Les couleurs de Saturne de 2022 à 2023 - le fil

[Christophe Pellier 8 893]

Hellooo

Après un long silence dû à des engagements associatifs exigeants (mais passionnants !) je trouve enfin le temps de commencer à publier quelques travaux que j'ai sous le coude  

Ce fil est une étude des couleurs de Saturne par photométrie, c'est le même travail que j'ai déjà fait sur Jupiter, mais c'est la première fois que je m'attaque à la planète aux anneaux.

La cible est plus compliquée que Jupiter, à cause des anneaux justement. Au départ je pensais trouver dans la littérature des équations permettant de retrancher la luminosité de ces derniers, mais je n'ai pas réussi à trouver comment faire. Cependant, comme je travaille sur des images résolues, contrairement aux susdits papiers, il m'est possible d'isoler le globe des anneaux extérieurs et d'en calculer la magnitude. Il reste une portion du système d'anneaux devant le globe. Ce n'est pas grave pour le projet qui est de calibrer la luminosité du disque, mais ça limite la comparaison aux références de magnitudes qui existent... 

Le comportement photométrique de Saturne diffère également de celui de Jupiter, sans parler des anneaux, car il y a des variations saisonnières marquées qui font que l'éclat de la planète dans le rouge et l'infrarouge en particulier connait des évolutions très sensibles. Le globe est moins rouge aux équinoxes, plus aux solstices (quand on réintègre les anneaux, c'est l'inverse : le système complet est plus bleu aux solstices)

Comme vous le savez, Saturne s'avance vers sa prochaine équinoxe, qui aura lieu en 2025 - passage à l'automne pour l'hémisphère nord. En conséquence, il y a des variations d'éclat et de couleurs assez marquées et rapides, en particulier de l'hémisphère sud qui sort de l'hiver.

Les observations ont été faites en deux fois au mois de septembre de l'année dernière, juste après l'opposition, en utilisant deux étoiles dans le Capricorne et le Verseau. Le seeing était très bon pour la série UV-visible. 

Je mets des séries de 2022 pour comparaison, mais je n'ai pas fait de calibration pour cette année-là.

Voilà d'abord un graphique avec les valeurs de magnitude et d'albédo. Je suis très bien sur les références en UV, bleu et visible, mais je trouve une variation à la baisse sensible en R et IR. Il est possible que ce soit justement dû à l'approche de l'équinoxe, en tous cas les deux valeurs en bande R, obtenues sur 2 nuits différentes et avec 2 filtres différents, sont identiques donc ça sent quand même bon !

La comparaison avec les références n'est possible cependant que parce que la luminosité des anneaux, de l'UV au bleu, est très proche du globe en 2023. Pour le méthane par exemple, il est évident que l'albédo de 12% est trop élevé pour le globe tout seul...

Enfin, j'ai encore ajouté le B425 dans la boucle. La bande passante de ce filtre encadre la partie du spectre des planètes joviennes où les variations de contraste sont les plus fortes dans le système de bandes. Ca ne sera pas très notable pour Saturne a priori, par contre pour Jupiter ça sera un filtre clé !

 

 

Voici les planches d'images en version psf, pour mieux se rendre compte.

En couleurs : on voit bien la variation de l'hémisphère sud qui passe du bleu au vert  (spoiler : dans l'épisode 2 à venir, j'arrive à démontrer la variation avec des chiffres)

 

 

Planche UV-visible :

 

 

Planche IR : j'ai l'impression que la luminosité du globe a diminué en IR et CH4, mais je n'ai pas encore fait la comparaison, on verra ce que ça dit... suspense

 

 

A venir l'épisode 2 où on parlera du profil photométrique de pôle à pôle. Dans le 3ème on parlera des anneaux  je mettrai les résultats ici même.

[deep impact 6 405]

Très scientifique tous ces travaux où la planète est bien passée au crible.

Les clichés sont très parlants.

On attend la suite bien sûr!

Supers travaux Christophe.

