Lune galiléenne
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2008-07-15T07:45:07Z
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Galilée n'avait pas de téléscope; il faut faire attention en traduisant l'anglais....
[[Image:Jupitermoon.jpg|thumb|Les quatre lunes galiléennes de [[Jupiter (planète)|Jupiter]], dans un montage permettant de comparer leur taille et celle de la planète. De haut en bas : [[Io (lune)|Io]], [[Europe (lune)|Europe]], [[Ganymède (lune)|Ganymède]] et [[Callisto (lune)|Callisto]].]]
Les '''lunes galiléennes''' sont les quatre [[Satellite naturel|satellites naturels]] de [[Jupiter (planète)|Jupiter]] découverts par [[Galileo Galilei|Galilée]] : [[Io (lune)|Io]], [[Europe (lune)|Europe]], [[Ganymède (lune)|Ganymède]] et [[Callisto (lune)|Callisto]]. Ce sont, de loin, les plus grands [[satellites de Jupiter]].
== Caractéristiques ==
=== Dimensions ===
Les quatre lunes galiléennes sont les plus grands satellites du système jovien : la 5{{e}} plus grande lune du système, [[Amalthée (lune)|Amalthée]], ne fait que {{Unité|250|km}} dans sa plus grande dimension, là où [[Europe (lune)|Europe]], la plus petite des lunes galiléennes, mesure environ {{Unité|3100|km}} de diamètre. Ce sont donc les seuls satellites de Jupiter qui présentent un aspect sphérique et non irrégulier.
À titre de comparaison, [[Ganymède (lune)|Ganymède]], le plus grand de tous les satellites naturels connus, est nettement plus grand que [[Mercure (planète)|Mercure]] et mesure près des trois-quarts du diamètre de [[Mars (planète)|Mars]]. Dans tout le système solaire, seuls [[Titan (lune)|Titan]] et la [[Lune]] ont des dimensions comparables aux lunes galiléennes.
Le tableau ci-dessous regroupe les caractéristiques physiques principales des lunes galiléennes, classées par taille décroissante :
{| class="wikitable" style="text-align: right;"
|-
! Lune || Diamètre moyen<ref name="JPL">{{lien web
| url=http://ssd.jpl.nasa.gov/?sat_phys_par
| titre=Planetary Satellite Physical Parameters
| éditeur=Jet Propulsion Laboratory
| consulté le=4 décembre 2007
}}</ref><br />(km) || Masse<ref name="JPL" /><br/>(kg) || Masse volumique<ref name="JPL" /><br />(g/cm³)
|-
| align="left" | [[Ganymède (lune)|Ganymède]] || {{nobr|{{formatnum:5262.4 ± 3.4}}}} || {{formatnum:1.48{{x10|23}}}} || {{nobr|{{formatnum:1.942 ± 0.005}}}}
|-
| align="left" | [[Callisto (lune)|Callisto]] || {{nobr|{{formatnum:4820.6 ± 3.0}}}} || {{formatnum:1.08{{x10|23}}}} || {{nobr|{{formatnum:1.834 ± 0.004}}}}
|-
| align="left" | [[Io (lune)|Io]] || {{nobr|{{formatnum:3643.2 ± 1.0}}}} || {{formatnum:8.93{{x10|22}}}} || {{nobr|{{formatnum:3.528 ± 0.006}}}}
|-
| align="left" | [[Europe (lune)|Europe]] || {{nobr|{{formatnum:3121.6 ± 1.0}}}} || {{formatnum:4.8{{x10|22}}}} || {{nobr|{{formatnum:3.013 ± 0.005}}}}
|}
=== Structure interne ===
Les données collectées par les sondes ''[[Programme Voyager|Voyager]]'' et ''[[Galileo (sonde spatiale)|Galileo]]'', sur la [[densité]] des lunes galiléennes et la nature de leur [[croûte]], ont permis d'élaborer des modèles pour l'intérieur de chacune d'elles.
Io, Europe et Ganymède possèderaient une structure différenciée, avec un [[Noyau (planète)|noyau]] de roches denses (éventuellement métallique dans le cas de Ganymède). Callisto, en revanche, possèderait un intérieur largement indifférencié constitué principalement de glace d'eau et de roches, avec éventuellement un petit noyau.
<gallery>
Image:PIA01129 Interior of Io.jpg|Intérieur d'Io
Image:PIA01130 Interior of Europa.jpg|Intérieur d'Europe
Image:PIA00519 Interior of Ganymede.jpg|Intérieur de Ganymède
Image:PIA01478 Interior of Callisto.jpg|Intérieur de Callisto
</gallery>
=== Orbite ===
[[Image:Galilean moon Laplace resonance animation.gif|thumb|Animation de la résonance de Laplace 4:2:1 entre Ganymède, Europe et Io.]]
