Deux siècles pour comprendre la structure des anneaux
1660, mars
Chapelain était membre de l'Académie Montmorienne, fondée en 1657 après la mort de Gassendi,et embryon de la future Académie des Sciences. Ami de Christian Huygens, qu'il avait rencontré à Paris, il avait été prevenue de la découverte de l'anneau par une lettre de Huygens, datée du 28 mars 1658, ou celui ci lui expliquait son système, dessins à l'appui. ( 1 ). Le 4 mars 1660, pour répondre à une objection au système de Huygens, il lui écrit: Pour l'autre qu'il est besoin de nouvelles experiences pour faire croire qu'un cercle tel que celuy la pust demeurer suspendu in aere libero, je la croy de nulle force, n'y ayant pas plus d'inconvenient pour un cercle en matiere de suspension que pour un globe et ayant toujours consideré vostre cercle Saturnien comme celuy que descrit la Lune autour de la Terre, et qu'elle descriroit tout de mesme si au lieu d'un globe Lunaire il en avoit coste à coste en rond un nombre aussi grand qu'il en faudroit pour remplir le cercle d'un terme à l'autre; ( 2). Cette hypothèse n'est pas identique à celle que révelera Cassini 45 ans plus tard, puisque Chapelain ne dit pas explicitement que les anneaux sont formés d'un nombre immense de satellites indiscernables. Mais le fondement de l'idée est là: l'anneau orbite comme une kyrielle de satellites |
1660, août
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Eustachio Divini lance contre Huygens Brevis annotatio in systema saturnium Christiani Hugenii, écrit par le jésuite Honoré Fabri. Fabri soutient que la lunette de Huygens est moins bonne que celle de Divini, puisqu'elle ne montre pas la même chose que ce qu'on voit dans le ciel de l'italie. Les prétendues anses de l'anneau ne sont pour lui que des aberrations de la lunette d'Huygens (il oublie que Divini les avait dessiné aussi) Puis il présente son propre système à base de lunes obscures cachant épisodiquement des lunes brillantes. Par la suite, il prétendit rajouter encore 2 autres lunes. Ce système absurde, qui ne rendait pas compte de toutes les apparences, ne fut pas pris au sérieux en France |
 Eustachio Divini |
1660, été
 la maquette de Saturne |
Les membres de l'Academia del cimento, fondée à Florence en 1657 ( la même année que l'académie Montmorienne), dans le plus pur esprit de science expérimentale, imaginent une expérience de simulation visuelle pour départager Huygens et Divini. Leur méthode préfigure le simulateur d'OVNI avec 3 siècles d'avance Ils fabriquent une maquette de Saturne, pourvue d'un anneau selon le modèle de Huygens, et la placent à une distance de 74 mètres de la position d'observation, en l'éclairant par 4 torches masquées à la vue des observateurs Une deuxième série d'expériences avec des observateurs non préparés leur montra qu'hormis quelques personnes à la vue perçante, la plupart des observateurs décrivirent la maquette de Saturne comme étant composée de 3 sphères Cette expérience balaya les objections de Fabri et Divini et confirma le modèle de Huygens. |
1662, Juillet
Auzout observe l'ombre de Saturne sur l'anneau. Il relate son observation en 1664, dans une lettre à L'abbé Charles:
Je crois avoir été un des premiers qui ait bien observé cette ombre du corps de Saturne sur son Anneau, ce qui m'arriva il y a deux ans, quand regardant dans le mois de Juillet pour la première fois avec de grandes Lunettes, sçavoir avec une de 21 & une autre de 27 pieds qui font près de 40 palmes, je m'apperçùs que l'angle de l'espace obscur du coté droit en bas étoit plus grand & plus étendu que les trois autres Angles, & qu'il paroissoit là de l'interruption entre l'Anneau & le corps de Saturne, & j'en avertis dès ce temps-là tous mes Amis, & particulièrement Monsieur Huyghens sitôt que j'en eus l'occasion, qui l'a observé encore cette année, comme je l'ai appris d'une Lettre de Mr. son Frere. ( 3 ).