[Sauveur 27 433]

Superbe bravo pour ton travail 

[Christophe Pellier 8 893]

Merci Deep et Sauveur  

[polo0258 38 861]

•  bravo christophe et merci pour ton travail partagé !

bonne soirée !

 paul

[ALAING 59 934]

Merci pour ces références colorimétriques Christophe

Bonne soirée,

AG

[FabriceM 3 012]

Bravo pour ce travail remarquable Christophe !

Fabrice

[Sonne 4 297]

Tes travaux sont toujours très intéressants et instructifs.

Merci Christophe.

Jérôme

[MatEX 1 174]

Bravo Christophe. C’est génial comme d’habitude. Merci pour ton partage. D’ici l’épisode 2, ma vie va passer comme une publicité. Ça va me paraître long.

 

Matthieu, l’explorateur du ciel.

[Christophe Pellier 8 893]

Merci Paul, Alain, Fabrice, Jérôme et Matthieu !

Episode 2 sans doute le week-end prochain !

[wilexpel 10 133]

Excellent travail Christophe, toujours à fond dans ce que tu fais !

[loulou13 965]

Super boulot.

 

Il y a 22 heures, Christophe Pellier a dit :

on voit bien la variation de l'hémisphère sud qui passe du bleu au vert

 

C'est clair en effet. Du coup, c'est dû à des angulations solaires différentes ?

 

a+

[MatEX 1 174]

Il y a 2 heures, loulou13 a dit :

c'est dû à des angulations solaires différentes ?

Un éclairage solaire différent qui possède une action directe sur la chimie haute atmosphérique.

Il se trouve deux facteurs majeurs en cause. D’abord, un déficit d’éclairage solaire dans l’hémisphère sud provoqué par l’inclinaison axiale dans la configuration du solstice. Puis, alors que l’axe de rotation se redresse par rapport au plan de l’écliptique, une plongée du même hémisphère dans l’ombre des anneaux.

Tout cela influe profondément sur la chimie atmosphérique d’une manière que les scientifiques ne comprennent pas encore pleinement. Une piste très probable évoquée est qu’au sortir de cette longue période d’assombrissement, des chromophores présents dans l’atmosphère de l’hémisphère en question se retrouvent excitées fortement par la lumière solaire. D’ici un an ou deux maximum maintenant, cette excitation va s’atténuer et l’hémisphère reprendre sa teinte normale.

[Christophe Pellier 8 893]

Merci William et Loulou,

Il y a 8 heures, loulou13 a dit :

C'est clair en effet. Du coup, c'est dû à des angulations solaires différentes ?

Pas mieux que la réponse de @MatEX  

[M28 10 395]

Excellent  travail  ,  et  toujours  de  superbes  images  ,  bravo  Christophe  

 

Michel 

[Christophe Z 2 507]

C'est super tout ça ! 

On attend l'épisode 2 😉 

 

[Christophe Pellier 8 893]

Merci Michel et Christophe !

[Florian_Vn 1 123]

Merci pour le partage ô grand Maître !

 

[Christophe Pellier 8 893]

Merci Florian  

[guy03 5 137]

Moi qui observe juste et fait une ou 2 photos souvenirs je suis admirarif de ce travail! Bravo.

[Christophe Pellier 8 893]

[SECOND VOLET]

A présent, on passe aux scans nord-sud. La méthode est la même que pour Jupiter : je calcule l'albédo d'une région précise, ici en l'occurrence la partie sud de la zone équatoriale, et je mets tout le reste à l'échelle. Les anneaux sont supprimés du résultat.

J'ai tenté de calibrer les mêmes scans sur les images de 2022, en partant du principe qu'a priori, cette région de la zone équatoriale n'a pas du voir son albédo évoluer significativement en seulement une année.  Ca se discute mais j'ai l'impression que ça colle...

Les planches présentent les versions psf cartographiées, pour contextualiser les courbes qui sinon ne sont pas très parlantes pour tout un chacun !

Dans l'ultraviolet, la particularité est que l'hémisphère sud d'hiver est plus brillant que l'hémisphère nord tourné vers le Soleil. La luminosité au suddiminue en 2023.

