En un siècle, la connaissance du système solaire a progressé bien plus vite qu'au cours de toute l'histoire antérieure de l'humanité.
Peu à peu, à la fois grâce à des calculs et des observations, les hommes ont réussi à se représenter le système solaire et à comprendre son fonctionnement.
Notre Terre n'est qu'une infime partie d'un gigantesque Tout.
Le Soleil est une étoile autour de laquelle gravitent 9 planètes et des centaines de milliers d'astéroïdes et de comètes. Tous ces corps célestes, pris dans la sphère d'influence gravitationnelle du Soleil constituent le système solaire.
Le plan écliptique
Contrairement à ce que croyaient les savants de l'Antiquité et du Moyen-Age, la Terre n'occupe pas une position centrale dans l'Univers : elle n'est que l'une des 9 planètes du système solaire.
Toutes ces planètes sont situées dans le même plan, appelé plan de l'écliptique, sauf Pluton dont l'orbite est inclinée de 17° par rapport à ce plan.
Toutes tournent dans le même sens autour du Soleil, et toutes, à l'exception de Vénus, tournent sur elles-mêmes dans ce même sens selon un axe proche de la verticale.
Cette constante témoigne de la rotation du nuage primordial et des embryons de planètes tournant autour du Soleil naissant.
Les planètes
Alors que Mercure, Vénus, la Terre et Mars constituent de petits globes rocheux, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont de gigantesques sphères gazeuses sur lesquelles il est impossible de poser une sonde quelconque.
Pluton fait encore une fois figure d'exception. Elle s'apparente plutôt aux planètes rocheuses, mais s'étant formée loin du Soleil, elle contient de grandes quantités de glace, ce qui la rapproche des comètes.
Les planètes sont toutes escortées de satellites naturels, à l'exception de Mercure et de Vénus.
La Lune est l'unique satellite de la Terre.
Mars a capturé Phobos et Deimos, 2 petits astéroïdes de quelques kilomètres de diamètre.
Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune possèdent une véritable collection de satellites de toutes tailles, sans compter les milliards de blocs de roche et de glace qui constituent les anneaux de Saturne.
Les planètes visibles à l'oeil nu
Les planètes visibles à l'oeil nu sont connues depuis l'Antiquité. Les Anciens connaissaient Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne.
Voici les 5 planètes visibles à l'oeil nu, telles qu'elles sont apparues dans le ciel du 4 Mai 2000.
(La planète rouge, située à l'ouest de la carte, est Mars)
Voici les 5 planètes visibles à l'oeil nu, telles qu'elles sont apparues dans le ciel du 20 avril 2002.
En cette année 2002, entre le 20 avril et le 15 mai, les 5 planètes ont offert un spectacle éblouissant. En effet, un alignement des 5 planètes visibles à l'oeil nu est plutôt rare ; il nous faudra attendre plusieurs décennies avant de revoir un tel spectacle.
Le diaporama ci-dessous va vous montrer les 5 planètes telles qu'elles sont apparues dans le ciel entre le 20 avril et le 15 mai 2002.
Uranus fut la première planète découverte grâce au télescope. William Herschel, un astronome anglais, la vit pour la première fois le 13 mars 1781. De nos jours, on la connaît mieux depuis son survol par la sonde Voyager 2 en 1986.
Les planètes découvertes par le calcul
L'existence et la position de Neptune ont été déduites uniquement par les calculs de deux astronomes, un Anglais, John Couch Adams, et un Français, Urbain Le Verrier, au milieu du XIXème siècle. Ils avaient observé de petites irrégularités dans le mouvement d'Uranus et en avaient déduit qu'une planète inconnue venait perturber la révolution d'Uranus. Ils ont analysé ces irrégularités et ont calculé la position de la planète perturbatrice.
Le Verrier calcula que la planète hypothétique se trouvait entre 35 et 37,9 fois la distance entre la Terre et le soleil.
Un astronome allemand,Johann Gottfried Galle, le 23 septembre 1846, a effectivement observé Neptune, à la position prédite.
La plus éloignée des planêtes du système solaire, Pluton, n'a été découverte que le 18 février 1930, par un astronome américain, Clyde Tombaugh.
Son existence avait toutefois été établie dès 1915 par un Percival Lowell qui l'avait calculée en remarquant des irrégularités dans les orbites d'Uranus et de Neptune.
Une dixième planète ?
Pendant un moment, on a pensé qu'il devait exister une dixième planète dans le système solaire, entre Mercure et le Soleil, car on avait constaté des irrégularités dans le mouvement de Mercure.
