter of Mars en 1964, met en scène une aventure du hérosJohn Carter kidnappé sur Mars et emmené sur Jupiter par certains de ses nombreux ennemis[141].
En 1942, Isaac Asimov a écrit une nouvelle humoristique, parue dansStarling Stories et intituléeNoël sur Ganymède. Elle fait partie d'un recueil de sept nouvelles publié en 1972.
L'une des scènes du filmJupiter : Le Destin de l'univers (2015) se passe sur Jupiter autour et sous la Grande Tache rouge qui cache une usine géante. De plus, Jupiter est le prénom du personnage principal féminin.
Enastrologie, Jupiter symbolise l'expansion et la richesse. La planète est associée à l'éducation supérieure, à la religion et à la loi.Jean-Louis Brau rapporte[142] qu'il existe une bipolarité Jupiter /Saturne. De fait, en première approche, Jupiter serait« la Loi qui autorise » alors que Saturne représenterait« la Loi qui interdit »[143]. Généreuse[144],[143],[145] et joyeuse[144] (jovial vient de Jupiter), Jupiter est considérée comme la plus chanceuse des planètes par lesastrologues traditionnels[144],[143],[145]. Elle dénote en particulier l'optimisme[144],[146] et la respectabilitié[144]. L'astrologie psychologique moderne est plus nuancée, qui considère qu'il y a à la fois du bon et du mauvais avec cette planète[146] (dysfonctionnements : excès, en particulier optimisme excessif[144], extravagance[144]…).
La version du 27 janvier 2006 de cet article a été reconnue comme « article de qualité », c'est-à-dire qu'elle répond à des critères de qualité concernant le style, la clarté, la pertinence, la citation des sources et l'illustration.
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