| Les Comètes |
Par Daniel CHAPTAL
1 DEFINITION
Une comète est un corps solide de dimensions de l'ordre de quelques km (1 à 40 km environ) composé principalement de glace ou de neige compacte mêlée à des poussières solides de tailles diverses, (de l'ordre du micron à quelques millimètres)
Une comète se déplace sur une orbite elliptique très allongée dont le soleil est un des foyers. Une comète est un conglomérat de glace et de poussière identique à de la neige sale que l'on trouve au bord des routes au printemps. Neige recouverte d'une croûte de poussières.
On peut imaginer que les poussières les plus grosses (au dessus de 1 mm) ne peuvent être entraînées par la sublimation de la glace (passage de l'état solide à l'état gazeux, sans passage par la phase liquide) et de ce fait recouvre les comètes d'une croûte relativement solide ayant un faible albédo. Lors de l'approche du soleil la glace fondant sous la croûte s'éjecte violemment sous forme de jets puissants et discontinus de vapeur entraînant toutefois les micro poussières (de 0.1 à 10 micromètres) et forme une nébulosité ou chevelure ainsi que plusieurs queues rendant la comète plus facile à repérer.
Toutefois cette dernière masque le plus souvent le noyau solide ( phénomènes observés par la sonde GIOTTO sur la comète d'HALLEY en 1986 et par l'observatoire du pic du Midi sur la comète de HALE-BOPP en 1997)
2 PRINCIPE
Il est facile d'imaginer que ce corps froid à l'aphélie s'évapore et se désagrège en s'approchant du soleil et en laissant derrière lui un nuage de vapeur et de poussière et une traînée d'ions qui sont les deux phénomènes lumineux observés par l'homme et baptisés comète du grec komètês (chevelu)
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3 MODELE PHYSIQUE D'UNE COMETE
4 CARACTERISTIQUES PHYSIQUES ET CHIMIQUES
Densité: de 0,2 à 1
Vitesse de libération: de l'ordre de 1m/S ( cela signifie que toute matière, gaz et poussières s'échappant du noyau sont définitivement perdus )
Période de rotation: de 4 à 50H par tour
Axe de rotation: uniformément distribué
Orbites: uniformément distribuées
COMPOSITION:
80% de glace et d'eau (H2O)
poussières :
· silicates.
· Olivine ( cristal composé de magnésium )composés organiques H C O N :
· CO (oxyde de carbone ).
· CO2 (dioxyde de carbone
· CH3 OH
· H2 CO· HCN
· CN (cyanogène).
· OH
· H
NOTA: la composition est identique aux anneaux de SATURNE , URANUS et NEPTUNE et aux satellites correspondants ce qui nous le verrons plus loin peut expliquer la naissance de ces astres dans le voisinage de ces planètes.
Nouveaux composés découverts grâce à HALE BOPP et HYAKUTAKE :
· C2 H6
· HCOOH
· HCOOCH
· NH3
· HNC
· CH3 CN· HC3 N
· HNCO
· NH2 CHO
· SO
· SO2
· OCS
· H2 CSCertaines nébuleuses observées par les satellites dans l'infrarouge possèdent le même spectre que la glace cométaire
Rappels des molécules présentes dans les comètes
Formule moléculaire Système de détection Formule moléculaire Système de détection H2O IR CH3OH R, IR OH- R, IR, UV hydroxyde R H2O+ V HCOOH R HDO C CH3OCHO C CO IR, R, UV C R, IR CO2 IR C R CO+ V, R HC3N R HCO+ R HNCO R H2S R CN V, R SO R NH3 R SO2 R NH2- V OCS R oxysulfure de carbone NH- V CS R, UV CH4 IR H2CS R thioformaledehyde C2H2 IR C2H6 IR K V C3 V O+ V C2 V Na V
H13CN R HC15N R C34S R
5 ORIGINES DES COMETES ( NUAGE DE OORT)
Cette théorie de la création des comètes et de la présence de ces dernières dans un vaste réservoir sphérique situé autour du système Solaire a été développé dans les années 50 par Jan Hendrick Oort (astronome Néerlandais )
PRINCIPE :
Dans la nébuleuse proto-solaire ou au début du système solaire les éléments situés à une distance de plus de 3UA par rapport au soleil sont relativement froids (- 250° Celsius ou 25° Kelvin ) et composés presque exclusivement d'eau sous forme solide.
Tous ces éléments vont s'agglomérer en noyaux cométaires et tourner sur des orbites concentriques. Tous ces noyaux formés, vont très vite être absorbés par les planètes massives Jupiter et Saturne quand ces dernières se seront formées ou être expulsés aux confins du système solaire par la gravitation de ces deux dernières.
