Le système solaire

Un cortège de 8 planètes (I)

Les 8 planètes, les planètes naines, les astéroïdes, tous les petits astres et les milliers comètes forment le système solaire. Au centre, se trouve le Soleil. Il est tellement grand et son attraction est tellement forte que tous les astres tournent autour de lui. Ainsi que tu peux le voir sur l'image de droite qui respecte la taille des astres, le Soleil est immense et à cette échelle les petites planètes proches du Soleil sont à peine visibles.

Le Soleil est une étoile car il est capable d'émettre sa propre lumière grâce aux réactions thermonucléaires (énergie atomique) qui se produisent dans son noyau.

Une planète est toute différente d'une étoile. On définit une planète comme un planétoide sphérique gravitant autour du Soleil, et par extension d'une étoile, qui n'est pas capable d'émettre sa propre lumière (elle n'entretient pas de réactions thermonucléaires et ne réfléchit que la lumière qu'elle reçoit d'une étoile) et qui ne soit pas le satellite d'un autre astre. Cela élimine touts les comètes et tous les petits corps sur lesquels nous reviendrons.

Un truc mnémonique permet de retenir l'ordre des planètes et corps associés : "Me Voici Toute Mignonne, Je Suis Une Nouvelle Planète" valant pour Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et la planète naine Pluton. La virgule représente la Ceinture des astéroïdes. Beaucoup d'autres phrases de ce type ont été inventées (Cf Wikipédia).

A consulter : Le tableau comparatif du système solaire

La naissance des planètes

Il y a environ 4.6 milliards, le Soleil s'est formé à partir d'une nébuleuse de gaz et de poussière qui s'est progressivement comprimée sur elle-même. Toute la matière était rassemblée dans un disque qui tournait lentement autour du Soleil. Avec le temps, la matière s'est agglomérée et a formé des cailloux puis des rochers de plus en plus gros, la plupart renfermant de grandes quantités de gaz.

Tout en tournant autour du Soleil, les rochers les plus volumineux sont entrés en collision les uns avec les autres et ont absorbés les plus petits (accrétion). Au bout de plusieurs centaines de milliers d'années, ces gros blocs ont donné naissance aux planètes. Au bout de quelques millions d'années, les gaz se sont dissipés et formèrent leur atmosphère.

Il y a environ 4.6 milliards d'années, le Soleil s'est formé dans une région du ciel contenant beaucoup de gaz et de poussière. Cette poussière constituée de débris s'est agglomérée et commença à former un anneau autour du Soleil. Par endroit des zones plus denses se sont formées et ont fini par donner naissances aux planètes. A gauche et à droite, l'aspect que pouvait avoir le système solaire lors de sa formation . Au centre l'astéroïde Gaspra. C'est un exemple de la "poussière" qui percuta les planètes en formation durant plusieurs millions d'années, leur apportant leurs ingrédients (métaux et gaz).

Les plus petites planètes se sont rapidement refroidies et ont formé Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Les plus grosses sont restés comme elles étaient à leur naissance, pleine de gaz, sans surface solide. Ce sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Pluton et Eris (2003 UB313) sont de petits astres qui se sont échappés de la Ceinture de Kuiper (KBO) il y a quelques milliards d'années pour se rapprocher du Soleil. Ils présentent tout deux la même surface sombre et glacée et gravitent sur une orbite beaucoup plus inclinée que celle des autres planètes, autant d'indices suggérant qu'ils ont une autre origine.

Enfin, entre Mars et Jupiter, il existe des milliards de petits cailloux gelés, c'est la Ceinture des astéroïdes comme celui qui est représenté ci-dessus au centre baptisé Gaspra. Le plus gros est Cérès. Il mesure 1025 km de diamètre et appartient également à la famille des planètes naines.

A l'avenir, il probable que les astronautes débarqueront sur les astéroïdes car il contiennent beaucoup de fer et de métaux utiles pour l'industrie. On construira certainement des mines sur les plus proches d'entre eux pour extraire les minerais qui seront ensuite ramenés sur Terre par des cargo spatiaux.

