Conference "La ronde des planètes"
Conférenciers du club :
- Dominique Marchais
- Jean-François D'Alberto
planète
Résumé
Le système solaire est un système astrophysique autogravitant, il est constitué d'un nombre incalculable de corps de toutes tailles et de toutes masses, depuis la poussière interplanétaire jusqu'à l'étoile Soleil. Le Soleil est le corps principal qui contient 99,9 % de la masse totale. Ensuite c'est la ronde des planètes avec, en premier lieu, les 4 telluriques : Mercure, Vénus, Terre et Mars. La ceinture d'astéroïdes les sépare des planètes géantes gazeuses qui sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Et Pluton alors... Historiquement une planète, le couple Pluton Charon est très certainement un des premiers éléments de la ceinture de Kuiper...
Et après ? ... Au fur et à mesure que les distances augmentent le mystère s'épaissit, mais il existe une autre zone encore plus lointaine le nuage d'Oort dans lequel se trouve le réservoir à comètes du système solaire.
Mais ce qui frappe en tout premier lieu c'est la diversité et la richesse du système solaire chaque planète ou chaque lune ont des caractéristiques qui leur sont propres. Il est impossible de s'ennuyer dans le système solaire.
Le Soleil
A tout seigneur tout honneur, sa majesté le roi Soleil. C'est pourtant une étoile banale et sage. De couleur jaune, il appartient à la séquence principale ce qui signifie qu'il est en train de faire fusionner son hydrogène tranquillement. Cela dure depuis 5 milliards d'années, et cela continuera selon toute vraisemblance pendant encore la même durée.
Le Soleil est bien sûr l'astre le plus massif et le plus grand du système (1 390 000 km de diamètre).
Les planètes
Les planètes, la plupart de leurs satellites et les astéroïdes tournent autour du soleil, dans la même direction que celui-ci, sur des orbites circulaires très près les unes des autres. Lorsque l'on est au pôle nord du Soleil et que l'on regarde vers le bas, on peut voir que les planètes gravitent dans le sens anti-horaire sur un plan, appelé écliptique. L'axe de rotation, pour la plupart des planètes, est presque perpendiculaire à l'écliptique. Il y a cependant deux exceptions : Uranus et Pluton, qui sont inclinées sur leurs côtés.
La rotation des planètes est également en sens antihoraire, sauf pour Vénus et Uranus qui tourne en sens horaire, ceci est probablement dû à un choc lors de leur enfance.
Les Planètes Telluriques
Elles sont appelées Telluriques parce qu'elles ont une surface compacte et rocailleuse comme celle de la Terre. Seules Vénus et la Terre ont des atmosphères importantes, mais globalement elles sont pauvres en gaz ou en matière liquide.
Mercure
C'est la plus petite planète du système solaire (4880 km de diamètre) si l'on excepte Pluton. C'est aussi la plus proche du Soleil (0.38 UA). Elle n'a pas d'atmosphère car elle est trop chaude (amplitude de - 180 à + 430° ) et trop peu massive. Son sol est de ce fait criblé de cratères météoritiques, un peu comme celui de la Lune. Puisque c'est la planète la plus proche, c'est aussi celle qui tourne le plus vite autour du Soleil (voir les lois de Kepler dans le glossaire): 88 jours terrestres.
Vénus
Elle est par sa taille (12100 km de diamètre) et sa masse, très voisine de la Terre. Elle est distante de 0.72 UA du Soleil.
Vénus a une atmosphère très dense, la pression atteint 90 atmosphères au niveau du sol. L'atmosphère est composée essentiellement de gaz carbonique, responsable d'un effet de serre monstrueux, de sorte que la température au sol atteint 730 degrés K.
Cette planète a une particularité intéressante : sa rotation est rétrograde et très lente (-243 jours terrestres). Ceci n'est pas conforme à l'idée qu'on se fait de la formation des systèmes planétaires.
Tout ceux qui ont déjà admiré Vénus dans le ciel du soir ou du matin (Étoile du Matin, Étoile du Soir, Étoile du Berger...) savent pourquoi on a donné ce nom à la planète.