Les lunes galiléennes sont placées sur des orbites faiblement [[Excentricité orbitale|excentriques]] (moins de {{formatnum:0.009}}) et peu [[Inclinaison|inclinées]] par rapport à l'équateur de Jupiter (moins de {{formatnum:0.74}}°). Io, la plus proche, est située à {{formatnum:421800}} km de Jupiter, soit un peu moins de 6 fois le rayon de la planète. Callisto, la plus éloignée, possède un demi-grand axe égal à {{Unité|1882700|km}}, soit 26 rayons joviens.
Les orbites d'Io, Europe et Ganymède, les trois lunes les plus internes, présentent un type de [[résonance orbitale]] particulier, dite résonance de Laplace : leurs [[Période orbitale|périodes orbitales]] sont dans un rapport 1:2:4, c'est à dire que Europe met deux fois plus de temps qu'Io à parcourir son orbite et Ganymède quatre fois. Leurs [[phase]]s orbitales sont également liées et empêchent une triple [[Conjonction (astronomie)|conjonction]] de se produire.
Callisto, plus éloignée, n'est probablement pas en résonnance avec les autres lunes<ref name="Musotto2002">{{Article astronomique
| auteur=Musotto, Susanna; Varadi, Ferenc; Moore, William; Schubert, Gerald
| titre=Numerical Simulations of the Orbits of the Galilean Satellites
| revue=Icarus
| no=2
| vol=159
| pages=500–504
| année=10/2002
| doi=10.1006/icar.2002.6939
| bibcode=2002Icar..159..500M
}}</ref>.
Le tableau ci-dessous récapitule les [[Élément orbital|éléments orbitaux]] des lunes galiléennes :
{| class="wikitable" style="text-align: right;"
|-
! Lune || [[Demi-grand axe]]<ref name="NSDC">{{Lien web
| url=http://bugle.imcce.fr/fr/ephemerides/donnees/nsdc/nsdf/guidejupiter.html
| titre=Guide for the satellites of Jupiter
| éditeur=Natural Satellites Data Center
| consulté le=29 novembre 2007
}}</ref><br />(km) || [[Période orbitale]]<ref name="NSDC" /><br />(d) || [[Excentricité orbitale|Excentricité]]<ref name="NSDC" /> || [[Inclinaison]]<ref name="NSDC" /><br />(°)
|-
| align="left" | [[Io (lune)|Io]] || {{formatnum:421800}} || {{formatnum:1.77}} || {{formatnum:0.004}} || {{nobr|{{formatnum:0.02 à 0.04}}}}
|-
| align="left" | [[Europe (lune)|Europa]] || {{formatnum:671100}} || {{formatnum:3.55}} || {{formatnum:0.009}} || {{nobr|{{formatnum:0.42 à 0.51}}}}
|-
| align="left" | [[Ganymède (lune)|Ganymède]] || {{formatnum:1070400}} || {{formatnum:7.16}} || {{formatnum:0.002}} || {{nobr|{{formatnum:0.06 à 0.30}}}}
|-
| align="left" | [[Callisto (lune)|Callisto]] || {{formatnum:1882700}} || {{formatnum:16.69}} || {{formatnum:0.007}} || {{nobr|{{formatnum:0.15 à 0.74}}}}
|}
== Détails ==
=== Io ===
[[Image:Io, moon of Jupiter, NASA.jpg|thumb|Io, photographiée par la sonde ''[[Galileo (sonde spatiale)|Galileo]]''.]]
{{Article détaillé|Io (lune)}}
Des quatre lunes galiléennes, Io est la plus proche de Jupiter et la deuxième plus petite. Io, la 4{{e}} plus grande lune du système solaire mais celle qui possède la plus grande [[masse volumique]], en est également le corps le plus actif géologiquement et celui qui possède les plus grandes éruptions volcaniques.
La surface d'Io semble très récente et est presque totalement dépourvue de [[Cratère d'impact|cratères]]. Elle possède de nombreux [[volcan]]s (la sonde ''[[Voyager 1]]'' en détecta neuf pendant son survol de Jupiter) et une mince [[atmosphère (astronomie)|atmosphère]] composée principalement de [[dioxyde de soufre]]. Elle pourrait également posséder son propre [[champ magnétique]].
