Le Système Solaire

Le système solaire

Le Système Solaire est composé du Soleil ainsi de tout ce qui gravite autour de celui-ci : les planètes et leurs satellites, les planètes naines, les astéroïdes, les objets de la ceinture de Kuiper et les comètes.

On parle également de Système Solaire lorsqu’on fait référence à un groupe de corps célestes orbitant autour d’une étoile (on parle alors de planètes extrasolaires). Dans cet article, le Système Solaire représente le système incluant le Soleil et la Terre.
Les dimensions du système solaire sont définies par rapport à la distance Soleil-Terre, que l’on appelle « unité astronomique » (UA). Une UA fait 150 millions de km. On estime que la distance entre le soleil et la frontière du système solaire (c’est -à-dire l’endroit ou s’arrête le champ magnétique solaire et là ou commence l’espace interstellaire) est d’environ 86 à 100 UA.

L’objet connu le plus distant orbitant autour du Soleil est la planète naine Eris, découverte en juillet 2005. Eris se situe à peu prés à 97 UA du Soleil. Il existe un autre planétoïde situé aux confins du système solaire à 90 AU, appelé Sedna, mais qui atteindra environ 900 AU à son orbite le plus distant, à des milliers d’années lumières d’aujourd’hui !

Sedna
Vue d'artiste de Sedna

Cependant, ce sont les comètes à longue période de révolution qui parcourent le chemin le plus long depuis le Soleil ; elles ont des orbites extrêmement excentriques et peuvent atteindre des distances orbitales de 50 000 AU et plus ! Ces comètes sont issues du nuage d’Oort, une vaste région sphérique composée de plusieurs milliards de comètes.

Jusqu’en 1995, notre système solaire était le seul système planétaire connu, lorsque les astronomes ont découvert une planète de 0,6 fois la taille de Jupiter, orbitant autour de l’étoile 51 Pegasi, dans la constellation de Pégase. Jupiter est la planète la plus grosse et la plus massive de notre système solaire.
Peu après, les astronomes ont découvert une planète d’environ 8,1 fois la masse de Jupiter, orbitant dans la constellation de la vierge, autour de l’étoile 70 virgins, puis une planète d’environ 3,5 fois la masse de Jupiter, gravitant autour de l’étoile 47 Ursae Majoris.
Depuis, les astronomes ont découvert des planètes en formation et des disques de débris gravitant autour un grand nombre d’étoiles. La plupart des astronomes pensent qu’il existe un très grand nombre de systèmes solaires dans l’univers.

Planètes dans le système Ursae Majoris
Planètes dans le système Ursae Majoris

Le soleil et le vent solaire

Le soleil est une étoile de taille et de luminosité moyennes. Les rayons solaires et autres radiations sont produits grâce à la conversion d’hydrogène en hélium à l’intérieur du soleil brulant et dense.
Bien que cette fusion nucléaire brûle 600 millions de tonnes d’hydrogène par seconde, le Soleil est si massif (2 x 10 puissance 30 kg) qu’il peut continuer à briller autant pendant encore 6 milliards d’années ! C’est cette stabilité qui a permis à la vie de se développer et de survivre sur terre.

L'activité solaire

Malgré cette stabilité, le soleil est une étoile extrêmement active : à sa surface, des taches brunes entourées de champs magnétiques intenses apparaissent et disparaissent tous les 11 ans. Des explosions soudaines de particules provoquent sur la Terre des aurores boréales et perturbent les signaux radio. Un flot continuel de protons, d’électrons, et de ions quittent également le Soleil et traversent le système solaire. C’est ce vent solaire qui sculpte la forme des queues des comètes, et qui laisse ses traces sur le sol lunaire, dont des échantillons ont été ramenés sur Terre grâce aux missions américaines Apollo.

L’activité solaire influence également l’héliopause, cette région de l’espace qui selon les astronomes représente la limite entre le système solaire et l’espace interstellaire. L’héliopause est une région dynamique qui se détend et se rétracte à cause du changement constant de la vitesse et de la pression du vent solaire.
En novembre 2003, une équipe d’astronomes ont indiqué que la navette spatiale Voyager 1 avait atteint la périphérie de l’héliopause à environ 86 UA du Soleil. Ils ont basé cette affirmation sur des données qui indiquaient que le vent solaire avait ralenti de 1,1 million de km/h à 160 000 km/h. Cette hypothèse démontre la théorie selon laquelle lorsque le vent solaire entre en contact avec l’espace interstellaire dans une zone de turbulence, il ralentit brutalement.