En effet, Le Verrier, en 1859, avait remarqué que la périhélie de Mercure avançait de 38" par siècle de plus que la normale.
De nombreuses solutions furent proposées :
- Vénus avait une masse supérieure de 10% par rapport à ce qu'on pensait
- Une autre planète se trouvait à l'intérieur de l'orbite de Mercure
- Le soleil était plus aplati aux pôle que ce que l'on pensait
- Mercure avait un satellite
- La loi de Newton sur l'attraction universelle était incorrecte
Cette dernière possibilité supposait qu'on pouvait remplacer 1/d2 par 1/dp, avec p=2+ pour quelques très petits nombres.
En 1882, l'avance de la périhélie était passée à 43" par siècle.
A partir de 1911, Einstein avait réalisé l'importance de ces observations astronomiques par rapport à ses théories. Il travailla avec Freundlich pour effectuer les mesures de l'orbite de Mercure afin d'étayer sa théorie de la relativité générale.
Freundlich confirma l'avance de 43" par siècle en 1913.
Einstein appliqua sa théorie de la gravitation et découvrit que l'avance de 43" par siècle pouvait être expliquée sans chercher un satellite à Mercure ou toute autre hypothèse.
Einstein publia le champ d'équations de la gravitation qui donne le champ correct des équations de la relativité générale.
La courbure de la lumière et l'avance de la périhélie de Mercure restèrent conformes aux calculs qu'Einstein avait effectué une semaine auparavant.
C'est ainsi que la théorie de la relativité générale, qu'Albert Einstein publia en 1916, explique les irrégularités dans la révolution de Mercure.
La mécanique du système solaire
Les planètes et le Soleil se sont formés dans un nuage de gaz en rotation. Elles ont conservé ce mouvement dans l'espace depuis leur naissance. Les planètes sont attirées par le Soleil, qui exerce sur elles une force appelée "gravitation". C'est autour du centre de gravité du système solaire, qui se trouve approximativement au centre du Soleil, que tournent les planètes.
Les astéroïdes et les comètes
Le système solaire ne se limite pas aux planètes principales et à leurs satellites. D'innombrables petits corps gravitent autour de l'astre du jour. On les classe en 2 catégories : les astéroïdes et les comètes.
Les premiers sont des astres rocheux, regroupés en majorité sur une sorte d'anneau appelé "ceinture d'astéroïdes" et situé entre Mars et Jupiter. Le plus gros d'entre eux, Cérès, mesure 800 km de diamètre tandis que les plus petits n'excèdent pas quelques dizaines de mètres.
Les comètes sont d'autres petits corps qui, à la différence des astéroïdes, sont toujours composés de glace et de poussières. On les classe en 2 catégories : les comètes périodiques et les comètes apériodiques.
Les comètes périodiques tournent autour du Soleil sur des orbites elliptiques très allongées qui les conduisent altenativement très loin, puis très près du Soleil. On les qualifie de périodiques parce qu'elles reviennent régulièrement. La comète de Halley, par exemple, revient tous les 76 ans.
Le système solaire est vide
Malgré le nombre considérable d'objets constituant le système solaire, celui-ci est quasiment vide.
Le Soleil représente 99,8% de sa masse totale, les 9 planètes 0,14% et le reste, soit 0,06% revient aux comètes et aux astéroïdes.
La Terre ne pèse pas bien lourd dansce décompte : elle est 318 fois moins massive que Jupiter, qui elle-même ne vaut que 1/1000ème de la masse du Soleil.
L'impression de vide dans le système solaire est confirmée lorsque l'on mesure les distances. Ainsi Saturne se trouve en moyenne à 1,4 milliards de kilomètres, soit environ à 9,54 ua (unités astronomiques) du Soleil.
Les limites du système solaire
A partir de 1992, l'observation du système solaire au-delà de Pluton a révélé une foule de petits astres glacés, baptisés "objets transneptuniens". Les plus gros d'entre eux mesurent environ 200 km de diamètre.
Eloignés du Soleil de 35 à 45 ua, ils constituent les premières preuves de l'existence de la "ceinture de Kuiper", sorte d'anneau d'où proviendraient les comètes à courtes périodes, c'est à dire celles qui bouclent leur parcours en moins de 200 ans.
Beaucoup plus loin, aux environs de 50 000 ua, se dessinent les contours d'un nuage qui englobe tout le système solaire. Pour certains astronomes, ce "nuage de Oort" constituerait l'ultime frontière du système solaire.