L'énergie nécessaire à cette activité géologique proviendrait des [[Force de marée|forces de marée]] d'Europe, Ganymède et Jupiter. Io possède une [[rotation synchrone]], présentant toujours la même face à Jupiter ; cependant, les trois lunes galiléennes internes étant en [[résonance orbitale]], la présence d'Europe et de Ganymède la fait vaciller légèrement. Cette interaction déforme la surface de Io qui se soulève et s'abaisse jusqu'à 100 mètres et les frottements produisent de la chaleur.
{{Clr}}
=== Europe ===
[[Image:Europa-moon.jpg|thumb|Europe, photographié par la sonde ''[[Galileo (sonde spatiale)|Galileo]]''.]]
{{Article détaillé|Europe (lune)}}
Europe est la seconde lune galiléenne par la distance avec Jupiter, et la plus petite des quatre. Elle possèderait une croûte de [[glace]] surmontant une couche d'[[eau]] liquide atteignant {{Unité|100|km}} de profondeur, elle même entourant le [[Manteau (géologie)|manteau]] du satellite. Europe est l'objet le plus lisse du système solaire ; sa surface récente est striée de crevasses, mais de peu de cratères.
De façon similaire à Io, les [[Force de marée|forces de marée]] provoqueraient un échauffement d'Europe et assurerait la persistence de son océan interne et de son activité géologique.
Europe possède une atmosphère d'[[oxygène]] ténue.
{{Clr}}
=== Ganymède ===
[[Image:Ganymede, moon of Jupiter, NASA.jpg|thumb|Ganymède, photographié par la sonde ''[[Galileo (sonde spatiale)|Galileo]]''.]]
{{Article détaillé|Ganymède (lune)}}
Ganymède, la troisième lune galiléenne par la distance avec Jupiter, est le plus grand satellite du système solaire, et le plus massif. Elle serait composée de [[silicate]]s et de glace d'eau, avec une croûte de glace flottant sur un manteau de glace plus chaud. Elle possèderait également un [[noyau (planète)|noyau]] métallique. Ganymède possède un [[champ magnétique]], la seule lune du système solaire où une telle caractéristique a été déterminée avec certitude.
La surface de Ganymède est un mélange de deux types de terrains : des régions sombres très cratérisées et d'autres plus jeunes — mais toujours anciennes — présentant des crevasses et des falaises. Ganymède possède beaucoup de cratères, mais la plupart sont effacés, ou tout juste visibles sous la croûte glacée du satellite.
Ganymède est entourée d'une petite atmosphère d'oxygène.
{{Clr}}
=== Callisto ===
[[Image:Callisto, moon of Jupiter, NASA.jpg|thumb|Callisto, photographié par la sonde ''[[Galileo (sonde spatiale)|Galileo]]''.]]
{{Article détaillé|Callisto (lune)}}
Callisto est la plus lointaine des lunes galiléennes et la deuxième par la taille. Elle est également la moins dense de toutes.
Callisto possède une caractéristique surfacique majeure, un bassin de {{Unité|3000|km}} de large nommé [[Valhalla (cratère)|Valhalla]], qui date probablement de la formation de la croûte du satellite. La surface de la lune repose sur une couche de glace de {{Unité|150|km}} de profondeur, et une couche d'eau, épaisse de {{Unité|10|km}}.
Callisto possède une petite atmosphère de [[dioxyde de carbone]].
{{Clr}}
== Observation ==
Les quatre lunes galiléennes seraient suffisamment brillantes pour pouvoir être perçues à l'[[œil nu]] si elles étaient plus éloignées de Jupiter. Lorsque Jupiter est en [[Opposition (astronomie)|opposition]], leur [[magnitude apparente]] est comprise entre {{formatnum:4.6}} et {{formatnum:5.6}}, une unité de magnitude de moins lorsque Jupiter est en [[Conjonction (astronomie)|conjonction]].
La principale difficulté pour les observer tient au fait qu'elles sont situées très près de Jupiter et donc noyées dans sa luminosité. Leur [[séparation angulaire]] maximale de Jupiter est comprise entre 2 et 10 [[Minute d'arc|minutes d'arc]], proche de la limite de la vision humaine.
En revanche les lunes sont visibles avec une paire de [[jumelles]] de faible grossissement.