Par contre à une distance environ 30UA du Soleil entre les deux planètes URANUS et NEPTUNE (planètes moins massives) les noyaux formés subirent des perturbations qui les amenèrent à ce concentrer aux confins du système solaire.( NOTA: il existe encore au-delà de Neptune à 40ua une zone dite ceinture de KUIPER une centaine de comètes dites à courtes périodes).
PERTURBATIONS PLANETAIRES
Par effet de ralentissement ou d'accélération du aux planètes voisine (Uranus et Neptune ) les comètes peuvent ralentir et modifier ainsi leur trajectoire ou accélérer et être expulsées vers les confins du système solaire.
Les comètes qui ralentissent modifient leurs orbites et ramènent leur aphélie proche de l'orbite de JUPITER, leur périhélie s'éloigne entre 50 000 et 100 000 UA.
A cette distance du Soleil la force gravitationnelle les reliant au soleil est si faible qu'elles sont alors soumises aux forces et aux influences des étoiles proches ( PROXIMA du CENTAURE est à 250 000 UA) et aux forces gravitationnelles de la galaxie et de ce fait elles se stabilisent entre 15 UA pour leur périhélie et 50 000 à 100 000 UA pour leur aphélie.
Le nuage d'Oort est l'enveloppe de toutes les orbites possibles des comètes. C'est un vaste réservoir sphérique (Il existe des comètes dans tout le système solaire et non seulement sur le plan de l'écliptique) (HYAKUTAKE est issu de l'espace avec un angle de 120° par rapport à l'écliptique, HALE BOPP 89°43')
Statistiquement tous les 100 000 ans une étoile passe à moins de 1 parsec et de ce fait modifie les orbites cométaires du nuage d'Oort
6 ORIGINES DE LA VIE
Les comètes sont à l'origine d'une théorie de la naissance de la vie sur Terre.
En effet la découverte de météorites riches en matières organiques ( les chondrites carbonées) notamment la météorite de Murchison tombée en Australie en 1969 renferme huit des vingt acides aminés qui rentrent dans la composition des protéines. Les acides aminés auraient suivant cette théorie été synthétisés à la surface de micro météorites échappées des comètes .
En effet ces petites poussières de moins de 1 micromètre sont recouvertes d'eau, de dioxyde de carbone, d'ammoniac, de formaldéhyde et d'acide cyanhydrique qui se transforment en molécules organiques sous l'effet du rayonnement cosmique.
On estime aujourd'hui que les micrométéorites ont apporté l'essentiel de la matière carbonée à l'origine de la vie sur Terre. D'après les échantillons de glace de l'Antarctique la majorité des micrométéorites contiennent des acides aminés et il en tombe aujourd'hui 20 000t par an. La quantité tombant à l'origine du système Solaire lorsque le bombardement était intense est estimée à 1000 fois plus .
De telle sorte que les estimations de carbone extra-terrestre tombé sur la Terre entre - 4.1 milliards d'années et - 3.9 milliards d'années est estimé à 100 milliards de tonnes.7 LES ELEMENTS ORBITAUX D'UNE COMETE
Les éléments orbitaux permettent de déterminer de manière unique les orbites et les positions des objets célestes en rotation autour du soleil. Ces éléments sont au nombre de six :
La distance au périhélie q :
C'est la plus courte distance entre le soleil et un point de l'orbite de la comète.
Le rayon vecteur r :
C'est la distance Soleil comète à l'instant t.
L'anomalie excentrique E :
C'est la valeur de la formule suivante pour les orbites elliptiques seulement :
L'excentricité e :
Excentricité de l'orbite. Rapport entre la distance séparant le centre de l'ellipse du Soleil sur la distance séparant le centre le l'ellipse de l'aphélie (point de l'orbite où la distance Soleil-comète est maximale).
L'excentricité s'écrit sous une forme simple e = 1-q/a où a est le demi grand axe de l'orbite.
L'excentricité est donc comprise entre 0 (l'orbite est circulaire) et 1 (valeur interdite).
L'inclinaison du plan orbital i :
C'est l'angle entre le plan de l'orbite cométaire et l'écliptique.
Le paramètre ''semi-latus rectum'' p :
C'est la perpendiculaire élevée depuis le grand axe sur l'orbite.
La longitude du nœud ascendant W :
C'est l'angle, dans le plan de l'écliptique entre la direction du point vernal et la ligne des nœuds (qui est l'intersection du plan de l'orbite et de l'écliptique).
L'argument du périhélie w :
C'est l'angle, dans le plan de l'orbite cométaire entre la ligne des nœuds et la direction du périhélie.
L'anomalie vraie q :
C'est l'angle formé dans le plan de la comète par r et le demi grand axe de l'ellipse, Avec h = q/2
La date du passage au périhélie T :
C'est la date du passage de la comète au périhélie
Des éléments ci-dessus on peut déterminer dans le cas d'une orbite elliptique les éléments suivants :
Le demi grand axe a de l'ellipse.
La distance Q de la comète à l'aphélie.
La période P de l'orbite.