il confirme ainsi le modèle de Huygens d'un anneau non tangent
1664
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Giuseppe Campani dessine l'anneau en deux zones d'inégale luminosité Opticien réputé en Italie, et futur fournisseur des meilleures lentilles que possédera l'observatoire de Paris ( c'est à dire fournisseur du roi ), il serait également l'inventeur de l'oculaire à plusieurs lentilles. Il utilisait une lunette de 8 m de long |
 ce qu'il pouvait voir |
1665
 dessin de Ball |
William Ball, premier trésorier de la Royal Society, observe deux parties dans l'anneau Sa lunette faisait 38 pieds anglais de foyer, soit 11.6 m Hooke (ou Wallis?) demanda à Huygens s'il est vrai que... that it is not one body of a circular figure, that embraces his disk, but two s'il n'y a pas un seul corps d'aspect circulaire, qui entoure le disque, mais deux Mais Ball s'était peut-ètre mal expliqué, car la reproduction de son dessin ne montre que les deux anses... |
1666, 19 juin, entre 23 H et minuit
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Hooke observe Saturne avec une lunette de 60 pieds ( 18.3 m). Il note: The Ring appear'd of a somewhat brighter Light than the Body; and two black lines aa, crossing the Ring, and bb crossing the Body ( whether Shadows or not, I dispute not ) were plainly visible; whence I could manifestly see than the Souther-most part of the Ring was on this side of the Body, and the Northern part, behind, recovered by the Body ( 4 ). L'Anneau paraîssait d'une Lumière un peu plus vive que le globe; et deux lignes noires, aa, traversant l'Anneau, et bb traversant le globe ( Ombres ou pas, je n'en discute pas) étaient clairement visible ; d'où je pouvais voir manifestement que la partie la plus au sud de l'Anneau était de ce coté ci du globe, et la partie Septentrionale, derrière, recouverte par le globe. Bien que Hooke n'ai pas vu de division ni de différences sur l'anneau, il semblerait qu'il ait deviné la présence de l'anneau C, à moins qu'il ne s'agisse d'un effet de contraste simultané. |
1671
Huygens ayant prédit que les anneaux disparaitraient aux mois de Juillet-Août, les anneaux obéissent à sa prédiction. Mais Cassini les voit réapparaitre bientôt, pour disparaitre à nouveau vers le huit décembre.
Nous observâmes que Saturne perdit ses anses presque au temps prédit par M.Hugens; mais nous observâmes aussi que quelques jours après les anses revinrent, & ne se perdirent que le huitième de Decembre de la même année, avec quelques variations qui nous fit juger que l'anneau n'est pas si plat ni si continu qu'on le suppose. Car avant que Saturne perdît ses anses la seconde fois au mois de Decembre, nous les vîmes s'émousser peu à peu inégalement; de sorte que quelque fois on en voyait encore le reste d'une d'un côté, sans qu'il en parût rien de l'aitre, & la partie qui paroissoit n'étoit pas toùjours du même côté, ce qui sembloit s'accomoder à notre première hypothese qui étoit que l'apparence de l'anneau est causée par un amas de très-petits Satellites de differens mouvemens qu'on ne voit point separément, de la même maniere qu'on ne point distinctement à l'oeil les petites étoiles qui composent les étoiles nebuleuses, mais se voyent toutes ensemble en forme d'un petit nuage clair.
Dans un autre passage, Cassini s'explique sur cette "première hypothèse", en commentant l'hypothèse de Huygens
Cette hypothese fut trouvée admirable, & très-propre pour expliquer les differentes phases de Saturne, quoiqu'elle ne fut pas reçûë de tous ceux qui étoient prévenus par d'autres hypotheses. Nous n'osâmes pas y comparer une pensée qui nous étoit venuë, que cet anneau pourroit ètre formé comme d'un essain de petits Satellites qui pourroient faire à Saturne une apparence analogue à celle que la voie de lait fait à la terre par une infinité de petites étoiles dont elle est formée; mais avec cette difference qu'elle ne fait point de parallaxe à la terre; au lieu que cette trace en fait une très-grande à Saturne. ( 5 ).
Malheureusement dans ce mémoire paru en 1705, Cassini ne parle pas de la date exacte où il aurait conçu cette "première hypothèse", et nous ignorons si à cette époque, l'idée en était aussi précise dans son esprit, où si elle s'est précisée plus tard
Pourquoi Cassini n'avait il pas osé énoncer son hypothèse? Peut être à cause de la parallaxe, mais peut ètre aussi parce que la voie lactée évoque plutôt un ruban, et que Huygens avait bien démontré qu'il s'agissait d'un disque plat.
Comme une idée voisine avait été émise, mais moins précisément par Chapelain, nous ignorons quel est le premier initiateur de cette idée, dont l'origine est justement aussi floue que la voie lactée.
Cassini a-t-il vraiment découvert la division "de Cassini"
1675
L'affaire Cassini
↑ lire le dossier ↑ |
Ou plutôt...