{| class="wikitable" style="text-align: right;"
|-
! Lune || [[Magnitude apparente]]<br />à l'[[Opposition (astronomie)|opposition]]<ref name="JPL" /> || [[Albédo]]<ref name="JPL" /> || Séparation maximale<br />à l'opposition<ref name="NSDC" />
|-
| align="left" | [[Io (lune)|Io]] || {{nobr|{{formatnum:5.02 ± 0.03}}}} || {{nobr|{{formatnum:0.63 ± 0.02}}}} || {{nobr|2' 27"}}
|-
| align="left" | [[Europe (lune)|Europa]] || {{nobr|{{formatnum:5.29 ± 0.02}}}} || {{nobr|{{formatnum:0.67 ± 0.03}}}} || {{nobr|3' 54"}}
|-
| align="left" | [[Ganymède (lune)|Ganymède]] || {{nobr|{{formatnum:4.61 ± 0.03}}}} || {{nobr|{{formatnum:0.43 ± 0.02}}}} || {{nobr|6' 13"}}
|-
| align="left" | [[Callisto (lune)|Callisto]] || {{nobr|{{formatnum:5.65 ± 0.10}}}} || {{nobr|{{formatnum:0.17 ± 0.02}}}} || {{nobr|10' 56"}}
|}
== Historique ==
=== Découverte ===
[[Image:Galileo.script.arp.600pix.jpg.jpg|thumb|[[Galileo Galilei]], brouillon d'une lettre à [[Leonardo Donato]], [[Doge de Venise]]. La partie inférieure de la feuille montre l'utilisation que fit Galilée de sa lunette : alors qu'il regardait le ciel en janvier 1610, il nota ses premières observations de Jupiter et de trois de ses lunes.]]
L'astronome italien [[Galileo Galilei|Galilée]] découvrit les lunes qui devaient porter par la suite son nom entre décembre 1609 et janvier 1610, à l'aide d'une [[lunette astronomique]]<ref name="Galilei1610">{{Ouvrage
| titre=[[Sidereus Nuncius]]
| nom=Galilei
| prénom=Galileo
| langue={{la}}
| jour=13
| mois=mars
| année=1610
}}</ref>. Le 7 janvier 1610, il écrivit une lettre portant la première mention de ces objets. À ce moment, il n'en avait observé que trois et pensait qu'il s'agissait d'[[étoile]]s fixes près de Jupiter. Sur des observations ultérieures, entre le 8 janvier et le 2 mars, il découvrit un 4{{e}} objet et se rendit compte que les corps n'étaient pas fixes, mais tournaient autour de Jupiter<ref name="Galilei1610" />. Ce furent les premiers objets célestes découverts au moyen d'un instrument optique autre que l'œil nu.
La découverte de Galilée prouva l'importance de la lunette en tant qu'instrument astronomique. Qui plus est, la découverte d'objets célestes orbitant un autre astre que la Terre se révéla un coup important porté au [[Géocentrisme|modèle géocentrique]], selon lequel la Terre était situé au centre de l'Univers, à la fois en terme de position et d'importance. Si l'ouvrage de Galilée, ''[[Sidereus Nuncius]]'' (« le Messager stellaire »), dans lequel il publia ses découvertes réalisées avec sa lunette, ne fait pas mention du modèle [[Héliocentrisme|héliocentrique]] développé par [[Nicolas Copernic]], Galilée en était un partisan<ref name="Galilei1610" />.
Galilée développa également une méthode permettant de déterminer la [[longitude]] sur la base d'[[Éphéméride (astronomie)|éphémérides]] des lunes galiléennes.
L'antériorité de leur découverte fut contestée en 1614, soit quatre ans après, par l'astronome allemand [[Simon Marius]] dans un ouvrage intitulé ''Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici'' (''Le monde jovien découvert en 1609 grâce au télescope belge'')<ref name="Marius1614">{{Ouvrage
| titre=Mundus Iovialis anno M.DC.IX Detectus Ope Perspicilli Belgici
| nom=Marius
| prénom=Simon
| année=1614
| langue={{la}}
}}</ref>, dans lequel il prétendait avoir observé les quatre satellites de Jupiter dès novembre 1609<ref name="marius_galileo">{{Lien web
| url=http://galileo.rice.edu/sci/marius.html
| titre=Simon Marius
| éditeur=The Galileo Project
| consulté le=21 novembre 2007
}}</ref> où il prétendait les avoir lui aussi observées à la même date, et même avant ; il les nomma d'ailleurs Io, Europe, Ganymède et Callisto. Cependant, Marius n'ayant pas publié ses observations avant 1614, il n'est pas crédité de cette découverte. Par ailleurs, la plus ancienne observation de Jupiter consignée par Marius date de décembre 1610 et les exemples qu'il donne dans son ouvrage datent de 1613.