Les sondes Voyager 1 et Pioneer 10, qui ont dépassé l'orbite de Pluton, sont encore loin d'avoir rencontré cette limite.
L'observation par télescope
De nos jours, on peut observer les planètes du système solaire grâce à des télescopes installés dans des observatoires au sol.
Des télescopes peuvent également être embarqués à bord de satellites artificiels en orbites autour de la Terre.
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En 1882, l'avance de la périhélie était passée à 43" par siècle.
A partir de 1911, Einstein avait réalisé l'importance de ces observations astronomiques par rapport à ses théories. Il travailla avec Freundlich pour effectuer les mesures de l'orbite de Mercure afin d'étayer sa théorie de la relativité générale.
Freundlich confirma l'avance de 43" par siècle en 1913.
Einstein appliqua sa théorie de la gravitation et découvrit que l'avance de 43" par siècle pouvait être expliquée sans chercher un satellite à Mercure ou toute autre hypothèse.
Einstein publia le champ d'équations de la gravitation qui donne le champ correct des équations de la relativité générale.
La courbure de la lumière et l'avance de la périhélie de Mercure restèrent conformes aux calculs qu'Einstein avait effectué une semaine auparavant.
C'est ainsi que la théorie de la relativité générale, qu'Albert Einstein publia en 1916, explique les irrégularités dans la révolution de Mercure.
La mécanique du système solaire
Les planètes et le Soleil se sont formés dans un nuage de gaz en rotation. Elles ont conservé ce mouvement dans l'espace depuis leur naissance. Les planètes sont attirées par le Soleil, qui exerce sur elles une force appelée "gravitation". C'est autour du centre de gravité du système solaire, qui se trouve approximativement au centre du Soleil, que tournent les planètes.
Les astéroïdes et les comètes
Le système solaire ne se limite pas aux planètes principales et à leurs satellites. D'innombrables petits corps gravitent autour de l'astre du jour. On les classe en 2 catégories : les astéroïdes et les comètes.
Les premiers sont des astres rocheux, regroupés en majorité sur une sorte d'anneau appelé "ceinture d'astéroïdes" et situé entre Mars et Jupiter. Le plus gros d'entre eux, Cérès, mesure 800 km de diamètre tandis que les plus petits n'excèdent pas quelques dizaines de mètres.
Les comètes sont d'autres petits corps qui, à la différence des astéroïdes, sont toujours composés de glace et de poussières. On les classe en 2 catégories : les comètes périodiques et les comètes apériodiques.
Les comètes périodiques tournent autour du Soleil sur des orbites elliptiques très allongées qui les conduisent altenativement très loin, puis très près du Soleil. On les qualifie de périodiques parce qu'elles reviennent régulièrement. La comète de Halley, par exemple, revient tous les 76 ans.
Le système solaire est vide
Malgré le nombre considérable d'objets constituant le système solaire, celui-ci est quasiment vide.
Le Soleil représente 99,8% de sa masse totale, les 9 planètes 0,14% et le reste, soit 0,06% revient aux comètes et aux astéroïdes.
La Terre ne pèse pas bien lourd dansce décompte : elle est 318 fois moins massive que Jupiter, qui elle-même ne vaut que 1/1000ème de la masse du Soleil.
L'impression de vide dans le système solaire est confirmée lorsque l'on mesure les distances. Ainsi Saturne se trouve en moyenne à 1,4 milliards de kilomètres, soit environ à 9,54 ua (unités astronomiques) du Soleil.
Les limites du système solaire
A partir de 1992, l'observation du système solaire au-delà de Pluton a révélé une foule de petits astres glacés, baptisés "objets transneptuniens". Les plus gros d'entre eux mesurent environ 200 km de diamètre.
Eloignés du Soleil de 35 à 45 ua, ils constituent les premières preuves de l'existence de la "ceinture de Kuiper", sorte d'anneau d'où proviendraient les comètes à courtes périodes, c'est à dire celles qui bouclent leur parcours en moins de 200 ans.
Beaucoup plus loin, aux environs de 50 000 ua, se dessinent les contours d'un nuage qui englobe tout le système solaire. Pour certains astronomes, ce "nuage de Oort" constituerait l'ultime frontière du système solaire.
Les sondes Voyager 1 et Pioneer 10, qui ont dépassé l'orbite de Pluton, sont encore loin d'avoir rencontré cette limite.
L'observation par télescope
De nos jours, on peut observer les planètes du système solaire grâce à des télescopes installés dans des observatoires au sol.
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Des télescopes peuvent également être embarqués à bord de satellites artificiels en orbites autour de la Terre.
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