La constante G de la gravitation.
La masse M du soleil.
Loi des aires :r2 dq /dt = (GMp)1/2
Les formules qui permettent de calculer ces derniers éléments à partir des 6 éléments fondamentaux sont :
q = a (1 - e) Q = a (1 + e)
Grandeur
r = a (1 - e cosE)
r = p (1 + h 2)/2
r en q = 0°
r en q = 180°
v (km/s) = 29,78 x(2/r-1/a)
v (km/s) = 42.1/r
8 LES ETOILES FILANTES
Les étoiles filantes sont des phénomènes lumineux liés aux comètes.
Les grains de poussières laissés lors des passages successifs des comètes à la périhélie et lors du dégazage de celles-ci restent sur l'orbite de la comète. Si la Terre traverse cette portion de l'espace encombré de particules le phénomène suivant se passe.
Les particules se déplacent à une vitesse de l'ordre de quelques dizaines de km/s et lorsqu'elles pénètrent dans les hautes couches de l'atmosphère (entre 120 et 100 km) elles rentrent en collision avec les atomes d'air, s'échauffent, et finissent par se consumer entièrement.
Les particules de l'ordre du mm sont entièrement consumées à une altitude de 60 km.Tableau des essaims d'étoiles filantes
Désignation nom Radiant Début jour/mois Fin jour/mois Maximum jour/heure nombre d'étoiles x/heure
Comète ou astéroïdes
Quadrantides 1/01 5/01 4/4het6h 110 Aquarides 01 1685 Toro Delta Cancride 15/01 2212 Hephaistos Chi Capricornides Capricorne 20/01 30/02 13/02 astéroïde Adonis Virgides Vierge 25/01 15/03 Alpha Taurides Taureau 1/02 21/02 7/02 Gamma Normides 13/03 Lyrides Lyre 18/04 25/04 21-22/04 comète Thatcher 1861 Eta Aquarides Verseau 21/04 12/05 du 3 au 6 comète de Halley Bootides 28/06 P/Pons-Winnecke N Taurides Taureau 30/06 P/Encke Capricornides Capricorne 5/07 20/08 8 et 15/07 Alpha Capricornides Capricorne 15/07 1/08 25/07 Perséides Persée 20/07 22/08 12/2h 100 comète Swift-Tuttle 1862 Delta Aurigides Cocher 5/09 10/10 8/09 Piscides Poissons 1/09 30/09 19 /09 Draconides 6/10 10/10 8/10 comète de Giaconi-Zinner Orionides Orion 15/10 2/11 20/10 comète de Halley S Taurides Taureau 5/11 P/Encke Andromédides Andromède 14/11 P/Biela Léonides Lion 14/11 20/11 16-18/11 40/5000 comète Tempel -Tuttle S Xi Orionides 10/12 2201 Oljato Géminides Gémeaux 3/12 19/12 14/12 3200 Phaeton Ursides Ourse 17/12 26/12 23/6h 50 Sagitarides plusieurs 2101 Adonis Si la répartition des étoiles filantes est pour certaines comètes bien répartie au fil des ans, certains essaims comme les Léonides ont une répartition liée au passage de la comète.
Ainsi pour cet essaim le nombre d'étoiles peut varier de 40 pour les années normales et monter à 5000 pour l'année qui précède le passage de la comète, l'année de son passage et l'année suivante.
La période de passage de cette dernière est de trente trois ans et son passage a eu lieu en 1998.9 NOM DES COMETES
Le bureau central des télégrammes astronomiques de l'U.A.I. ( Union Astronomique Internationale ), fournit une nomenclature officielle qui depuis 1994 est la suivante :
Une comète est désignée par une lettre suivi du millésime de l'année de découverte suivi d'une lettre majuscule désignant la quinzaine de l'année et d'un chiffre donnant l'ordre de découverte dans la quinzaine.
Par tradition y est associé le ou les noms des découvreurs Ex C / 1995 O1(Hale Bopp) première comète découverte dans la quinzième quinzaine de l'année 1995 (seconde quinzaine de juillet) la lettre C / indique que la période orbitale est supérieure à 200 ans.
Pour les comètes de courte périodes la désignation de la comète porte la lettre P / précédée de l'ordre historique de l'établissement de leur orbite ( ex : 1P / Halley, 2P / Encke )10 SUBLIMATION DES COMETES
L'eau se sublime dans l'espace (vide ) lorsque la température se situe aux environs de -73° C (200K) cette température se situe à environ 3 ua du Soleil. Pourtant certaines comètes commencent à être actives à 7 ua du soleil ce qui laisse supposer que certains corps plus volatiles se subliment. Les deux principaux corps plus volatils que l'eau et présents dans les comètes sont l'acide cyanhydrique ( HCN ) et le monoxyde de carbone (CO). Le monoxyde de carbone s'échappe des profondeurs du noyau, ce qui indique l'existence d'une source d'énergie interne aux comètes. Cette énergie provient de la transition de phase entre de la glace d'eau amorphe et de la glace d'eau cristalline .
