La température de Saturne, des nuages au noyau

Mis à jour le 19 octobre 2026 · 6 min de lecture

La température de Saturne est d'environ -140 °C au niveau de pression de 1 bar, l'altitude qui sert conventionnellement de « surface » à cette planète sans sol. Sa température effective, celle qui correspond au rayonnement qu'elle émet vers l'espace, avoisine 95 K (-178 °C). Mais Saturne n'a pas une température unique : l'air se refroidit jusqu'à la tropopause, se réchauffe au-dessus, et devient brûlant à mesure qu'on s'enfonce vers le noyau, où les modèles dépassent 10 000 K.

La température selon l'altitude

Comme sur Terre, l'atmosphère de Saturne se divise en couches au profil thermique distinct. À une différence près : il n'y a pas de sol pour arrêter la descente, le gaz se densifie peu à peu en un fluide chaud et comprimé. La page consacrée à l'atmosphère de Saturne détaille la composition et les nuages ; voici comment évolue la température avec la profondeur.

Les valeurs au-dessus des nuages proviennent des mesures de Voyager et de Cassini (spectroscopie infrarouge, occultations radio et stellaires). Tout ce qui se trouve sous la couche nuageuse visible relève des modèles, contraints par le champ de gravité de Saturne et, depuis Cassini, par la sismologie des anneaux (voir la structure interne). Les chiffres profonds sont donc des ordres de grandeur.

Pourquoi l'air se réchauffe au-dessus de la tropopause

Au-dessus de la couche la plus froide, le méthane et les brumes d'hydrocarbures absorbent la lumière solaire, surtout dans le proche infrarouge et l'ultraviolet, ce qui réchauffe la stratosphère. Le mécanisme est le même que dans la stratosphère terrestre, où c'est l'ozone qui joue ce rôle.

Pourquoi la chaleur augmente avec la profondeur

Sous les nuages, la température grimpe parce que le gaz est comprimé par le poids des couches supérieures. Une sonde en descente traverserait des nuages d'eau à température quasi ambiante, puis un hydrogène assez chaud pour rougeoyer, bien avant de rencontrer quoi que ce soit de solide. La page peut-on vivre sur Saturne raconte cette plongée imaginaire.

La chaleur interne de Saturne

À 9,5 fois la distance Terre-Soleil, Saturne reçoit environ 90 fois moins de lumière par mètre carré que la Terre. Si le Soleil était sa seule source d'énergie, elle serait plus froide qu'elle ne l'est. Or Saturne rayonne nettement plus d'énergie qu'elle n'en absorbe : la NASA résume souvent cet excès par « environ 2,5 fois l'énergie reçue », tandis que les analyses détaillées des données de Voyager et de Cassini donnent un rapport entre puissance émise et puissance absorbée d'environ 1,8. Dans les deux cas, une part importante de sa chaleur vient de l'intérieur.

Deux sources y contribueraient :

• La contraction et le refroidissement lents. Saturne libère encore la chaleur héritée de sa formation, il y a 4,5 milliards d'années, en se contractant très légèrement.
• La pluie d'hélium. En profondeur, là où l'hydrogène devient métallique, l'hélium deviendrait insoluble et formerait des gouttelettes qui tombent vers le centre. Leur chute transforme de l'énergie gravitationnelle en chaleur. Cela expliquerait aussi pourquoi la haute atmosphère de Saturne est appauvrie en hélium par rapport au Soleil. Jupiter, plus chaude à l'intérieur, montre une version atténuée du même phénomène.

La contraction seule ne suffit pas à rendre compte du flux de chaleur actuel d'une planète de cet âge : c'est pourquoi la pluie d'hélium est l'explication privilégiée. Cette chimie profonde a aussi inspiré l'hypothèse, bien plus spéculative, d'une pluie de diamants.

L'énigme de la haute atmosphère trop chaude

La thermosphère de Saturne, à des centaines de kilomètres au-dessus des nuages, atteint plusieurs centaines de kelvins, bien plus que ce que la faible lumière solaire reçue à 1,4 milliard de km peut fournir. Les quatre planètes géantes partagent cette « crise énergétique ». Pour Saturne, la piste principale est venue du Grand Finale de Cassini : les occultations stellaires en ultraviolet réalisées pendant les dernières orbites de 2017 ont montré des températures maximales près des zones aurorales, décroissantes vers l'équateur. Ce profil suggère que l'énergie déposée par les aurores, via des courants électriques liés à la magnétosphère, chauffe la haute atmosphère polaire, puis que les vents redistribuent cette chaleur vers les basses latitudes (Brown et al., 2020).

Variations saisonnières et locales

L'inclinaison de 26,7° de Saturne lui donne des saisons d'environ 7,4 ans. Cassini, en orbite de 2004 à 2017, a mesuré dans la stratosphère de l'hémisphère d'été des températures supérieures de plusieurs dizaines de kelvins à celles de l'hémisphère d'hiver, avec un décalage de quelques années sur l'ensoleillement. Les anneaux projettent en outre une large ombre sur l'hémisphère d'hiver, qui le refroidit davantage.

Il existe aussi des points chauds. Les deux pôles abritent des vortex chauds ; celui du pôle Sud, observé par Cassini, formait une tache compacte et chaude dans la haute troposphère. La gigantesque tempête de 2010-2011 a engendré dans la stratosphère un « phare » plus chaud d'environ 80 K que son environnement, l'un des plus forts écarts de température jamais mesurés sur une planète.

Comparaison avec les autres planètes

Neptune, pourtant 1,5 fois plus éloignée du Soleil qu'Uranus, n'est guère plus froide grâce à sa chaleur interne ; Uranus n'en émet presque pas. Saturne se situe entre Jupiter et les géantes de glace. Pour une comparaison complète, voir Saturne et Jupiter.

Sources

• NASA Science : Saturn facts
• NASA Goddard : Saturn Fact Sheet
• Li, L. et al. (2010), « Saturn's emitted power », Journal of Geophysical Research: Planets
• Brown, Z. et al. (2020), occultations stellaires de la thermosphère de Saturne pendant le Grand Finale de Cassini, Nature Astronomy
• NASA Science : mission Cassini