La Terre
C'est la plus grande et la plus massive des planètes telluriques (12760 km de diamètre). Outre d'être dotée d'une tectonique des plaques, d'océans d'eau liquide et de deux calottes polaires, la durée de la rotation terrestre est de un jour terrestre, soit 24 h. La durée de la révolution autour du Soleil est de 365 j et un quart, ce qui explique les années bissextiles.
La pression moyenne de l'atmosphère terrestre est de une atmosphère, celle-ci est composée à 80% d'azote moléculaire, à 20% d'oxygène moléculaire, avec 1% d'argon, et quelques traces des autres gaz rares et du gaz carbonique. La température moyenne au sol est de 14 degrés celsius.
La Terre possède un satellite naturel de grande taille : la Lune (3480 km de diamètre). Ce couple Terre-Lune n'a pas été formé naturellement dans le processus de formation des planètes telluriques. L'hypothèse la plus probable est qu'il y a eu une collision entre la Terre primitive et une planète de la taille de Mars, qui a produit la Lune. La Lune ressemble un peu à Mercure: elle n'a pas d'atmosphère et est donc criblée de cratères de météorites.
Mars
La planète rouge ressemble beaucoup à la Terre par plusieurs aspects, bien qu'elle soit presque deux fois plus petite (6800 km de diamètre).
Distante de 1.52 UA du Soleil, cette planète longtemps mystérieuse, n'a pas encore révélé tous ses secrets. On a longtemps pensé que Mars pouvait abriter la vie, mais les premières missions martiennes (Viking) ont découvert un sol désertique, caillouteux.
Mars possède comme la Terre une atmosphère et des calottes polaires, à la différence près que sur Mars le constituant essentiel de l'atmosphère et donc aussi des calottes est le gaz carbonique, à l'état gazeux ou solide. La pression est extrêmement faible : environ 7 millièmes d'atmosphère. Mars est sujette à de gigantesques tempêtes de poussières.
Le relief martien fait apparaître les lits d'anciens fleuves, prouvant que dans le passé, Mars devait ressembler à la Terre aujourd'hui. C'est pourquoi l'espoir subsiste aujourd'hui de trouver des fossiles de vie primitive sur Mars.
Mars possède deux satellites naturels minuscules, Phobos (22 km de diam.) et Deimos (13 km de diam.), qui sont deux astéroïdes capturés par l'attraction martienne.
Jupiter
C'est la plus grande et la plus massive des planètes de notre système solaire. Elle atteint 143 000 km de diamètre, dix fois la Terre et un dizième du Soleil. Par sa masse, un millième de masse solaire, cette planète est presque une naine brune, c'est-à-dire un objet qui n'a pas atteint la masse limite de démarrage de la fusion de l'hydrogène (0.1 masse solaire) et qui est soutenu par la pression de dégénérescence des électrons. La frontière entre planète géante et naine brune est assez floue. Jupiter a une orbite située à 5.2 UA du Soleil soit 780 millions de km. C'est une planète gazeuse, comme les autres planètes géantes, elle est composée de gaz d'hydrogène et d'hélium et ne possède pas de surface solide. Jupiter possède de nombreux satellites dont les quatre plus gros (Io, Europe, Ganymède et Callisto) ont été découverts par Galilée et sont observables avec de petites jumelles.
Saturne
Elle est presque aussi grande que Jupiter (121 000 km de diamètre) mais a une masse trois fois plus petite. C'est en effet la planète la moins dense (0.7 par rapport à l'eau : 1). La structure interne de Saturne est similaire à celle de Jupiter: coeur rocheux, couche d'hydrogène liquide, gaz moléculaire.
Elle est située à 9.5 UA du Soleil, mais cela ne vous empêchera pas d'observer ses anneaux avec une petite lunette. Les autres planètes géantes ont aussi des anneaux, mais les plus majestueux sont ceux de Saturne. Contrairement à leur apparence solide, les anneaux sont constitués de poussières, de glace et de petits corps en orbite autour de la planète.
