L'histoire de l'observation de Saturne

Mis à jour le 19 octobre 2026 · 7 min de lecture

L'histoire de l'observation de Saturne va des relevés à l'œil nu de la Mésopotamie antique à la révolution de la lunette au XVIIe siècle. Galilée observe Saturne pour la première fois au télescope en 1610 et la décrit flanquée de deux compagnons ; Christiaan Huygens découvre Titan en 1655 et explique ces « compagnons » par un anneau en 1659 ; Jean-Dominique Cassini, à l'Observatoire de Paris, découvre quatre autres lunes et la division de Cassini entre 1671 et 1684. La physique montre ensuite que les anneaux sont faits d'innombrables particules, ce que James Keeler confirme en 1895.

Saturne avant la lunette

Saturne se voit facilement à l'œil nu : un point jaune pâle, à l'éclat fixe, qui peut rivaliser avec les étoiles les plus brillantes. C'est aussi la plus lente des cinq planètes visibles sans instrument, puisqu'elle met environ 29,5 ans à parcourir le zodiaque. Les scribes babyloniens notent ses positions sur des tablettes d'argile et savent que ses apparitions se répètent au bout d'environ 59 ans, un cycle utilisé dans leurs textes de prédiction dits « des années-buts ». Son nom akkadien est souvent rapproché de l'idée de constance.

Pour les astronomes grecs, elle est Phainon, « la brillante », puis l'astre de Cronos, que les Romains traduisent par Saturne (voir le dieu Saturne). Au IIe siècle de notre ère, l'Almageste de Ptolémée modélise son mouvement par des épicycles ; dans ce système et longtemps après, Saturne marque la limite du monde planétaire. Elle le restera jusqu'à la découverte d'Uranus par William Herschel en 1781. Sa lenteur et son éloignement ont nourri sa réputation symbolique de planète du temps, de la vieillesse et de la mélancolie.

L'énigme de Galilée (1610–1616)

En juillet 1610, Galilée braque sur Saturne une lunette grossissant une vingtaine de fois et croit voir un gros astre central encadré de deux plus petits, immobiles. Il annonce sa trouvaille à Kepler et à d'autres sous la forme d'une anagramme latine, procédé courant pour prendre date, qui signifie « J'ai observé la plus haute des planètes triple ».

Deux ans plus tard, les compagnons ont disparu. On sait aujourd'hui que la Terre traversait alors le plan des anneaux : vus par la tranche, ces anneaux très minces devenaient invisibles dans sa petite lunette. Galilée, désemparé, se demande dans une lettre de décembre 1612 si Saturne n'a pas dévoré ses enfants, comme dans le mythe. En 1616, les compagnons sont revenus et il les dessine comme deux « anses » ou « oreilles » recourbées, sans comprendre de quoi il s'agit.

Des explications concurrentes

Pendant quatre décennies, les astronomes proposent des formes de plus en plus étranges : deux globes accolés, un corps elliptique muni de bras, une paire de croissants. Johannes Hevelius, à Dantzig, publie en 1656 un modèle détaillé. Les lunettes de l'époque ont de petites ouvertures et de fortes irisations colorées, et l'inclinaison changeante des anneaux sur un cycle de 29,5 ans modifie leur aspect d'une année à l'autre.

Huygens trouve la solution (1655–1659)

Christiaan Huygens et son frère Constantijn taillent de meilleures lentilles et construisent une longue lunette grossissant une cinquantaine de fois. Le 25 mars 1655, Huygens remarque près de Saturne une faible étoile qui accompagne la planète : la première lune de Saturne, plus tard baptisée Titan.

En 1656, il cache son explication de l'anneau dans une anagramme, puis publie la solution dans le Systema Saturnium (1659) : Saturne est entourée d'un anneau mince et plat, qui ne la touche nulle part et qui est incliné sur l'écliptique. Le modèle rend compte de toutes les phases vues par Galilée et prédit la disparition suivante. Huygens croit l'anneau solide, idée qui survivra plus d'un siècle. Quelques années plus tard, il s'installe à Paris, à l'invitation de Colbert. Son parcours est raconté sur la page Huygens et Cassini, les astronomes.