Mercure

La première planète du système solaire est Mercure. Elle tourne autour du Soleil en 88 jours contre 1 an pour la Terre ! En revanche, au lieu de tourner sur elle-même en 24 heures comme la Terre est tourne très lentement sur elle-même en 59 jours ! C'est aussi la planète la plus chaude avec une température de 400°C côté Soleil et de -183°C dans l'ombre. Mercure est comme la Lune, sans atmosphère et criblée de cratères dont l'un mesure 1300 km de diamètre, il est plus grand que la France !

A part les sondes spatiales personne n'ira jamais visiter Mercure. Mais on peut l'observer à distance, depuis la Terre comme une étoile brillante le soir et parfois tôt le matin. Lorsqu'elle forme un angle presque droit avec la Terre et le Soleil elle présente dans un télescope un joli petit croissant.

Passe la souris sur l'image pour afficher les noms des astres

Vénus

A partir du Soleil, la deuxième planète est Vénus. On l'appelle aussi l'étoile du berger car c'est souvent la première "étoile" qui brille le soir (ou qui brille encore le matin dans la lumière du soleil levant) et qui signalait jadis aux bergers qu'il était temps de rentrer les moutons. C'est la planète la plus brillante du ciel avec une magnitude de -4.4; elle brille plus fort que Sirius, l'étoile la plus brillante du ciel située près d'Orion.

Panorama vénusien

Aspect du sol de Vénus photographié par la sonde soviétique Vénéra 13 le 1er Mars 1982. A l'avant-plan on reconnaît le chassis de la sonde et le capuchon de l'objectif de la caméra. Il y fait tellement chaud et la pression et si élevée que la sonde Vénéra ne survécu que 2h07m dans cette fournaise et réalisa 14 photographies. Le 9 novembre 2005, l'ESA a envoyé une nouvelle sonde vers l'étoile du berger : Venus Express. Elle devrait atteindre Vénus en avril 2006 pour une mission de 500 jours.

Vénus est aussi grande que la Terre. Mais à l'inverse de la Terre elle tourne sur elle-même non pas en 24 heures mais en... 244 jours ! Il lui faut 225 jours pour tourner autour du Soleil contre 365 jours pour la Terre.

Mais Vénus est très différente de la Terre et on ne pourrait jamais y vivre. Cette planète a une surface solide comme la Terre mais elle est couverte de pierre et de plusieurs centaines de volcans et de cratères. L'atmosphère est tellement épaisse que seulement 2.5% de la lumière arrive jusqu'au sol. Vénus brille si fort soir car elle est couverte de nuages très épais à travers lesquels on ne discerne pratiquement jamais le Soleil et quand on le distingue il apparaît comme à travers une nappe de brume et légèrement rougeâtre. L'air est rempli de gaz carbonique qui a provoqué un tel effet de serre que la température au sol est montée à 485°C ! Cet atmosphère est un véritable poison car elle contient également un mélange d'acide sulfurique, d'acide chlorhydrique et d'acide fluorhydrique...

La pression au sol est aussi la plus élevée du système solaire, atteignant 93 atmosphères, comme si tu vivais sous plus de 900 m d'eau ! Bref la vie sur Vénus est impossible pour les hommes et personne ne va se risquer à visiter cette planète. En revanche, nous avons déjà envoyé 26 sondes spatiales photographier sa surface.

A gauche, le croissant de Vénus photographié par un amateur avec une lunette de 10 cm de diamètre. A droite, une vue générale d'une conjonction entre la Lune, Vénus (en-dessous) et Jupiter (en haut) après le coucher du Soleil.

La Terre

On pourrait écrire plusieurs livres sur notre planète, tellement le sujet est vaste. Il faudrait discuter de l'atmosphère (météorologie), de sa constitution interne (géologie), des océans (océanographie), de la protection de l'environnement (écologie), sans oublier la vie animale et végétale (biologie, botanique) et les conséquences de l'attraction du Soleil et de la Lune (mécanique céleste, marées, etc). Aussi je te propose de lire le résumé que j'ai rédigé dans le dossier consacré à la Terre pour avoir une idée plus précise des principaux phénomènes qui se déroulent à sa surface.