Tous les "bons manuels", et tous les sites Web, affirment que C'est Cassini qui a découvert cette année là cette division qui porte son nom
Mais personne n'a jamais vérifié, vous pensez bien. Vous vous imaginez allant à l'observatoire de Paris, demander qu'on ressorte des réserves l'objectif de sa lunette , et qu'on la réinstalle sur une monture adapté à sa focale de 11 mètres, tout ça pour vérifier qu'avec cet engin, on voit effectivement la division de Cassini, dans la lumière du crépuscule du matin? (en pratique celle des lampadaires)
En tout cas, après Cassini, on considérera que Saturne est entouré de deux anneaux: l'anneau intérieur, et l'anneau extérieur. Et c'est bien ce qu'il a observé, mais en 1675, c'est aussi tout ce qu'il a observé
1684
Mr Hugens après s'ètre fortement appliqué à observer celles de Saturne, a crû que l'anneau de lumiere qui paroist toûjours à l'entour de cette Planete estoit réellement un anneau matériel qui l'entouroit. Pour moy apres avoir long-temps consideré qu'une structure si irreguliere sembloit ne pas convenir à cette simplicité qui se rencontre dans tous les ouvrages du Createur, je crois que cette apparence, aussi-bien que celles de toutes les autres Planetes, est produite par les seuls rayons du soleil refléchis ( 6 ). Son système prouve seulement qu'il n'a rien compris aux lois de l'optique, et pourtant Gallet s'était fait connaitre par son observation du transit de Mercure en 1677, de l'éclipse de soleil de 1683, et par des tables astronomiques. Il eut même droit à la visite d'Edmund Halley, qui, il est vrai, fut un peu déçu. |
1715
Dans un mémoire de l'académie des sciences, Maraldi décrit la disparition de l'anneau du 14 octobre au 10 février 1715
Puis il évoque lui aussi l'hypothèse de cassini-Chapelain
Dans l'hypothese que l'apparence de l'anneau soit formée par un grand nombre de Satellites qui tournent autour de Saturne, il faudra dire qu'il y a deux ordres de Satellites séparés l'un de l'autre par un petit intervalle qui forme le trait obscur au milieu de la largeur de l'anneau ( 7 ).
Ainsi Maraldi parait l'inventeur de la notion de "division de Cassini", mais c'est encore une hypothèse pour lui
Ensuite, il discute des raisons qui font disparaitre l'anneau (et qui explique l'échec relatif des prédictions de Huygens pour 1671. L'anneau disparait:
- Lorsqu'il est éclairé par la tranche
- Lorsqu'il est vu par la tranche
- Lorsqu'il est éclairé par derrière
1732
...l'on ne devroit pas s'étonner, quand on verroit des Planetes ceintes de plusieurs Anneaux, pareils à celui de Saturne Ces anneaux doivent se former plûtôt autour des grosses Planetes que des petites, puisqu'ils sont l'effet de la pesanteur qui est plus forte dans les grosses Planetes que dans les petites; ils doivent aussi se former plûtôt autour des Planetes les plus éloignées du soleil, qu'autour de celles qui en sont plus proches, puisque dans ces lieux éloignés, la vîtesse des comètes se rallentit, et permet par-là à la Planete d'exercer son action plus long-temps & avec plus d'effet... ( 8 ). ... C'est bien ce qu'on a découvert récemment |
1755
Der Voraussetzung gemäss, dass der Ring des Saturns eine Häufung der Teilchen sei, die, nachdem sie von der Oberfläche dieses Himmelskörpers als Dünste aufgestiegen, sich vermöge des Schwunges, den sie von der Achsendrehung desselben an sich haben und fortsetzen, in der Höhe ihres Abstandes frei in Zirkeln laufend erhalten, haben dieselbe nicht in allen ihren Entfernungen vom Mittelpunkte gleich periodische Umlaufszeiten; sondern diese verhalten sich vielmehr, wie die Quadratwurzeln aus den Würfeln ihres Abstandes, wenn sie sich durch die Gesetze der Centralkräfte schwebend erhalten sollen. Nun ist die Zeit, darin nach dieser Hypothese die Teilchen des inwendigen Randes ihren Umlauf verrichten, ungefähr von 10 Stunden, und die Zeit des Zirkellaufs der Partikeln im auswendigen Rande ist nach gehöriger Ausrechnung 15 Stunden; ( 9 ). Conformément à la condition que l'anneau de la Saturne serait une une accumulation de particules, celles ci, après qu'elle soient monté comme des vapeurs de la surface de corps céleste, en vertu de l'impulsion, ont et gardent la même rotation, conservent librement dans la hauteur de leur distance leur course circulaire, n'ont pas des périodes de révolution identiques dans toutes leurs distances au centre; Au contraire celles-ci se comportent plutôt, comme les racines carrées des cubes de leur distance, s'ils doivent se maintenir suspendus par les lois des forces centrales. Maintenant, d'après cette hypothèse, le temps pour les particules du bord intérieur d'effectuer leur révolution, est d'environ 10 heures, et le temps de la course circulaire des particules du bord extérieur est, après calcul adapté de 15 heures ; Bien qu'on ne sache pas très bien ce que Kant entend par particules, il est clair que pour lui, les anneaux sont formés de micro-satellites respectant les lois de Képler. |