 

En B425 (pas de référence en 2022), les deux hémisphères sont pratiquement au même niveau :

 

En bandes R, V et B, c'est là que ça devient intéressant. Avec l'évolution de la saison, on doit s'attendre à voir l'hémisphère sud devenir plus lumineux, et le nord moins lumineux. C'est effectivement ce qu'on constate en bande R :

 

... Mais pas en bande B !! Les deux hémisphères diminuent de luminosité. C'est la trace de la perte de la couleur bleue en 2023

 

Et en bande V, on note bien une hausse de la luminosité au sud, mais très nette. C'est pour ça que la couleur est passée au vert

 

A présent on va parler de l'infrarouge, et là par contre j'ai des résultats un peu surprenant, car les résultats semblent montrer une baisse notable de la luminosité nord du globe en bande I, même de tout le globe en CH4, à l'exception sans doute de la zone équatoriale partie sud. Je ne sais pas si les chiffres sont corrects ou bien si ma méthode de calibrage a posteriori de 2022 ne fonctionne pas. Cependant, j'avais cette impression de globe plus sombre sur les images avant même de faire les mesures, donc c'est peut-être une réalité.

 

En CH4 c'est très net, j'ai choisi de mettre 2 mesures pour 2023, qui sont cohérentes entre elles donc ça semble juste...

 

Pour la suite, je vais rajouter un troisième volet avant de parler des anneaux, car je vais avoir des résultats intéressants en calculant des indices de couleur (et peut-être d'absorption/opacité avec UV et CH4), et je vais peut-être voir pour introduire des résultats en fausses couleurs.

Bon dimanche  

 

Modifié 28 avril par Christophe Pellier
Confusion des deux hémisphères !! Corrigé

[MatEX 1 174]

Il y a 6 heures, Christophe Pellier a dit :

Dans l'ultraviolet, la particularité est que l'hémisphère sud d'hiver est plus brillant que l'hémisphère nord tourné vers le Soleil. La luminosité au suddiminue en 2023.

Super Christophe. Quel boulot ! Tout ça est extrêmement intéressant.

As-tu une explication plausible à l’anomalie UV ?

 

Également, le décrochage observé sur toutes les courbes photométriques autour -90° correspondrait-il à une intégration du fond de ciel ? Je dis ça parce qu’en remontant le post où tu explique brièvement le process utilisé je remarque que tu as sélectionné une zone circulaire où Saturne surnage du fait de son ovalité polaire….

Je présume que, si j’ai vu juste, ça n’a de toute manière aucun impact sur le résultat de l’étude. Mais c’est pour comprendre ces courbes.

[jpl34390 3 482]

Bonjour Christophe , excellent travail , félicitations et merci du partage !

Bon ciel à toi.

Jean Pierre.

[Christophe Pellier 8 893]

Merci Jean-Pierre !

Merci Mat,

Il y a 12 heures, MatEX a dit :

As-tu une explication plausible à l’anomalie UV ?

C'est lié aux couleurs froides de l'hémisphère d'hiver, à part ça...

Il y a 12 heures, MatEX a dit :

Également, le décrochage observé sur toutes les courbes photométriques autour -90° correspondrait-il à une intégration du fond de ciel ? Je dis ça parce qu’en remontant le post où tu explique brièvement le process utilisé je remarque que tu as sélectionné une zone circulaire où Saturne surnage du fait de son ovalité polaire….

C'est seulement la partie du globe qui est au-delà de la ligne de visée  tu peux remarquer qu'entre 2022 et 2023 le "décrochage" se décale vers le nord, à mesure que cet hémisphère se tourne vers nous.

La cartographie est faite avec WinJupos, la zone circulaire de la première planche vient d'Iris et n'est là que pour calculer la luminosité (outils de photométrie)

[MatEX 1 174]

Il y a 4 heures, Christophe Pellier a dit :

C'est seulement la partie du globe qui est au-delà de la ligne de visée  tu peux remarquer qu'entre 2022 et 2023 le "décrochage" se décale vers le nord, à mesure que cet hémisphère se tourne vers nous.

Et oui. Suis-je stupide… c’est tout simplement le décalage de l’axe de rotation de Saturne par rapport à nous.

Merci Christophe.

Pour l’anomalie UV, la réponse est tout aussi logique.

 

Hâte de voir tes résultats sur les anneaux maintenant. Bonne continuation à toi en attendant.