Mars

La fameuse "planète Rouge" est souvent synonyme d'extraterrestres, les fameux Martiens... Pourquoi ? Car Mars n'est pas située très loin de la Terre, entre 30 et 80 millions de km, sa période de rotation est d'un peu plus de 24 heures, proche de celle de la Terre, et on pensait que sa température était voisine de celle qu'on connaissait sur Terre. Enfin, parmi toutes les planètes du système solaire seule Mars présente des taches claires et sombres qu'on peut observer avec un télescope d'au moins 10 cm de diamètre et qui semblent évoluer au fil des saisons, un peu comme sur Terre. Mais là s'arrête la comparaison. Mars est deux fois plus petite que la Terre et met 687 jours pour tourner autour du Soleil contre 365 jours pour la Terre.

Il y a plus de 100 ans et jusqu'aux années 1950, on pensait que les grandes taches sombres que l'on voyait sur Mars étaient d'immenses régions vertes dans lequelles des plantes se développaient au printemps comme sur Terre grâce à la chaleur du Soleil. On imaginait que des Martiens avaient peut-être construits des canaux et irrigaient d'immenses champs durant l'été. Mais après analyse on s'aperçu qu'on s'était tout à fait trompé. Il n'y avait pas de Martiens et pas de plantes vertes ! Grâce aux sondes spatiales qui ont survolé puis se sont posées sur Mars on a découvert que les taches que l'on observait étaient en réalité des zones faites de pierres sombres que le sable clair soufflé par le vent mettait en évidence. Mars est en fait un désert de cailloux et de sable où il fait très froid, avec une moyenne de -63°C. L'atmosphère est très mince et il est impossible d'y respirer car elle a la même composition que celle de Vénus, constituée à 95% de gaz carbonique. Il y a toutefois un tout petit peu d'oxygène et d'azote.

Mars photographiée par Hubble le 25 Février 1995 à 103 millions de kilomètre de distance. Les halos blancs à gauche sont des nuages d'eau de glace. Noter Ascraeus Mons, le point brun à gauche près du limbe. Le Méridien Central se situe à 29°. Document NASA, P.james (U.Toledo) et S.Lee (U.CO).

Comme la Terre, Mars présente 2 calottes polaires mais cette glace contient surtout du gaz carbonique. Il y a aussi quelques nuages, du givre et du brouillard sur Mars mais tous sont constitués de gaz carbonique. Il n'y a pas d'eau liquide sur Mars. Et s'il y en avait, en raison de la faible atmosphère, elle se transformerait directement en gaz.

Mars présente également des cratères et d'immenses vallées comme celle de Valles Marineris qui s'étend sur plus 4500 km, le tiers de la planète, et qui présente une profondeur de 6 km. Par endroit cette vallée est large de 240 km ! Il y a également des volcans sur Mars mais ils sont éteints. Le plus grand, Mons Olympus, est 3 fois plus haut que le mont Everest (8 km) et culmine à 26 km d'altitude ! Tout est démesuré sur Mars !

Deux panorama de Mars photographiés par les sondes américaines Viking en 1976 et 1979. C'est un désert de cailloux mélangé de sable, avec un peu de givre carbonique et quelques nuages en altitude. Remarque la couleur rose-orange du ciel !

En revanche, on a découvert que de l'eau ou un liquide avait coulé sur Mars il y a plusieurs millions d'années. Et cela est très intéressant pour les astronomes et les biologistes car si on ne trouve sans doute plus de vie sur Mars aujourd'hui, certains pensent qu'il y a eu de la vie sur Mars il y a très longtemps. Sans doute pas de fleurs ni d'animaux, en fait on n'en sait rien, mais plus probablement des micro-organismes telles que des bactéries ou des protozoaires. Les prochaines missions spatiales iront fouiller le sol de Mars à la recherche de ces microbes et éventuellement de leurs fossiles.

Enfin, Mars sera sans doute un jour colonisée par l'homme. Pour commencer, peut-être dans 20 ou 50 ans, on y établira comme bientôt sur la Lune, des bases scientifiques constituées d'un ou de plusieurs équipages d'astronautes qui vivront un an sur Mars avant de revenir sur Terre. D'ici quelques siècles sans doute, l'homme y vivra en permanence et beaucoup plus tard, dans quelques milliers d'années peut-être Mars deviendra une autre Terre avec de la végétation et de l'eau où des familles vivront en permanence et travailleront comme sur Terre. Ce processus qui transformera Mars en une terre verte et fertile s'appelle le terraforming ou terrafermage.