1764
Ce phénomène étonnant, mais pas plus étonnant que les autres, ce corps solide et lumineux qui entoure la planète de Saturne, qui l’éclaire et qui en est éclairé, soit par la faible réflexion des rayons solaires, soit par quelque cause inconnue, était autrefois une mer, à ce que prétend un rêveur qui se disait philosophe. Cette mer, selon lui, s’est endurcie; elle est devenue terre ou rocher; elle gravitait jadis vers deux centres, et ne gravite plus aujourd’hui que vers un seul. Comme vous y allez, mon rêveur! comme vous métamorphosez l’eau en rocher!... ...si on a parlé dans le Grand Dictionnaire encyclopédique de cette rêverie, c’est sans doute pour en faire sentir l’énorme ridicule; Il ne semble pas que Voltaire, qui croit encore à l'anneau solide, ait lu Maupertuis avant d'en parler, puisqu'il semble confondre avec un ouï dire de l'idée de Kant Mais ce n'est pas la seule calomnie stupide de Voltaire. Il prétend dans le même Dictionnaire philosophique avoir lu dans Plutarque que: Aristarque de Samos disait que les Grecs devaient punir Cléanthe de Samos, lequel soupçonnait que le ciel est immobile, et que c'est la Terre qui se meut autour du zodiaque, en tournant sur son axe. Mais Plutarque dit exactement le contraire: c'est Cléanthe qui voulut faire condamner Aristarque C'est comme si Voltaire disait que Galilée condamna le cardinal Bellarmin coupable d'avoir dit que la terre se mouvait! Etonnons nous après cela que l'ex président du réseau Voltaire ait prétendu qu'aucun avion ne s'est écrasé sur le Pentagone |
1776
Dans son Essai sur les phénomènes relatifs aux disparitions périodique de l'anneau de Saturne, Dionis Du Séjour explique à quelles conditions l'anneau peut rester stable:
Ce qui me paroit le plus plausible, c'est que le même mécanisme qui a formé l'anneau préside à sa conservation; que la loi doit être telle, que l'anneau subsisteroit encore si il devenoit fluide; que l'équilibre doit ètre ferme, stable, semblabe en un mot à celui que l'on démontre avoir lieu dans la figure de la terre. Ces considérations semblent exclure l'idée que l'anneau soit soutenu par la seule pesanteur simultanée de ses parties, ainsi qu'un vaste pont qui environneroit la Terre, se soutiendroit, dit-on, sans piliers. Je croirois au contraire que toutes ses parties doivent ètre animées d'une force centrifuge, propre à contrebalancer l'effort de la pesanteur qui les précipite vers le centre de Saturne. Sans cela, il seroit à craindre que la force toujours agissante de la gravité, et la main active du temps ne détruisissent bientôt un ouvrage aussi singulier de la nature... ( 10 ).
1780, 19 à 21 juin et 26 juin
William Herschel observe un léger trait noir tout près du bord intérieur de l'anse occidentale de l'anneau.
1787
 Laplace |
1) L'anneau de peut pas ètre unique. Il ne peut donc exister que sous la forme d'un grand nombre d'anneaux concentriques
=> démonstration de la non-unicité
2) La densité des parties intérieurs de l'anneau est supérieure à celle de Saturne
=> démonstration relative à la densité
3) Si le centre de gravité des anneaux coincidait avec le centre de gravitation de Saturne, ils seraient instables. Il faut donc qu'une partie de chaque anneau soit plus lourde, pour écarter son centre de gravité de celui de Saturne
=> démonstration de l'instabilite
4) Les anneaux sont nécessairement contenus dans un plan
On conçoit que ces anneaux, sollicités par leur action mutuelle, par celle du Soleil et des satellites de Saturne, doivent osciller autour du centre de cette planète, et l'on pourrait croire que, obéissant à des forces différentes pour chacun d'eux, ils doivent cesser d'ètre dans un même plan. Mais, si l'on suppose que Saturne a un mouvement de rotation et que le plan de son équateur soit le même que celui de ses anneaux et de ses quatre premiers satellites son action pourra toujours maintenir dans ce plan le système de ces différents corps; ( 11 ).