HISTOIRE DES COMETES
CHINE:
La plus ancienne observation de comète rapportée date de 1059 av. JC. Elle fut réalisée par un astrologue de la cour de CHINE.
Au cours des deux millénaires suivants les chinois cataloguèrent fidèlement les mouvements des comètes.
Au XI ème siècle ils avaient rassemblés quelques 600 observations et ils avaient consigné que les queues des comètes pointent toujours dans la direction opposée au soleil.
Pour les Chinois, les comètes étaient des "étoiles balais" qui étaient censées en raison de leur forme évasée balayer le vieux pour faire place au neuf.GRECE :
Un couplet d'HOMERE écrit vers 900 av. JC : "l'astre rouge dont la chevelure flamboyante sème la maladie la peste et la guerre " en effet pour les Grecs les comètes étaient des présages de mauvais augures.
Au IV ème siècle av. JC ARISTOTE proposa que les comètes étaient une perturbation atmosphérique causée par les émanations de la Terre dans la région de feux qui était censée entourer la planète.ROME:
Au I er siècle après JC SENEQUE tuteur et conseiller de l'empereur NERON constata que les comètes avaient des mouvements ressemblant à ceux des planètes et ainsi ne devaient se situer dans l'atmosphère mais peupler des régions plus lointaines de l'espace.EUROPE DU NORD:
En 1577 un astronome Danois nommé TICHO BRAHE fit l'étude pendant trois mois d'une comète particulièrement brillante qui illumina le ciel d'Europe.
En relevant scrupuleusement sa trajectoire BRAHE réalisa que si cette comète était située dans l'atmosphère terrestre, elle apparaîtrait à des positions différentes ( sur le fond des étoiles lointaines) suivant les lieux d'observations.(Effet de parallaxe)
Il compara avec les relevés de ses collègues astronomes disséminés à travers l'Europe et il constata la faible parallaxe, il en conclut que ces astres voyageaient à une distance éloignée de la Terre au moins quatre fois la distance Terre Lune.ANGLETERRE:
En 1650 un groupe d'astronomes Anglais (astronomes physiciens et chimistes) se réunissaient hebdomadairement pour discuter de sujets d'intérêt général. Ils se firent attribuer en 1660 une charte royale pour constituer la Royal Society ils débattirent entre autres des mouvements cométaires et de l'analyse de BRAHE. Parmi ceux-ci un certain EDMOND HALLEY qui à l'âge de 19 ans découvrit des erreurs sur les positions des planètes Jupiter et Saturne et qui publia une carte de la position des étoiles en 1678.
Dans les années 1680 HALLEY et ses collègues WREN et HOOKE commencèrent à vouloir résoudre les subtilités des lois mathématiques régissant les mouvements planétaires et établis globalement par KEPLER 80 ans avant. Ils émirent l'hypothèse que la gravité du soleil agissait sur les planètes et par extension sur les comètes et diminuait avec la distance d'un facteur au carre (si on doublait la distance, la force d'attraction était divisée par quatre et si l' on triplait la distance la force était divisé par neuf). Les trois hommes ne purent résoudre ce problème et HALLEY demanda à NEWTON si la gravité pouvait être décrite par cette loi, NEWTON lui confirma que c'était le cas et qu'il l'avait démontrée 17 ans avant mais qu'il avait égaré les documents. Au cours des trois années suivantes, HALLEY finança les nouveaux calculs de NEWTON et la publication de "PHILOSOPHIAE NATURALIS PRINCIPIA MATHEMATICA". Dans cet ouvrage NEWTON s' appuie sur les lois de mouvements planétaires de KEPLER pour démontrer les trajectoires paraboliques des planètes et les orbites très elliptiques des comètes.
Suite à ces résultats et à l'observation de la comète de 1682 dont la trajectoire et le périhélie avaient été minutieusement établis par les astronomes Européens de l'époque HALLEY simplifia les orbites elliptiques longues et fastidieuses de calcul par des orbites paraboliques et il constata de ce fait que les comètes de 1607 & 1531 avaient des orbites presque identiques. En 1695 HALLEY écrivit à NEWTON qu'il pensait que les trois comètes devaient certainement n'en faire qu'une elles avaient en effet la même orbite rétrograde et se succédaient à 75 ans d'intervalle. Il présenta ses découvertes en 1696. Dans les années qui suivirent il examina de près les orbites de 24 comètes s'étant succédées entre 1337 & 1698.
Il publia en 1705 "SYNOPSYS DE L'ASTRONOMIE DES COMETES" dans lequel il expliqua entre autres choses les dérives de temps du passage de sa comète à des intervalles voisins de 75 ans d'après lui ceci était dû aux perturbations gravitationnelles des planètes géantes Jupiter et Saturne. Il prédit que le prochain retour de la comète aurait lieu en 1758. Malheureusement, il mourut en 1748.