Mars sera la destination du 21e siècle. Des astronautes spécialisés en géologie et en microbiologie vont commencer par rechercher des minerais et d'éventuelles traces de vie primitive avant que d'autres y bâtissent une base permanente et colonisent la planète rouge, une 2eme Terre !

Si tu veux observer Mars, la planète rouge est visible dans un petit télescope mais uniquement lors des oppositions, lorsque la planète se trouve tout près de la Terre. En effet en raison de sa petite taille il faut que Mars s'approche à moins de 50 millions de km de la Terre pour que son disque devienne suffisamment grand et soit accessible aux petits télescope (10 cm de diamètre) dans lesquels tu pourras observer la calotte polaire et les taches sombres sur sa surface. Malheureusement les oppositions se produisent tous les deux ans... En temps normal Mars est décevante car son disque est devenir 6 fois plus petits que durant les oppositions. Alors un peu de patience et attend la prochaine opposition qui se produira en 2007.

La Ceinture des astéroïdes

Entre Mars et Jupiter gravite des milliards de petits cailloux gelés dans un anneau large de 220 millions de km, il s'agit des astéroïdes. Le plus gros d'entre eux est Cérès qui mesure 950 km de diamètre et brille à la magnitude 7.4. Il représente à lui seul un quart de la masse de tous les astéroïdes. Il appartient également à la famille des planètes naines (comme Pluton, Charon, Sedna, Eris, ...).

La plupart des astéroïdes ne mesurent que quelques dizaines ou centaines de mètres de diamètre et ont une forme de patate dont la surface est couverte de cratère et de rochers suite aux nombreuses collisions qu'ils ont subies. Certains sont durs comme du fer mais d'autres sont aussi légers et poreux que le noyau des comètes. Ils brillent entre la magnitude 6.6 (Vesta) et 20 pour les plus faibles.

Les astéroïdes sont divisés en plusieurs familles en fonction de leur distance au Soleil ou de leur position par rapport aux planètes (NEO, NEA, NEC, Troyens, etc). Il existe une classe à part, les PHA qui sont des astéroïdes qui peuvent être dangereux car ils peuvent frôler la Terre. Mais d'après les derniers calculs, tous ceux que l'on a découvert passeront à plusieurs centaines de milliers de km de distance et ne risquent pas d'entrer en collision avec la Terre.

Les astéroïdes ne sont pas très intéressants pour l'astronome amateur car observés dans un petite télescope ils ne sont pas très différents des étoiles, et pour connaître leur position il faut une carte du ciel très précise sur laquelle est tracée leur trajectoire pour pouvoir les répérer parmi les étoiles.

Planètes inférieure et supérieure

Mercure et Vénus sont appelées les planètes inférieures. Du fait qu'elles se situent dans l'orbite de la Terre elles peuvent présenter des phases à mesure qu'elles tournent autour du Soleil. Ensemble, avec la Terre et Mars elles forment les planètes telluriques. Elles ressemblent grosso-modo toutes à la Terre car elles ont une surface solide et un noyau plus ou moins visqueux voire solide et pratiquement la même composition chimique et la même densité (voisine de 5).

Pourquoi Vénus présente-t-elle des phases ? 

Vénus est une planète inférieure; elle circule à l'intérieure de l'orbite terrestre. Etant donné que le Soleil se situe au centre du système solaire et puisque Vénus tourne autour de lui, elle nous présente des phases comme la Lune ainsi que l'explique le dessin à gauche. C'est au moment où Vénus est proche de la conjonction inférieure et forme un grand croissant, donc lorsqu'elle est près de la Terre, qu'elle brille le plus, sa taille devenant 6 fois plus grande que lorsqu'elle est en opposition, de l'autre côté du Soleil.

Au-delà de Mars on entre dans une autre catégorie de planètes : les planètes supérieures dites géantes en excluant Pluton et Eris (2003 UB313). Elles sont entre 4 et 11 fois plus grandes que la Terre et n'ont pas de surface solide, pas d'écorce mais contiennent uniquement du gaz, principalement de l'hydrogène et de l'hélium.

2eme partie

Les planètes géantes

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