Activité Solaire
Activité Solaire

Les planètes principales

Huit planètes principales sont aujourd’hui reconnues par l’Union Astronomique Internationale (UAI), l’institution qui gère les noms officiels des objets du système solaire. Les planètes sont couramment divisées en deux groupes :

  • Les planètes internes, ou telluriques (Mercure, Vénus, la Terre et Mars)
  • Les planètes externes, ou géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune)

Les planètes telluriques sont petites et composées principalement de roche et de fer. Quant aux géantes gazeuses, elles sont bien plus grosses et sont principalement constituées de glace, d’hélium, et d’hydrogène. Pluton, anciennement reconnue comme la neuvième planète, n’appartient à aucun de ces groupes, et a été reléguée au rang de planète naine par l’UAI en 2006. Un certain nombre d’astronomes se sont opposés au changement de statut de Pluton et à la nouvelle définition de ce qu’est une planète.

Selon l’UAI, une planète « classique » se définit par un corps gravitant autour du Soleil, de forme sphérique due à l’effet de sa propre gravité, et doit être l’objet dominant, ayant absorbé tous les autres objets de son voisinage. Une planète naine est également un objet sphérique gravitant autour du Soleil, mais pas suffisamment massif pour absorber les autres objets de son voisinage.

Mercure

Mercure est étonnamment dense, et cela est apparemment dû au fait qu’elle ait un noyau ferreux particulièrement important. L’atmosphère ténue de Mercure laisse à sa surface le témoignage de bombardements d’astéroïdes ayant eut lieu dans sa jeunesse. Pour en apprendre plus sur cette planète tellurique, vous pouvez consulter ce document sur Mercure.

Vénus

Vénus possède une atmosphère de dioxyde de carbone 90 fois plus épaisse que sur la Terre, ce qui provoque un remarquable effet de serre. Il en résulte une température extrême, la plus brûlantes de toutes les planètes : il y règne une température d’environ 477°C ! Vous pouvez consulter notre article complet sur Vénus.

La Terre

La Terre est à ce jour la seule planète connue pour abriter en abondance de l’eau à l’état liquide et de la vie. C'est également la planète la plus connue de l'homme. Depuis des siècles elle est étudiée dans ses coins les plus reculés. Vous pouvez consulter notre article la Terre.

La Lune

La Lune est leus satellite naturel de la Terre. Cet astre est si proche de nous que 12 hommes ont déjà foulé son sol. Il est également indispensable à la vie sur terre : nous devons beaucoup à la Lune, et vous devriez consulter notre article complet sur ce satellite.

Mars

En 2004, les astronomes dirigeant la mission « Mars Exploration Rover » de la Nasa ont confirmé que de l’eau à l’état liquide exista jadis sur la surface de Mars !
Auparavant, les scientifiques avaient émis l’hypothèse de l’existence d’eau sur Mars en des temps reculés, en raison de l’état de sa surface qui ressemblait à de l’érosion, comme ce que l’on trouve sur Terre. Aujourd’hui, l’atmosphère de dioxyde de carbone présente sur Mars est tellement fine que c’est une planète froide et sèche, avec des pôles d’eau gelée et de dioxyde de carbone. Mais il semble que de petits jets d’eau provenant de la croûte martienne continuent de remonter à la surface par endroits. Vous pouvez consulter notre article sur Mars pour en savoir plus.

Jupiter

Jupiter est la plus grosse planète de notre Système Solaire. Son atmosphère d’hélium et d’hydrogène contient de gros nuages colorés, et son immense magnétosphère, ses anneaux et satellites en font à elle seule un véritable système planétaire. Une des plus grosses lunes de Jupiter, Io, possède des volcans qui font de sa surface la plus chaude de tout le système solaire. Au moins quatre des satellites de Jupiter possèdent une atmosphère, et au moins trois sont susceptibles de contenir de l’eau à l’état liquide ou partiellement gelée. Il se peut qu’Europe, un autre satellite de Jupiter, possède tout un océan d’eau liquide sous sa croûte glacée !

Saturne

Saturne, la rivale de Jupiter, possède un système d’anneaux bien plus complexe et un nombre équivalent de satellites. Titan, l’un des satellites de Saturne, possède l’atmosphère la plus épaisse de tous les autres satellites du système solaire. Une autre lune de Saturne, Encélade, possède des geysers d’eau liquide. Quant à Uranus et Neptune, elles possèdent peu d’hydrogène en proportion de Jupiter et Saturne ; Uranus, qui possède également des anneaux, a la particularité d’avoir une rotation à 98° sur le plan de son orbite. En apprendre plus sur Saturne.