EPOQUE MODERNE:
En 1632 le savant Français RENE DESCARTES suggéra que le soleil et son cortège de planètes soient formés par contraction d'une nébuleuse en rotation, puis agglomération des poussières et des gaz qui la constituait, les comètes étaient le résidu d'étoiles mortes et étaient plus denses que les planètes.
En 1755 le philosophe Allemand EMMANUEL KANT fut séduit par la conception cartésienne et fut un des premiers à postuler que le système solaire se serait formé à partir d'un nuage de matière interstellaire (matière primitive) dont les régions périphériques (et non des étoiles mortes )auraient engendré les comètes.
En 1758 le savant Français ALEXIS CLAUDE CLAIRAUT trouva que la comète d'Halley à cause de perturbations dues à Jupiter reviendrait en avril 1759. En fait la comète revint à son périhélie le 12 Mars 1759.
En 1796 un autre cartésien le Français PIERRE-SIMON DE LAPLACE suggéra qu'en se contractant la nébuleuse Solaire avait accéléré sa vitesse de rotation et de ce fait avait rejeté plusieurs anneaux de poussières qui par accrétion auraient formés les planètes et leurs satellites. Il ne fit entrer les comètes dans cette théorie qu'en 1813 après avoir étudié les changements d'orbites cométaires subis par la comète de Lexell en 1767 et 1779 à cause de son passage près de la planète Jupiter. Il suggéra alors que la planète géante avait transformé l'orbite d'origine de nombreuses comètes les confinant ainsi sur des orbites plus basses dans le système Solaire.(Le travail de LAPLACE est à l'origine de la distinction faite aujourd'hui entre les comètes à courtes et longues périodes. Les premières effectuant leur révolution en moins de 30 ans se comportant comme des planètes la majorité ont un aphélie au niveau de Jupiter et tournent dans le même sens que les planètes. La comète d'Halley est l'une des 5 exceptions. La comète connue de plus courte période est celle d'Encke son périhélie est intérieur à l'orbite de Mercure et son aphélie se situe entre Mars et Jupiter. Les deuxièmes s'aventurent dans le système solaire depuis un aphélie distant de 8 000 Milliards de km)
En 1800 l'astronome Allemand JOHAN FRANZ ENCKE calcula avec précision l'orbite de la comète qui porte son nom en faisant le tri de toutes les contraintes gravitationnelles subies par la comète mais ses calculs se révélèrent toujours faux, la comète prenait environ deux heures et demie de retard à son passage au périhélie.
En 1835 un mathématicien Allemand FRIEDRICH WILHELM BESSEL constatant qu'à l'approche du périhélie une comète faisait jaillir de puissants jets de matière ceux-ci pouvaient faire office de fusées et de ce fait ralentir ou accélérer la comète et ainsi modifier son orbite. En 1855 l'astronome Russe FEDOR BREDIKHIN classa les queues des comètes en trois grandes catégories. Celles de type I rectilignes. Celles de type II & III fortement incurvées. BREDIKHIN émit l'hypothèse qu'une force venant du soleil chassait différenciellement les molécules.
En 1863 l'Américain HUBERT NEWTON établit le lien existant entre les pluies de météorites et les orbites cométaires (Leonides).
En 1866 l'Italien GIOVANNI SCHIAPARELLI montra que les météorites "Perséeides" apparaissant au mois d'août parcourent des orbites semblables à celle de la comète SWIF TUTTLE. En 1867 il démontra que les "Leonides" sont sur l'orbite de TEMPEL TUTTLE.
En 1900 le chimiste Suédois SVANTE ARRHENIUS se fondant sur les travaux de KEPLER et du physicien Ecossais JAMES CLERK MAXWELL avança que la lumière du soleil exerçait une pression suffisamment forte pour contraindre les particules microscopiques des comètes à se déployer à l'opposé du soleil.
En 1907 lors du passage de la comète Morehouse le physicien Anglais ARTHUR STANLEY EDDINGTON constata après avoir étudié des photos de la comète que celle-ci était secouée périodiquement par de fortes explosions qui transféraient rapidement dans sa queue de grandes quantités de matières. Il calcula les vitesses mises en jeu et il réalisa que cette matière devait être propulsée par une force plus puissante que la simple pression solaire.
En 1950 l'astronome Hollandais JAN OORT postula l'existence du réservoir contenant des milliards de comètes situés entre 50 000 et 100 000 UA. Ces comètes étaient gravitationnellement liées au soleil mais suivaient des orbites si gigantesques que leur révolution demandait plusieurs millions d'années. Dans sa théorie, les comètes sont nées dans la ceinture des astéroïdes et elles ont été expulsées par la gravité des planètes massives. Les comètes sont perturbées à une fréquence d'environ 100 000 ans par une étoile voisine et elles parviennent au bout de 10 000 000 d'années dans la périphérie du soleil où elles subissent l'attraction de Jupiter qui les place sur des orbites à longues ou courtes périodes.