Cassini à l'Observatoire de Paris (1671–1684)

Appelé à Paris en 1669 par Colbert, ministre de Louis XIV, Jean-Dominique Cassini observe depuis le tout nouvel Observatoire de Paris avec de très longues lunettes dont les objectifs sont taillés par l'opticien romain Giuseppe Campani. Il découvre Japet en 1671 et Rhéa en 1672, puis Téthys et Dioné en 1684. Il remarque que Japet n'est visible que d'un côté de Saturne et en déduit, à juste titre, que ce satellite présente toujours la même face à la planète et qu'un de ses hémisphères est bien plus sombre.

En 1675, il voit l'anneau partagé par une ligne sombre en deux parties, intérieure et extérieure : ce sont les anneaux B et A, séparés par la division de Cassini. Un anneau divisé s'accorde mal avec l'idée d'une plaque solide unique. Les quatre lunes de 1671–1684, baptisées par Cassini Sidera Lodoicea, « astres de Louis », en l'honneur du roi, font de Paris la capitale de l'astronomie saturnienne de l'époque.

De l'anneau solide à l'essaim de particules

• 1787 : Pierre-Simon de Laplace montre qu'un large anneau solide serait disloqué et propose plutôt une multitude d'anneaux étroits.
• 1789 : William Herschel, avec son télescope de 40 pieds, découvre Encelade et Mimas, puis mesure l'aplatissement de Saturne.
• 1837 : Johann Encke signale une bande sombre dans l'anneau A, qui donne son nom à la division d'Encke.
• 1848 : Hypérion est découvert indépendamment par William Cranch Bond et George Phillips Bond à Harvard et par William Lassell en Angleterre.
• 1848–1849 : à Montpellier, Édouard Roche calcule la distance en deçà de laquelle les marées disloquent un satellite, la limite de Roche ; les anneaux principaux de Saturne se trouvent à l'intérieur.
• 1850 : le pâle anneau C intérieur, dit « anneau de crêpe », est décrit par les Bond et par William Rutter Dawes.
• 1859 : dans son mémoire primé par le prix Adams, James Clerk Maxwell démontre qu'aucun anneau solide ni fluide ne peut être stable : les anneaux doivent être formés d'innombrables particules indépendantes.
• 1895 : à l'observatoire Allegheny, James Keeler mesure le décalage Doppler de la lumière solaire sur les anneaux et constate que les parties internes tournent plus vite que les parties externes, comme des particules en orbite indépendante. C'est la première preuve observationnelle de la conclusion de Maxwell.
• 1899 : William Henry Pickering découvre Phœbé sur des plaques photographiques prises au Pérou : première lune découverte par photographie, dont on montrera ensuite qu'elle tourne à rebours.

Le XXe siècle avant les sondes

En 1944, Gerard Kuiper détecte du méthane dans le spectre de Titan : première preuve qu'un satellite possède une atmosphère. Lors du passage de la Terre dans le plan des anneaux de 1966, l'astronome français Audouin Dollfus découvre Janus depuis l'observatoire du Pic du Midi, et Richard Walker repère Épiméthée quelques jours plus tard ; les deux lunes seront longtemps confondues, jusqu'à ce que leur orbite partagée soit comprise en 1978 (voir Janus et Épiméthée). Viennent ensuite les sondes, à commencer par Pioneer 11 en 1979. La liste datée complète se trouve dans la chronologie de Saturne.

Sources

• Huygens, C., Systema Saturnium, La Haye, 1659
• Van Helden, A., « Saturn and his anses », Journal for the History of Astronomy 5, 1974
• Maxwell, J. C., On the Stability of the Motion of Saturn's Rings, Cambridge, 1859
• Observatoire de Paris – PSL