(Cette fois, il n'y a pas de démonstration mathématique)
En démontrant la non unicité, Laplace ne fait que donner un cadre théorique à ce qui était déja pressenti.
En démontrant que les anneaux implique une faible densité pour Saturne, ce qui est bien le cas, il lève une des objections contre l'hypothèse des captures cométaires de Maupertuis, la densité de Jupiter étant plus importante que celle de Saturne.
Cependant, en imaginant qu'il existe une masse importante en un point de l'anneau, qui se comporte comme un satellite, il fait une sorte de caricature de l'idée de Jean Chapelain, où, à coté d'une lune pleine, on mettrait toute une kyrielle de lunes creuses propres à remplir l'orbite. En remplacant l'anneau unique, par un chapelet de petits satellites, comme l'avaient imaginé Cassini, Maraldi et Kant, le problème de l'instabilité disparait.
1789
William Herschel utilise une méthode originale d'estimation de l'épaisseur de l'anneau, par comparaison avec le diamètre des satellites qui passent devant et derrière:
 William Herschel |
August 29 at 22 h. 12' 25", the third satellite was upon the ring, near the end of the preceding arm; and my remark at the time when I saw it was, that the arm seemed not to be the fourth, at least not the third, part of the diameter of the satellite, which, in the situation it was, I took to be less than one single second in diameter...
There is, however, some considerable suspicion, that, by a refraction through some very rare atmosphere on the two planes of the ring, the satellites might be lifted up and depressed, so as to become visible on both sides of the ring, even though the ring should be equal in thickness to the diameter of the smallest satellite, which may amount to a thousand miles. ( 12 ).
Quand nous étions presque dans le plan de l'anneau, j'ai vu à maintes reprises le premier, le second, et le troisième satellite, voire le cinquième et septième, passer devant et derrière l'anneau d'une telle manière qu'ils servaient d'excellents micromètres pour estimer son épaisseur...
Le 29 août à 22 h. 12mn 25 s, le troisième satellite était sur l'anneau, près de l'extrémité du bras précédant ; et ma remarque au moment où je l'ai vu, était que le bras semblait ne pas avoir le quart, au moins pas le tiers du diamètre du satellite, qui, dans cette situation, j'ai pris pour moins d'une seconde d'arc de diamètre...
Il y a, cependant, quelque soupçon considérable, que, par une réfraction par quelque atmosphère très rare sur les deux faces de l'anneau, les satellites pourraient être élevés et déprimé, de façon à devenir visible des deux côtés de l'anneau, bien que l'anneau dut être égal en l'épaisseur au diamètre du plus petit satellite, qui peut se monter à mille miles.
les deux observations précédentes, donnent à peu près la même valeur: environ 1600 km
William Herschel découvre la "division" de Cassini
1792
William Herschel énonce que la bande sombre qu'on voit courrir sur les deux faces de l'anneau est bien une division séparant physiquement l'anneau intérieur et l'anneau extérieur. Après avoir cité diverses observations de 1790 à 1791, avec des télescopes de 7 à 40 pieds, Il écrit:
From these observations, added to what has been given in some formers papers, I think myself authorized now to say that the planet Saturn has two concentric rings, of unequal dimensions and breadth, situated in one plane, which is probably not much inclined to the equator of the planet. These rings are at a considerable distance from each others, the smallest being much less in diameter at the outside, than the largest is at the inside ( 13 ).
De ces observations, ajoutées à ce qui a été donné dans quelques précédents articles, je me pense autorisé maintenant à dire que la planète Saturne a deux anneaux concentriques, de dimensions et largeurs inégales, situés dans un plan, qui est probablement peu incliné sur l'équateur de la planète. Ces anneaux sont à une distance considérable l'un de l'autre, le plus petit étant beaucoup plus petit en diamètre à l'extérieur, que le plus grand à l'intérieur
Qu'on ne dise pas que William Herschel enfonce une porte ouverte: On ne savait pas si la bande sombre dite "de Cassini", était vraiment une séparation entre les deux anneaux. On en aura la preuve que plus tard.
1803, 25 juin
Shroeter, plus connu pour ses travaux de sélénographe, estime l'épaisseur apparente de l'anneau, vu par la tranche à 0.126", soit moins de 900 km ( 14 ).