En 1950 un autre astronome Américain FRED WHIPLE développa la théorie "de la boule de neige sale", selon laquelle une comète est un conglomérat d'eau gelée, d'ammoniac, de méthane, de dioxyde de carbone et de cyanide d'hydrogène, résidus du système solaire primitif fabriqué dans les profondeurs glacées de l'espace. Ce conglomérat glacé peu conducteur de la chaleur s'échauffe irrégulièrement en s'approchant du soleil et s'évapore épisodiquement pour donner naissance à une coma et à des giclées de gaz visibles de la terre. Ses queues s'amenuisent quand la comète repart vers son aphélie dès que la température devient trop basse pour permettre une évaporation. D'après ce modèle, une comète survit très longtemps à ses passages répétés auprès du soleil, car la majeure partie de la vie d'une comète se déroule dans l'espace lointain glacé. Deux points obscurs existent dans la théorie ci-dessus le premier concernant la présence de méthane gaz très volatil qui n'aurait pas survécu à des passages successifs répétés de la comète près du soleil.
Ce sont deux astronomes Belges ARMAND DELSEMME et POL SWINGS qui imaginèrent un réseau tridimensionnel de l'eau gelée qui réalise de petits pièges pour les molécules de méthane. Le deuxième point concerne le mécanisme de la création des queues rectilignes. C'est l'astrophysicien Allemand LUDWIG BIERMANN qui fit l'hypothèse que la force capable d'évacuer une queue sur des distances allant jusqu'à 80 millions de km était un vent solaire de protons et d'électrons voyageant à 1 500 000 km/h qui évacuait les particules chargées de la comète pour former une queue ionique.
En 1964 BIERMANN fit le raisonnement que si la matière constitutive des comètes était principalement de l'eau le rayonnement ultra violet du soleil dissocierait les molécules d'eau de la coma en atome d'hydrogène et en molécule d'hydroxyle (OH). Les moyens modernes d'observations satellites et spectrographie ont confirmé cette hypothèse.
En 1951 L'astronome Américain GERARD KUIPER suggéra l'existence d'un réservoir de comètes plus proche de nous. KUIPER accepta l'idée émise à cette date que le soleil en début de vie serait passé par une phase "T TAURI" qui aurait duré quelques dizaines de millions d'années, le soleil naissant aurait brillé dix fois plus que maintenant. KUIPER spécula que l'accroissement de température aurait vaporisé les gaz primordiaux qui existaient au centre du système et les auraient rejetés à des distances d'environ 35 à 50 UA juste au delà de l'orbite de Neptune où les températures sont suffisamment basses pour permettre à ces gaz de se condenser en noyaux cométaires. Cette idée vient d'être vérifiée par des calculs effectués par des ordinateurs.
EXPLORATION DE LA COMETE DE HALLEY
1 HISTOIRE:
La comète d'HALLEY fut mentionnée pour la première fois en -240 avant JC.
L'Anglais EDMOND HALLEY aidé du mathématicien NEWTON ( voir histoire des comètes) découvrit le caractère périodique des comètes.
Il prédit son retour en 1758. Celle-ci fut effectivement repérée en décembre 1758 par un Astronome amateur de DRESDE: JOHAN PALISH. Elle est la plus célèbre des comètes, qui réapparaît tous les soixante-seize ans. Son passage a été consigné à trente reprises entre 240 av. J.-C. et 1986.
Sa prochaine apparition est prévue pour 2061. Les dates auxquelles la comète est visible de la Terre correspondent au moment où elle atteint sa périhélie, le point de son orbite le plus proche du soleil.
Son apparition en 1066 est restée célèbre par l'interprétation qui en fut faite ultérieurement : présage favorable pour le Normand Guillaume, et signe néfaste pour le roi anglais Harold au moment de la bataille d'Hastings. La tapisserie de Bayeux témoigne du passage de la comète cette année-là.
Il y avait trois théories sur la trajectoire des comètes : elles se déplaçaient en ligne droite, elles décrivaient des paraboles très pointues ou des ellipses très allongées.
Alors que l'on pensait que la plupart des comètes avaient une orbite parabolique, Halley démontra que la théorie de l'ellipse convenait aux observations de la comète de 1682 ainsi qu'aux positions de la comète en 1456, 1531 et 1607. Halley fut le premier à émettre l'hypothèse que toutes ces apparitions correspondaient en fait au même corps céleste. En outre, en faisant intervenir l'effet gravitationnel de Jupiter et de Saturne, Halley fut capable de prévoir que la comète réapparaîtrait en 1759.2 EXPLORATION:
La planification des missions d'exploration de la comète d'HALLEY put avoir lieu grâce aux travaux de FRIEDRISH BESSEL en 1835 et aux photographies de la comète prises en 1910.