Uranus

Septième planète du système solaire, Uranus est une géante gazeuse bleue. On ne connait pas très bien la composition interne de cette planète, mais on est certain qu'elle est différente de celle de Jupiter et Saturne. Sa couleur bleue est due à une forte présence de méthane. Lire l'article sur Uranus.

Neptune

Elle est la dernière géante gazeuse de notre système solaire. Il n'est possible de l'observer qu'à l'aide d'un télescope. Les scientifiques pensent que sa composition interne est similaire à celle d'Uranus, de même que sa couleur bleue est due à la présence de méthane. Pour plus d'informations, vous pouvez consulter l'article dédié à Neptune.

Un moyen mémotechnique de se souvenir de l'ordre des planètes : « Ma Vieille Tante Me Jette Souvent Un Noyau (de Prune). » ou « Mon Vieux, Tu M’as Jeté Sur Une Nappe. »

Les autres corps en orbite

Les planètes naines actuellement reconnues par l’UAI (Union astronomique internationale) incluent Pluton, Eris, Makemake, Haumea et Cérès. Ces corps célestes sont qualifiés de planètes naines par l’UAI en raison de leur forme arrondie du fait de leur propre gravité mais n’ayant pas fait place nette dans son voisinage orbital.

Pluton, Eris, Makemake, et Haumea sont composés de couches de glace autour d’un noyau rocheux. Ils orbitent à travers la ceinture de Kuiper, une région au-delà de Neptune contenant des milliers de petits corps gelés, et appartenant à une famille de planètes naines appelées plutoïdes.
Cérès est qualifiée de planète naine car elle est sphérique et parce qu’on la trouve dans la ceinture d’astéroïdes, une zone située entre les orbites de Mars et Jupiter, contenant des milliers de petits corps rocailleux. Cérès est certainement constituée d’un noyau rocheux enrobée d’un manteau comprenant un mélange de roche et de glace. Comme les astéroïdes, les planètes naines sont considérées par l’UAI comme des planètes mineures et leur donne des noms et des numéros pour les identifier.

Pluton, Eris MakeMake, Haumea, etc
Pluton, Eris MakeMake, Haumea, etc, comparées en tailles

Les astéroïdes, météores et météoroïdes

Les astéroïdes sont de petits corps rocailleux qui se déplacent en orbite principalement entre les orbites de Mars et de Jupiter. Comptés par milliers, la taille des astéroïdes peut varier de 530 km de long (environ la moitié de Cérès) à de microscopiques grains de poussière ! Certains astéroïdes sont poussés ou perturbés par des forces extérieures en des orbites excentriques qui peuvent les rapprocher du Soleil.
Si les orbites de ces objets se retrouvent dans l’intersection de l’orbite terrestre, alors on les appelle des météoroïdes. Lorsqu’ils apparaissent dans la nuit comme des étoiles filantes, on les appelle des météores, et les fragments retrouvés sur Terre sont appelés météorites. Des études scientifiques sur les météorites ont révélé un grand nombre d’informations sur les conditions qui régnaient dans notre système solaire primitif. Les surfaces de Mercure, Mars et de plusieurs satellites (y compris notre Lune) nous montrent les effets d’un bombardement intense d’astéroïdes et de comètes tout au long de l’histoire du système solaire. Sur Terre, ces effets ont disparu sous l’effet de l’érosion, sauf pour quelques impacts récemment découverts.

Astéroïdes
Astéroïdes

Les comètes

Certains météores et autres poussières interplanétaires proviennent également de comètes qui sont constituées d’agglomérats de poussières et de gaz gelés, dont le diamètre varie de 5 à 10 km. Les comètes orbitent à des distances si lointaines du Soleil qu’elles peuvent être perturbées par les orbites d’autres étoiles qui les renvoient à l’intérieur du système solaire. Alors que les comètes se rapprochent du Soleil, elles laissent s’échapper leur gaz et leur poussière pour former une chevelure et une queue spectaculaire ! Sous l’influence du gigantesque champ gravitationnel de Jupiter, les comètes peuvent parfois adopter des orbites beaucoup plus petites. La plus célèbre est la comète de Halley, qui revient vers le soleil tous les 75 ans. Sa dernière approche date de 1986. En juillet 1994, des fragments de la comète Shoemaker-Levy 9 ont bombardé L’atmosphère dense de Jupiter a des vitesses allant jusqu’à 210 000 km/h !
A l’impact, l’incroyable énergie cinétique des fragments se libéra en de massive explosions qui pour certaines se sont transformées en boules de feu plus grosses que la Terre !