1806, 9 juin
Pire, il inaugure aussi la mode des ombres concaves: The ring appears to be sloping towards the body of the planet, and the inside edge of it is probably of a spherical or perhaps hyperbolical form The Shadow of the ring on the planet is broader of both sides than in the middle; this is partly a consequence of the curvature of the ring which in the middle of its passage across the body hides more of the shadow in that places than at the sides ( 15 ). L'anneau semble ètre en pente vers le globe de la planète, et son bord intérieur est probablement d'une de forme sphérique ou peut-être hyperbolique. L'Ombre de l'anneau sur la planète est plus large des deux côtés qu'au milieu ; ceci est partiellement une conséquence de la courbure de l'anneau qui au milieu de son passage sur le globe cache davantage d'ombre à cet endroit que sur les cotés Malgré tout le respect qu'on doit à un si illustre observateur, on peut s'étonner: - Que la division de Cassini soit mal placée. Mais c'est peut ètre la faute du graveur qui a mal reproduit le dessin d'Herschel - Qu'il puisse supposer une forme sphérique ou hyperboloïde à l'anneau, alors qu'il l'avait vu plat lors du précédent passage de la Terre dans le plan des anneaux - Qu'il dessine le globe avec les calottes polaires aplaties, sans penser qu'il peut s'agir d'une illusion due à leur obscurité - Qu'il ne comprenne pas que son explication des ombres concaves suppose une source d'éclairement proche de la planète, et ne s'applique pas aux rayons quasi-parallèles venant du soleil |
1823, décembre
Quételet, à Paris, essayant sa lunette construite par Chauchoix, voit l'anneau A séparé en deux. Il semble qu'il ait observé le "minimum" que Encke redécouvrira en 1837
1825, 17 décembre
 dessin d'Henry Kater |
Henry Kater prétend avoir observé dans l'anneau A , de nombreux traits noirs très rapprochés avec un télescope de 16 cm au grossissement de 280. Il les revit épisodiquement en janvier 1826, et conclut qu'ils n'étaient pas permanents. Cette observation parait problèmatique quand on remet son dessin à l'échelle. S'agissait il d'assombrissement du à des "spokes", ou tout simplement interprétait-il mal les variations de luminosité du "minimum d'Encke"? |  le même avec x 280 |
1833
Dans son ouvrage A Treatise on astronomy, John Herschel estime l'épaisseur de l'anneau à moins de 100 miles ( 160 km ), mais il n'explique pas comment il arrive à cette estimation ( 16 ).
1836
Le Neues Physik Woerterbuch de Gehler, cite l'hypothèse de feu l'astronome Johann Caspar Horner: Les anneaux seraient une ceinture de nuages ( 17 ).
1837, 25 avril
 dessin de Johann Encke |
Johann Encke avec la lunette de 24 cm de l'observatoire de Berlin, observe une bande sombre au milieu de l'anneau A. le 28 mai, il fait des mesures micrométriques: la nouvelle division serait à 2"57 du bord extérieur et à 1"43 de bord intérieur de l'anneau A (notons l'optimisme des mesures au centième de seconde). Ce n'est pas, en fait, la division qui porte aujourd'hui son nom (invisible dans son instrument, et proche du bord extérieur) mais ce qu'on appelle aujourd'hui le "minimum d'Encke", c'est à dire la zone sombre qui court au milieu de l'anneau |
 Ce que pouvait voir Encke |
1838, mai et juin
A l'observatoire de Berlin, Johann Galle (qui n'a pas encore découvert Neptune), découvre que l'anneau B se prolonge en s'affaiblissant graduellement vers le globe de Saturne. C'est en fait l'anneau C. Plus tard, William Dawes, qui le redécouvrira, constatera, qu'un mémoire d'Encke à la "Berliner Akademie", dont les pages n'étaient même pas coupées, contenait deux observations, celle du 25 avril 1837, et une autre du 10 mars 1838, montrant à l'emplacement de la projection de cet anneau sur le globe de Saturne, une bande sombre que Encke avait malencontreusement confondu avec l'ombre de l'anneau sur le globe. ( 18 ).
Encke a raté la découverte de l'anneau C, et l'observation de Galle a été quasiment oubliée
1838, 29 mai
Le père jésuite Francesco De Vico, directeur de l'observatoire du collège romain, observe pas moins de 4 divisions sur l'anneau
...Du moins si l'on en croit son mémoire de 1842, présenté par Arago à l'académie des sciences et résumé sans son Astronomie populaire.
1° En outre de la ligne obscure de Cassini, il en existe une seconde plus étroite sur la partie extérieure de l'anneau. Elle est parfaitement tranchée, et, dans une atmosphère aussi favorable que celle de Rome, elle parait aussi noire que l'espace obscur qui sépare la planète de l'anneau...