Trois missions différentes eurent lieu pour aller explorer la comète:
L'Agence Spatiale Européenne a lancé le 2 juillet 1985 la sonde GIOTTO (du nom du peintre ayant représenté la comète sur le tableau "l'adoration des mages" à Padoue). Poids de 750kg.
L'URSS a expédié deux sondes VEGA 1 & VEGA 2. POIDS 2000kg.
Le Japon a expédié deux sondes SAKIGAKE & SUISI. Poids 140kg
Les 6 et 9 Mars 1986 les sondes Soviétiques ont pu photographier pour la première fois un noyau cométaire et le localiser précisément (permettant de ce fait les ultimes corrections de trajectoire de GIOTTO).Ces deux sondes grâce à leur stabilisation trois axes, une caméra de télévision, deux spectromètres optiques ont pu démontrer définitivement la conception des comètes. Ces deux sondes sont respectivement passées à 9000 km VEGA 1 le 6 Mars et 8000km VEGA 2 le 9 Mars.
Les 8 et 11 Mars les deux sondes Japonaises sont passées à 145 800km. Le 14 Mars la sonde GIOTTO a pu grâce à son passage rapproché et à son spectromètre de masse analyser la composition des gaz s'échappant du noyau et confirmer de ce fait la théorie de "boule de neige sale"
Giotto passa à 596 km de la comète à une vitesse relative de 70 km/h à 00 h 03 min 02 s le matin du 14 mars 1986. Elle envoya des images inédites d'un noyau boutonneux, à peu près deux fois plus long que large, émettant de violents jets de gaz du côté du noyau chauffé par le soleil. Le noyau a une forme de cacahuète de dimensions 16 ×8,2×7,5 km. La comète est donc plus petite que l'astéroïde Gaspra, et que Phobos et Déimos, les satellites de Mars.3 DONNEES:
CARRACTERISTIQUES:
Aphélie: 35UA
Périhélie: 0.59UA
Période: 76 ans
Rotation sur elle-même 1 tour tous les 52H
Longueur du noyau: 15km
Largeur du noyau: 8km
Vitesse d'éjection des gaz: 2900 km/h
La structure de surface est irrégulière lisse et vallonnée ce qui laisse supposer que le noyau s'est formé par agglomération de corps plus petits.
La surface est aussi sombre que la suie et ne réfléchit que 4% de la lumière reçue.
Les mesures spectrographiques ont indiqué une température de surface de 77° soit 40 à 60 degrés de trop pour que la surface soit composée de glace en évaporation. Les spécialistes ont donc conclu que la comète possède une croûte de matériaux non volatils. Ceci permettant d'expliquer pourquoi les jets cométaires jaillissent aussi irrégulièrement de la surface.
GIOTTO a montré que les jets de gaz sont actifs sur environ 10% de la surface de la comète principalement du coté du soleil. La masse éjectée est d'environ 15 à 20 tonnes par seconde. La comète passant la majeure partie de son temps loin du soleil elle pourrait subsister environ 50 000 ans.
Malheureusement après, son passage au périhélie les télescopes ont pu détecter en 1992 une scission du noyau.
On pense que le noyau de la comète est aussi vieux que le système solaire (environ 4,6 milliards d'années) et qu'il s'est formé par un système d'amalgame, vers le bord extérieur du système solaire, à peu près au même moment et au même endroit que les autres planètes.
Les perturbations créées par les planètes ont placé la comète nouvellement formée sur des orbites de plus en plus longues, jusqu'à ce que l'aphélie (distance maximum au soleil) soit devenue si importante que les perturbations dues aux étoiles individuelles, et au disque de la galaxie ou aux nuages de gaz interstellaires, arrondissent l'orbite et la placent dans le nuage d'Oort, un vaste amas quasi sphérique de comètes, supposé résider à mi-chemin entre les planètes les plus lointaines et l'étoile la plus proche.
La comète tournait lentement autour du Soleil avec une période orbitale de plusieurs millions d'années quand d'autres perturbations la projetèrent sur une orbite à faible périhélie, la ramenant sous l'influence gravitationnelle de Jupiter jusqu'à son orbite actuelle de courte période.
À cause de la perte de cent millions de tonnes de poussière et de glace pendant chaque passage à la périhélie, le temps qui lui reste à vivre est maintenant compté.
On ne sait pas encore quelle sera sa fin; de nombreuses comètes ayant des orbites similaires finissent leur existence par une collision avec le Soleil, alors que d'autres quittent le système solaire.