Les comètes effectuent une rotation autour du Soleil en deux groupes distincts : dans la ceinture de Kuiper, et dans le nuage d’Oort. La ceinture de Kuiper est un disque de débris glacés qui orbitent autour du Soleil au-delà de Neptune. La population de la ceinture de Kuiper est composée de KBOs (Kuiper Belt Objects). La taille des KBOs varient de simples boules de glace avec de la poussière de roche, à des planètes naines telles que Pluton et Eris. La plupart des comètes dont la période orbitale est inférieure à 500 ans proviennent de la ceinture de Kuiper.

La comète de McNaught, découverte en 2006
La comète de McNaught, découverte en 2006

Le nuage d’Oort

Le nuage d’Oort est une région hypothétique située à mi-chemin entre le Soleil et l’héliopause (limite où le vent solaire de notre Soleil est arrêté par le milieu interstellaire). Les astronomes pensent que l’existence du nuage d’Oort (son nom vient de l’astronome danois Jan Oort) explique pourquoi certaines comètes ont des périodes de révolution extrêmement longues. Un fragment de poussière et de glace pourrait rester dans le nuage d’Oort durant des millénaires. Certaines étoiles proches passent suffisamment prés du système solaire pour que leur force gravitationnelle pousse un objet en dehors du nuage d’Oort et le mette en orbite autour du Soleil.

La première détection effective du nuage de Oort est survenue en mars 2004, lorsque les astronomes on rapporté l’existence d’un planétoïde d’environ 1700 km de diamètre. Ils l’ont appelé Sedna, d’après une déesse de la mer dans la mythologie Inuit. Sedna est distante d’environ 13 milliards de km du Soleil. Lorsqu’elle est le plus loin du Soleil, Sedna constitue l’un des objets connu les plus distants du Soleil, à environ 130 milliards de km du Soleil.

Un grand nombre d’objets ne se retrouvant pas dans la ceinture d’astéroïdes, de Kuiper ou dans le nuage d’Oort sont certainement des comètes qui ne reviendront jamais vers le Soleil. La surface des satellites des planètes sont affublés d’impacts de tels objets.

Le nuage de Oort
Le nuage de Oort

Les anneaux du Soleil

On a découvert que le Soleil était également encerclé d’anneaux de poussières interplanétaires. L’un d’eux, situé entre Jupiter et Mars, a longtemps été connu comme étant la cause de la lumière zodiacale, une faible lueur qui apparaît à l’est avant l’aube et à l’ouest après le coucher du soleil.
Un autre anneau, Se trouvant à seulement deux diamètres solaire loin du Soleil, a été découvert en 1983.

Le Soleil

Mouvement des planètes et leurs satellites

Si l'on pouvait regarder le système solaire de très loin au-dessus du pôle Nord de la Terre, les planètes sembleraient se déplacer autour du Soleil en sens inverse. Toutes les planètes, sauf Vénus, Uranus, et la planète naine Pluton, tournent sur leurs axes dans cette même direction.

Les orbites planétaires

Le système entier est remarquablement plat, et seule Mercure, parmi les principales planètes, a une orbite inclinée. Toutefois, les planètes naines Pluton et Eris ont des orbites qui sont fortement inclinées sur le plan principal du système solaire, Pluton à 17,2 ° et Eris à 44 °. Les deux objets ont des orbites fortement elliptiques. L'orbite de Pluton semble parfois plus proche du Soleil que celle de Neptunel. Lorsqu’elle atteint son point le plus proche du Soleil, Eris passe à l'intérieur de l'orbite de Pluton, mais bien au-delà de l'orbite de Neptune.

Les systèmes satellitaires imitent le comportement de leurs planètes mères et vont dans le sens contraire, mais il existe de nombreuses exceptions. Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune ont chacune un nombre de satellites qui se déplacent autour de la planète sur une orbite rétrograde (dans le sens des aiguilles d’une montre au lieu du sens contraire), et plusieurs orbites satellitaires sont très elliptiques.

Uranus possède certains satellites qui suivent son sens horaires et d'autres qui se déplacent sur des orbites antihoraires. Jupiter, d'ailleurs, a piégé deux ensembles de planétesimaux, ou de petits corps rocheux (ce qu'on appelle astéroïdes troyens) devançant et suivant la planète à 60 ° sur son orbite autour du Soleil.

Neptune possède aussi des groupes de planétésimaux qui partagent son orbite. (Certains satellites de Saturne ont fait de même avec de plus petits corps qui occupent différentes parties des mêmes orbites que les satellites). Les comètes à longue période présentent une distribution à peu près sphérique de leurs orbites autour du Soleil, tandis que la plupart des comètes de courte période semblent provenir de la ceinture de Kuiper.
Dans cette pléiade de mouvements, on dénote quelques effets remarquables : Mercure tourne sur son axe à trois reprises lors de deux révolutions autour du Soleil. Les trois satellites galiléens de Jupiter ont des périodes avec un rapport à 4:2:1. Certains objets de la Ceinture de Kuiper (incluant Pluton) orbitent autour du Soleil dans un ratio de 2:3 par rapport à l'orbite de Neptune. Ces exemples, parmi d'autres, démontrent le subtil équilibre de forces qui est établi dans un système gravitationnel composé de nombreux corps.