Saturne possède comme Jupiter une grosse quinzaine de satellites connus, dont le plus grand du système solaire : Titan, qui a une atmosphère, et qui devrait être exploré par la sonde Huygens en 2004.
Uranus
C'est la troisième planète du système solaire par sa taille (51 000 km) mais seulement la quatrième en masse derrière Neptune.
C'est la première planète découverte dans les temps modernes, par Herschel en 1781.
Uranus est composée surtout de roches et de glaces dans son intérieur, et de gaz hydrogène, hélium et méthane à la surface. Elle est située à 19.2 UA du Soleil.
Uranus possède une vingtaine de satellites connus.
Neptune
C'est la quatrième planète par sa taille (49 500 km) mais la troisième en masse.
Elle a été découverte en 1846 d'après les calculs d'Adams et Le Verrier.
Sa composition interne est similaire à celle d'Uranus (roches et glaces au coeur, hydrogène, hélium et méthane dans les couches gazeuses externes). Elle est située à 30.1 UA du Soleil.
Neptune possède huit satellites connus, dont le plus gros est Triton.
Pluton
C'est la plus petite planète (2300 km de diamètre), elle est plus de deux fois plus petite que Mercure. Elle est située à 39.5 UA du Soleil sur une orbite très excentrique ( = très elliptique).
Avec son satellite Charon, Pluton forme un couple unique dans le système solaire.
On peut considérer que Pluton, la dernière planète à n'avoir pas été vue par une sonde, n'est pas vraiment une planète, mais plutôt un gros astéroïde comme il en existe beaucoup dans la ceinture de Kuiper.
Les astéroïdes
Ils sont présents principalement dans la ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter. La masse totale de tous ces corps est inférieure à celle de la Lune. Le plus gros astéroïde est Cérès.
D'autres astéroïdes ainsi que les comètes se trouvent dans la ceinture de Kuiper et dans le nuage de Oort.
La ceinture de Kuiper est une région au-delà de l'orbite de Neptune, entre 30 et 100 UA du Soleil.
Le nuage de Oort est une immense région, réservoir de comètes, s'étendant jusqu'aux confins du système, peut être jusqu'à des distances de l'ordre de l'année-lumière. Quelquefois, l'orbite d'un de ces objets est perturbée, et la comète ou l'astéroïde peut tomber vers les régions internes du système solaire, et éventuellement tomber sur la Terre ou passer tout près, comme font certaines comètes en laissant une queue de poussières derrière elles.
La formation du système solaire
La Voie Lactée contient de nombreux nuages interstellaires, issus de nébuleuses. Ces nuages sont composés d'atomes, de l'hydrogène aux atomes lourds, mais aussi de molécules à base de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et d'azote.
Lorsque le nuage originel, sous l'effet de perturbations extérieures ( supernova, collision de galaxies ...) commence à se comprimer, un phénomène d'accrétion des poussières et de gaz se produit sous la forme d'un disque. Sa rotation entraîne la concentration de matière près de son centre, autour de l'axe de rotation. Le disque s'amincît et s'élargit. Les agrégats formés suivent une orbite circulaire.
Les poussières, lors de leur agglomération dans un domaine proche du soleil, perdent les matières volatiles (Hydrogène, Hélium,... ). Au delà de 750 millions de km du soleil, par contre, poussières et matières volatiles coexistent.
La contraction de la matière continue, et au centre du nuage, là où elle est la plus intense, la température s'élève suffisamment pour permettre la synthèse d'hélium à partir de l'hydrogène. Le soleil est né.
CONCLUSION
Le système solaire est particulièrement riche et diversifié. Il a la particularité d'avoir permis la vie. Mais il semblerait qu'il ne soit pas un modèle car les systèmes extra-solaires détectés à ce jour sont très différents, les planètes gazeuses sont parfois beaucoup plus près du Soleil.
Alors le système solaire, exception dans la voie lactée ou élément de la diversité de l'univers...