Quelques-unes s'écrasent sur des planètes, parfois sur la Terre. La collision des objets cosmiques avec la Terre a des liens profonds, non seulement avec les origines et l'évolution de la vie, mais aussi sur la formation et l'évolution à long terme de toutes les planètes du système solaire.4 HALLEY:
Halley, Edmund (1656-1742), astronome britannique, qui fut le premier à calculer l'orbite d'une comète. Il naquit à Londres et fit ses études à Oxford. Membre de la Royal Society en 1678, auteur d'un catalogue d'étoiles australes, il soutint Isaac Newton pendant la rédaction du livre qui est considéré comme fondateur de la science moderne, les Principia mathematica, et en finança la publication, en 1687.
Le traité le plus important de Halley fut l'Astronomiae cometicae Synopsis (Synopsis d'astronomie des comètes), commencé en 1682 et publié en 1705. Dans cette œuvre, Halley applique les lois du mouvement de Newton à toutes les données disponibles sur les comètes, montrant que les comètes aperçues en 1531, 1607 et 1682 n'étaient qu'un seul et même objet céleste, suivant une trajectoire que l'on pouvait calculer d'après les lois des Principia.
Il démontra ensuite que les comètes se déplaçaient suivant des orbites elliptiques dont le Soleil est un foyer. En tenant compte des perturbations de Jupiter, il annonça le retour de la comète de 1682 pour décembre 1758. Une telle périodicité d'à peu près soixante-quinze ans validait la théorie suivant laquelle les comètes faisaient partie du Système solaire. La comète réapparut effectivement à la date prévue et reçut alors le nom de comète de Halley.
Succédant à Flamsteed comme astronome du Roi en 1720, Halley entama l'étude des mouvements de la Lune sur une période de dix-huit ans (cycle de Saros), qui est la période de révolution de la ligne des points nodaux lunaires. Ses intérêts ne s'arrêtaient pas à l'astronomie, puisqu'il contribua aussi largement à la géodésie, à la physique, aux mathématiques et à l'archéologie de son temps.LA COMETE DE HALLE-BOPP :
La comète HALLE-BOPP( C / 1995 O1) a été découverte le 23 Juillet 1995 par deux astronomes amateurs Alan HALE et Thomas BOPP.
Elle était alors située à 6.5 UA (6.5 x 150 millions de km) et elle brillait déjà 200 fois plus que la comète Halley à distance égale.
En Avril 1996 le télescope spatial Hubble permit d'évaluer la grosseur du noyau de la comète a un peu plus de 40 km. Cette valeur fut confirmée au périhélie par le satellite SOHO qui grâce à un de ses instruments observant dans l'ultraviolet permit de déterminer la quantité d'eau transformée en vapeur et éjectée par seconde du noyau cométaire ( environ 600 tonnes ).
Sa chevelure au maximum de son développement a atteint 1 million de km et l'a rendue aisément visible à l'œil nu ( en réalité, SOHO a démontré que l'atmosphère d'hydrogène de la comète s'est étendue à une sphère de 100 millions de km.
La distance minimum d'approche de la Terre a été de 197 millions de km. La queue de poussière était alimentée par des jets de vapeur éjectés à une vitesse de 350 m/s. et ces dernières sont dorénavant satellisées sur l'orbite cométaire. La queue de plasma était située à l'opposé du soleil et emportée par le vent solaire à une vitesse de 500 km/s. Une troisième queue est apparue fin Avril 1997 composée d'atomes de sodium accélérés par les photons du soleil à une vitesse de 100km/s (mécanisme de fluorescence)
Aux environs du 1er Avril 1997 la comète était précédée d'ondes de lumière qui furent expliquées par l'expulsion d'un puissant jet de vapeur qui réalisait une sorte de spirale autour de la comète en rotation ( à la façon d'un arroseur rotatif de pelouse) mais comme le jet n'était actif que du coté du soleil les vagues ne se situaient qu'à l'avant de la comète. De ce phénomène, les astronomes ont déduit la période de rotation qui est de 11 heures et demie.
La comète HALLE-BOPP n'arrive pas directement du nuage d'Oort, car sa période serait infiniment plus longue. Au cours des derniers milliers d'années, sa période a dû être raccourcie par attraction universelle.
La période de l'orbite de la comète à sa découverte était de 4200 ans mais lors de son passage à proximité de Jupiter ( 0.77 UA) ce dernier a ramené la période de cette dernière à 2550 ans et son aphélie n'est plus qu'à 560 UA.
LA COMETE HYAKUTAKE :
La comète HYAKUTAKE (C / 1996 B2)a été découverte le 30 Janvier 1996 par un astronome amateur Japonais Yugi Hyakutake.
Le 25 Mars 1996 elle frôle la Terre à 15 millions de km. Son diamètre exact a pu être mesuré par observation radar et ce dernier est de 4 km.
Les astronomes ont pu mesurer au passage de son périhélie des petits fragments de 40 m de diamètre se détacher du noyau cométaire. La comète tourne sur elle même en un peu plus de 6 heures.
La période de l'orbite de la comète à sa découverte était de 9000 ans .