2° Sur la partie de l'anneau la plus voisine du corps de la planète, on aperçoit une troisième ligne, également noire, mais d'une ténuité extrème...
3° Entre cette dernière bande et la bande de Cassini, on a vu plus de trente fois, une quatrième ligne très déliée, tantôt sur une des anses, tantôt sur les deux anses de l'anneau.( 19 ).
En citant ce texte, Arago ne semble pas réaliser que la lunette de l'observatoire, installé en 1825, et qui venait du constructeur français Robert Aglaé Cauchoix, ne faisait que 16 cm d'ouverture.
Or une lunette de 16 cm d'ouverture ne montre guère que la dvision de Cassini, et les variations de luminosité dans les anneaux A et B. A moins d'admettre l'intercession du St Esprit, le père De Vico ne pouvait évidemment en voir plus qu'Encke avec un instrument moins puissant. Cette multiplication des anneaux dans les instruments de faible ouverture, rappelle facheusement celle qui aura lieu quarante ans plus tard avec les canaux de Mars. En réalité, le père de Vico a probablement interpreté les nombreux changements dans la répartition de la lumière sur l'anneau, comme de nouvelles divisions, contraste simultané aidant, et la foi aussi.
1843
Lassel et Dawes confirment l'existence de la bande d'Encke, mais la placent plus près du bord extérieur de l'anneau
1848, septembre
William et Georges Bond utilisent une nouvelle méthode pour calculer l'épaisseur de l'anneau: la photométrie. A l'observatoire de Harvard, ils comparent la faible lumière du bord de l'anneau avec celle renvoyée par sa surface peu avant qu'il soit vu par la tranche. Ils estiment ainsi l'épaisseur apparente de l'anneau, vu par la tranche à 0.01", soit moins de 70 km ( 20 ).
1849
Roche suggère que les anneaux ont été formés par dislocation d'un satellite sous l'effet du gradient de gravité. En remplacant le satellite par une comète, on retrouverait à la fois l'idée de Maupertuis et la constitution actuellement admise pour l'anneau (abstraction faite de la masse) |
1850
William Lassel, William Dawes, William et Georges Bond découvrent indépendamment un troisième anneau, plus sombre à l'intérieur des deux précédents. ( On pourrait l'appeler "William's ring" sans risque de se tromper ).
C'est l'anneau C, ou "anneau de crêpe" qui laisse paraître le disque de Saturne par transparence
En fait, ils ne font que redécouvrir ce qu'avait déja observé Galle en 1838, et même Encke en 1837, sans soupconner q'il s'agissait bien d'un nouvel anneau et non de l'ombre de l'anneau C
Lassel et Bond dessine indépendamment ce qui semble ètre la division d'Encke, qui avec leurs instruments n'est visible que dans les anses
1851
Benjamin Peirce d'Harvard, explique dans l'Astronomical Journal:
L'anneau consiste en une ou plusieurs rivières d'un fluide plus dense que l'eau, coulant tout autour de la planète... ( 21 ).
L'hypothèse de Peirce sera démolie 6 ans plus tard par Maxwell. On imagine d'ailleurs mal un tel fluide supporter la température qui règne à la distance de Saturne sans se congeler en banquise, laquelle à son tour se disloquerait en petits blocs
1852
Otto Struve, de l'observatoire de Poulkovo, en étudiant les observations de Saturne depuis Huygens, montre que les anneaux semblent s'ètre élargis en se rapprochant de la planète
 comparaison Cassini / HST |
Ensuite, Otto Struve compte l'ensemble des anneaux et non seulement les anneaux A et B. Or il y a ensuite l'anneau C, de plus en plus ténu quand on se rapproche de la planète, et dont la partie visible dépend de la puissance de l'instrument. Ce que Struve met donc en évidence, c'est l'augmentation de puissance des instruments avec le temps. On appelle ça le progrès En comparant plutôt le dessin de Cassini, avec une photo du Hubble Space Telescope, à diamètre extérieur égal, on peut tenter de se faire une idée. On voit que sur la partie droite, il n'y a aucune différence significative, et que la partie gauche du dessin, outrageusement mal dessinée ( probablement par la faute du graveur), empèche de juger. Mais on est loin de retouver le résultat d'Otto Struve |
1859
James Maxwell démontre que les anneaux ne peut ètre solides et que s'ils sont fluides leur densité est inférieure à 1/300 de celle de la planète. Il remporte ainsi un prix fondé en 1856 par l'université de Cambridge pour la meilleure étude de la stabilité des anneaux de Saturne. ( 22 ).