Neptune
Neptune

Naissance du système solaire

Malgré leurs différences, les objets du système solaire proviennent probablement de la même famille. Ils semblent être nés à la même époque : il est peu probable que des corps célestes soient entrés dans le système solaire en provenance d’autres étoiles ou de l’espace interstellaire.

Explosion d'anneaux ?

Les premières tentatives expliquant l'origine de ce système comprennent la nébuleuse hypothèse de du philosophe allemand Emmanuel Kant et de l'astronome et mathématicien français Pierre Simon de Laplace, selon laquelle un nuage de gaz aurait explosé en anneaux qui se seraient condensés pour former les planètes. Les interrogations sur la stabilité de tels anneaux ont conduit certains scientifiques à envisager diverses hypothèses catastrophiques, telles qu’un rapprochement du Soleil avec une autre étoile. Mais de telles rencontres sont extrêmement rares, et il semblerait que les gaz chauds et les marées perturbés se dissiperaient plutôt que de se condenser pour former des planètes.

Les théories actuelles envisagent que la formation du système solaire et la formation du Soleil lui-même sont liées, et leur apparition date d’il ya environ 4,6 milliards d'années. La fragmentation et l'effondrement gravitationnel d'un nuage interstellaire de gaz et de poussière, peut-être déclenché par l'explosion de supernova à proximité, ont peut-être conduits à la formation d'une nébuleuse solaire primitive. Le soleil se serait alors formé dans la région centrale la plus dense.

Il fait si chaud près du Soleil que même les silicates, qui sont assez denses, ont du mal à se former. Ce phénomène peut expliquer la présence à proximité du Soleil d'une planète comme Mercure, ayant une croûte de silicates relativement faible et un noyau de fer dense plus grand qu’à l’accoutumée. Il est plus facile pour les poussières de fer et la vapeur de s’agglomérer à proximité de la région centrale de la nébuleuse solaire que pour les silicates, plus légers.

Silicates
Silicates

 

Un nombre de planètes infini

À des distances plus grandes du centre de la nébuleuse solaire, les gaz se condensent en solides, comme on en trouve aujourd'hui aux alentours de Jupiter. Cette idée que la formation des planètes est liée à la formation des étoiles suggère que des milliards d'autres étoiles dans notre galaxie ont également des planètes qui gravitent autour d’elles. Le nombre élevé des étoiles binaires et multiples, ainsi que les gros systèmes satellitaires autour de Jupiter et de Saturne, témoignent d’une tendance des nuages de gaz à se fragmenter en des systèmes multi-corps.

La matière

La formation de notre système solaire est probablement issue d’un processus encore plus complexe qu'on ne le pensait jusqu’à présent. Des études récentes sur la chimie des comètes basées sur l’analyse de la mission Deep Impact de la NASA et les missions Stardust montrent que de tels objets primitifs contiennent un surprenant mélange de matières qui se sont formées tant dans les régions chaudes que dans les lointaines régions froides aux confins du système solaire primitif. Certains modèles informatiques montrent que les planètes géantes se sont certainement formées près du Soleil, puis se sont déplacées vers l'extérieur au fil du temps, modifiant les orbites des autres planètes.

Collisions

D'autres modèles suggèrent la migration vers l'intérieur de Jupiter et Saturne, comme certaines planètes géantes extrasolaires qui ont été découvertes orbitant tout près de leur étoile-mère. Notre système solaire primitif a probablement contenu d’autres planètes qui ont été soit détruites dans des collisions avec d'autres planètes, soit expédiées complètement hors du système solaire. L'étude des systèmes solaires autour d'autres étoiles promet de fournir un éclairage supplémentaire important dans les années à venir !

Notre sélection d'ouvrages en rapport avec cet article: 
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Le système solaire

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Commentaires

Je voudrai vous faire part d'un souvenir bien conservé depuis les années 60, venant de mon professeur de sciences:
Il s'agit d'une autre formule pour se souvenir de l'ordre des planètes de notre cher système solaire, la voici:
Messire Vous Travaillez Mal ... Je Suis Un Novice .
Notez les 3 points pour la ceinture des astéroïdes et le point final pour Pluton qui était une planète reconnue à l'époque.