Selon l'historien de l'astronomie chinois [[Xi Zezong]], l'astronome chinois [[Gan De]] aurait observé l'une des lunes galiléennes en [[-362]], près de deux millénaires avant Galilée<ref name="Xi1981">{{Article astronomique
| auteur=Xi, Z. Z.
| titre=The Discovery of Jupiter's Satellite Made by Gan De 2000 years Before Galileo
| revue=Acta Astrophysica Sinica
| vol=1:2
| pages=87
| année=1981
| bibcode=1981AcApS...1...85X
}}</ref>. Les lunes galiléennes peuvent en effet être distinguées à l'œil nu, lors de leur [[séparation]] maximale et dans des conditions d'observation exceptionnelles.
=== Noms ===
Les quatre corps célestes furent d'abord nommés par Galilée « ''Cosmica Sidera'' », en l'honneur de [[Cosme II de Médicis|Cosimo II de Medicis]] ([[1590]]-[[1621]]), grand-duc de [[Toscane]] à partir de [[1609]], et dont Galilée cherchait le patronage. Galilée les appellera les ''Medicea Sidera'' (« étoiles Médicées »), en l'honneur des quatre frères de la maison [[Maison de Médicis|Médicis]] (Cosimo, Francesco, Carlo et Lorenzo). La découverte fut annoncée dans le ''Sidereus Nuncius'' (« Messager stellaire »), publié à [[Venise]] en mars [[1610]], moins de deux mois après les premières observations<ref name="Galilei1610" />.
Parmi les autres noms proposés, on retrouve ''Principharus'', ''Victipharus'', ''Cosmipharus'' et ''Ferdinandipharus'', en l'honneur des quatre frères Médicis, noms que [[Giovanni Battista Hodierna|Hodierna]], disciple de Galilée et auteur des premières éphémérides (''Medicaeorum Ephemerides'', [[1656]]), utilisera. [[Johannes Hevelius|Hévélius]] les appelle ''Circulatores Jovis'' ou ''Jovis Comites'', et [[Jacques Ozanam|Ozanam]] ''Gardes'' ou ''Satellites'' (du latin ''satelles, satellitis'' : « escorte »).
Ce seront les noms proposés par [[Simon Marius]] qui s'imposeront : ''Io'', ''Europe'', ''Ganymède'' et ''Callisto'', publiés dans le ''Mundus Jovialis'' de l'auteur en [[1614]]<ref name="Marius1614" />.
Galilée refusa d'utiliser les noms proposés par Marius et inventa par conséquent le système de numérotation qui est encore utilisé de nos jours, en parallèle avec les noms propres. La numérotation commence par la lune la plus proche de Jupiter : I pour Io, II pour Europe, III pour Ganymède et IV pour Callisto. Galilée utilisait ce système dans ses cahiers de notes, mais il n'eut pas l'occasion de l'utiliser dans une version imprimée.
== Voir aussi ==
=== Liens internes ===
* [[Jupiter (planète)|Jupiter]]
* [[Satellites naturels de Jupiter]]
=== Liens externes ===
* {{fr}} {{Lien web
| url=http://strangepaths.com/observation-des-lunes-de-jupiter-mars-1613/2007/04/22/fr/
| titre=Observation des lunes de Jupiter, Mars 1613 (animation des observations de Galilée)
| éditeur=Parcours étranges
| date=22/04/2007
| consulté le=4 décembre 2007
}}
=== Références ===
{{Références|colonnes=2}}
{{Groupes de satellites de Jupiter}}
{{Portail astronomie}}
[[Catégorie:Groupe de lunes de Jupiter]]
[[als:Galileischer Mond]]
[[bg:Галилееви спътници]]
[[br:Loarennoù galilean]]
[[ca:Satèl·lits galileians]]
[[cs:Galileovy měsíce]]
[[da:Galileiske måner]]
[[de:Galileische Monde]]
[[en:Galilean moons]]
[[eo:Galilejaj satelitoj]]
[[es:Satélite galileano]]
[[fi:Galilein kuut]]
[[ga:Gealacha Galileo]]
[[gl:Lúas de Galileo]]
[[he:הירחים הגליליאניים]]
[[hr:Galilejanski mjeseci]]
[[hu:Galilei-holdak]]
[[it:Satelliti medicei]]
[[ja:ガリレオ衛星]]
[[ko:갈릴레이 위성]]
[[lv:Galileja pavadoņi]]
[[nds:Galileische Maanden]]
[[nl:Galileïsche manen]]
[[no:Galileiske måner]]
[[pl:Galileuszowe księżyce Jowisza]]
[[pt:Luas de Galileu]]
[[ru:Галилеевы спутники]]
[[simple:Galilean moons]]
[[sk:Galileove mesiace]]
[[sv:Galileiska månar]]
[[tg:Радифҳои Галилей]]
[[zh:伽利略衛星]]