1865
Bien accueilli par les astronomes, son ouvrage n'a guère de succès dans le public. Discutant les travaux précédents, il démolit une nouvelle fois l'hypothèse de Laplace, et établit celle d'un grand nombre de satellites minuscules: We are compelled, then, finally to assume that the continuous appearance of the rings is not due to real continuity of substance. The sole hypothesis remains that the rings are composed of flights of disconnected satellites, so small and so closely packed that, at the immense distance to which Saturn is removed, they appear to form a continuous mass. Nous sommes donc obligés de supposer finalement que l'apparence continue des anneaux n'est pas due à une continuité réelle de substance. La seule hypothèse reste que les anneaux sont composés de troupes de satellites disjoints, si petits et si serrés que, à l'immense distance de laquelle Saturne est éloignée, ils semblent former une masse continue. Par analogie avec les astéroïdes et les essaims annulaires de météorites, il retient l'hypothèses de fins anneaux de corpuscules, et, pour expliquer l'ombre elliptique graduée que l'on remarque sur l'anneau B, il suppose des annelets plats, concentriques, séparés par des intervalles, qui se verront mieux dans les anses Il dessine alors un réseau de minces annelets concentriques, alternativement sombre et clairs.  les anneaux imaginés par Proctor en 1865
Le plus spectaculaire est surtout la prescience géniale de Proctor. Non seulement il avait compris la structure particulaire de l'anneau, définitivement admise 20 ans plus tard, mais il avait deviné la structure en fins annelets découverte par la sonde Cassini 140 ans plus tard! Une nouvelle édition du livre paraitra en 1882, et sera citée, avec le dessin, dans Les Terres du ciel, de Flammarion Pourtant, en août 1895, le rédacteur du Bulletin de la Société Astronomique de France, n'y croit guère: Ces divisions, toutefois, sont-elles réelles? Ce n'est pas probable ( 23 ). Encore une condamnation prématurée, car ces fins annelets concentriques vont ètre photographiés plus tard par les sondes Voyager, et avec une bien meilleure résolution, par la sonde Cassini La revue Pour la Science se souviendra alors de Proctor: Le dessin de Proctor préfigure déjà en 1882 les grandes découvertes des sondes Voyager 1 et Voyager 2. ( 24 ). |
1866
Daniel Kirkwood, qui a tendance à confondre astronomie et arithmétique, trouve que la division de Cassini est en résonance 3/1 avec le satellite Encelade. Quand Encelade fait une révolution, un satellite dans la division de Cassini en ferait trois. Résultat: tout corps qui s'y trouverait en serait progressivement éjécté par les perturbations d'Encelade
1868
Dom Lamey, à Strasbourg, croit observer plusieurs anneaux entre les orbites des satellites Mimas et Titan, avec une lunette de... 10 cm d'ouverture. Dans la série "moins l'instrument est puissant, plus on voit d'anneaux", le père De Vico est battu
1872
Daniel Kirkwood associe les divisions de Cassini et d'Encke à des résonances des 4 principaux satellites: Mimas, Encelade,Tethys et Dione.
Cette théorie des résonances pour les lacunes, a été longtemps admise, dans la mesure où elle avait fait ses preuves pour l'anneau des astéroïdes. Mais pour les anneaux de Saturne, c'est une autre histoire.
De fait, la théorie sera vérifiée de façon boiteuse par Lowell, puis infirmée par les mesures précises de Camichel, Dollfus et Focas
1872
L'Alsacien Gustav Adolph Hirn, explique dans Conditions d'équilibre et nature probable des Anneaux de Saturne, en se basant sur tout qu'on savait en physique à l'époque, que les anneaux ne peuvent ètre solides, ni liquides ou gazeux ( 25 ).
Rréférences
9) Immanuel Kant, Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels, Johann Friedrich Petersen, Königsberg, 1755, texte
10) Amédée Guillemin, Les anneaux de Saturne, La Nature, N° 209, 2 juin 1877 p 2
17) Lecouturier, Panorama des mondes, Musées des sciences, Paris, 1858, p 372
19) François Arago, Astronomie Populaire, Paris, Gide, 1857, tome quatrième, Livre XXIX, p 451
23) Les anneaux de Saturne, Bulletin de la S.A.F., août 1895, p 239
24) IL Y A 50 ET 100 ANS, Pour la Science, novembre 1982, p 6
25) Amédée GuilleminLes anneaux de Saturne, La Nature, N° 210, 9 juin 1877 p 20