L' exacte période de rotation de Saturne n'est pas encore bien déterminée. le long des lignes de longitude, les repères de surface sont flous et maculés : ils ne sont d'aucune aide pour déterminer la période de rotation, contrairement à Jupiter. Avant les premiers rendez-vous avec les sondes planétaires, cette période était estimée par différents moyens à environ 10 heures et 15 minutes.
Les sondes planétaires ont observé les périodes de rotation des radios-sources, dont on pensait qu'elles suivaient la rotation du champ magnétique propre à la planète. Avec les observations de " Voyager " dans les années 80 on obtenait 10 heures, 39 minutes, avec celles de "Cassini" en 2004, 10 heures, 45 minutes. Si l'axe magnétique de Saturne était incliné par rapport à son axe de rotation (comme pour Jupiter - environ 9.6 degrés) on pourrait observer "une oscillation" en direction du champ équatorial observé, suivant la période de rotation. Mais l'inclinaison de l'axe magnétique de Saturne reste inconnue, donc cette méthode n'est pas utilisable.
Saturne possède nominativement 34 lunes, dont Titan, de la taille de Ganymède de Jupiter, tous les deux plus volumineuses que la planète Mercure. Titan est extrêmement froid en raison de sa distance au Soleil (10 fois plus éloigné que la Terre), et présente "des océans" de méthane liquide, cartographiés par la sonde spatiale Huygens qui s'y est posée le 14 janvier 2005, dans le cadre de la mission européenne Cassini.
Parmi les autres lunes, le minuscule Mimas, environ 500 kms de large, juste à la limite pour que les satellites soient sphériques. Sa caractéristique majeure est son cratère géant "Herschel", dont l'observation évoque " l'étoile de la mort" du film "la guerre des étoiles", au moins pour ceux qui l'ont vu. Il y a aussi Iapet, avec d'étranges marques en surface - à moitié recouvert d' une matière très sombre. Dans le roman d'Arthur Clarke et le film "2001 - L'Odyssée de l'espace", Iapet est la cible d'un vaisseau spatial parti de la Terre pour localiser la source d'un mystérieux signal, en relation avec un monolithe noir trouvé sur notre Lune. Cela ouvre sur une étrange et mystérieuse partie de l'univers, que finalement le film n'explique pas.
Les Anneaux de Saturne
Saturne est évidemment surtout célèbre par les anneaux entourant son plan équatorial. Nous savons maintenant que Jupiter, Uranus et Neptune possèdent aussi des anneaux, mais ceux çi sont étroits et " filiformes ", alors que les anneaux de Saturne sont larges, la caractéristique principale de la planète. Ils ont abusé Galilée en 1610, parce que ses lunettes ne montraient que des images petites et dénaturées : il pensait que, peut-être, la planète était flanquée d'une paire de lunes géantes, ou de " poignées". Deux ans plus tard, la confusion grandit parce que les anneaux avaient disparus - la Terre s'étant positionnée pour les voir de profil. Dans ce cas, ils ne peuvent être observés car ils sont alors trop étroits.
En 1655 Christian Huygens, le scientifique hollandais à qui on attribue aussi la découverte de Titan, la théorie des ondes lumineuses, les horloges à pendule et d'autres, apporta l'interprétation correcte : ("un anneau plat et mince sans aucun contact et incliné sur l'écliptique") mais sans la communiquer immédiatement - Huygens ayant préféré " taquiner " les astronomes avant de donner sa conclusion, en délivrant un anagramme (E) de celle-ci (en latin). Personne n' a réussi à la comprendre.
Si l'anneau était solide, ses différentes parties, à distance variable, seraient soumises à différentes vitesses du fait de la gravitation en orbite (3ème loi de Kepler) et se déchireraient vite. En fait, les anneaux semblent se composer de petites roches glacées, chacune orbitant selon sa propre période. Lorsque ces orbites "entrent en résonance" avec le mouvement d'une lune, cela entraîne de fortes actions réciproques et crée des espaces vides, dont la large division de Cassini , qui en est le plus célèbre exemple. Elle fut découverte en 1675 par Giovanni Domenico Cassini, directeur de l'observatoire de Paris et fondateur dŽune dynastie dŽastronomes.
C'est pourquoi la mission vers Saturne, - une collaboration NASA - Europe - lancée en 1997 et arrivée à la planète en juillet de 2004, fut dénommée "Cassini", alors que la sonde lancée de celle-ci, à Noël 2004, pour atteindre la lune Titan a été appelée Huygens, du nom de son découvreur.
Pourquoi des anneaux ? Imaginons une lune liquide, tournant en orbite (et ne s'évaporant pas). Elle est soumise à deux forces. De par son centre de masse (ou centre de gravité), la pesanteur centrale de ce corps tends à la conserver sur son orbite avec une période simple, alors que le gradient de gravité tends à la disloquer, plus rapidement pour les éléments plus proches du centre de la planète principale. La propre gravité de la lune s'oppose à une telle dislocation : du coté le plus proche de la planète, il y a une moindre attraction, tandis que du coté le plus éloigné, où la gravité régissant l'orbite est plus faible, l'attraction est au contraire plus importante. Comment l'éclatement peut-il être empeché ?
Edouard Roche, , un astronome français, a montré en 1848 que la réponse dépends de la distance du centre d'attraction (et aussi de la densité du liquide). En dessous de la "Limite de Roche" la masse se cassera en morceaux, alors qu'au delà, une rotation en un bloc est possible. A l'échelon des cieux, la gravité peut être très importante, et donc des lunes grandes et massives ne peuvent probablement pas se tenir à proximité d'une planète sous cette limite. Le bord extérieur des anneaux de Saturne est effectivement sous la limite de Roche. Pourtant de petites lunes (50 km ou moins) ont été observées à l'intérieur des anneaux (modifiant leur structure), mais à de si petites distances, la cohésion permanente domine apparemment encore sur le facteur gradient de gravité.
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