Le système solaire            


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Composition et structure du système solaire:

Le système solaire, constitué du Soleil, de la Terre,
de sept autres planètes, d'astéroïdes et des comètes est resté le seul connu jusqu'à la fin du XXe siècle. C'est pourquoi le terme système solaire suffit à le désigner.

Au centre se situe le Soleil, une étoile relativemment petite mais qui contient néanmoins 99,86% de la masse de tout le système. De par sa masse, l'intérieur du Soleil atteint une densité et une température telles que des réactions de fusion nucléaire peuvent se produire en son sein, dégageant de ce fait d'énormes quantités d'énergie. La plus grande partie de cette énergie est libérée dans l'espace sous forme de radiation électromagnétique, principalement sous forme de lumière visible. Le Soleil émet aussi un flux de particules chargées appelé le vent solaire. Ce vent solaire interagit fortement avec la magnétosphère des planètes et contribue à éjecter les gaz et poussières en dehors du sytème solaire.

Les planètes les plus proches du Soleil sont les planètes telluriques, petites, rocheuses et denses. En partant du Soleil, on trouve Mercure, Vénus, la Terre et Mars.

Il existe au-delà de Mars une ceinture d'astéroïdes composée de milliards de corps, dont la taille varie de quelques centimètres à plusieurs dizaines de kilomètres.

Ensuite, c'est le domaine des planètes géantes, gazeuses et peu denses: Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

Enfin Pluton, planète mineure la plus éloignée du Soleil, minuscule, solide et peu dense, avec une orbite très inclinée.  Pluton est déclassé en planète naine et se nomme 130340 Pluton suite à la décision de l'UAI le 24 août 2006 à Pragues.

Enfin, il existerait, encore plus loin que la ceinture de Kuiper et jusqu'à une distance de deux années lumière un énorme nuage sphérique, appelé nuage d'Oort, qui contiendrait des milliards de noyaux cométaires.

(source: Encyclopédie Wikipédia)

Pour en savoir plus:

Au cours des 4 derniers siècles, notre vision de l'Univers s'est transformée du tout au tout. Nous sommes passés d'un univers dont la Terre était le centre (géocentrique) à un univers avec le Soleil pour point central (héliocentrique) pour, finalement, aboutir à une conception moderne qui établit que le Soleil n'est, en fait, qu'une étoile parmi des milliards d'autres, se concentrant sur un bras spiral de la Voie Lactée, à une distance de 30 000 années-lumière du centre de notre Galaxie.

La nébuleuse solaire:

Il est couramment accepté que la formation du système solaire remonte à environ 4,6 milliards d'années. Il se forma à partir d'un gigantesque nuage de gaz appelé nébuleuse solaire. Cette dernière, tournant au départ très lentement, se condensa, puis acquérant de la vitesse, forma un disque.

Les matières migrant par gravité vers le centre du disque donnèrent naissance à un globe flou, dénommé "protosoleil". Au fur et à mesure que les matières se concentraient dans le protosolaire, ce dernier devint ainsi plus dense, sa température augmenta. Finalement, il fut si chaud que des réactions thermonucléaires se produisirent, donnant naissance au Soleil tel que nous le connaissons aujourd'hui.

L'accrétion:

Malgré le fait que certains détails restent inconnus à ce jour, il est couramment accepté que les corps du système solaire aient évolué via un processus appelé accrétion, au cours duquel de petites particules se concentrent progressivement par coalescence, pour donner naissance à un corps plus gros.

Ces mêmes petites particules deviennent de plus en plus massives, au fur et à mesure que les forces gravitationnelles les lient entre elles, au moment de la collision. Leur attraction gravitationnelle s'accroît proportionnellement à leur taille, leur permettant ainsi de retenir de plus en plus de matières. Au départ, le processus est relativement lent et les particules sont très petites (de la taille d'une poussière ou d'une particule de fumée), mais, très vite, le taux de croissance s'accélère. Les collisions sont alors plus violentes et les corps se brisent, puis se reforment à nouveau par accrétion. Les plus gros corps demeurant intacts sont les planètes que nous connaissons à l'heure actuelle.

Les astéroïdes:

Il y a 4 milliards d'années, de nombreux gros astéroïdes, ainsi que des planétésimaux (amas de roches et de glace), gravitant autour du Soleil, faisaient du système solaire un lieu très dangereux. Des collisions aux conséquences catastrophiques étaient bien plus fréquentes qu'elles ne le sont aujourd'hui. Celles-ci pourraient être à l'origine de phénomènes, difficilement explicables autrement, que l'on observe aujourd'hui dans le système solaire. Elles pourraient être responsables, entre autres, de la rotation rétrograde de Vénus, de l'inclinaison axiale d' Uranus et de la formation de la Lune.

Les matières rocheuses ayant survécu se concentrent principalement dans les ceintures d'astéroïdes et de Kuiper. Bon nombre de ces objets sont de forme irrégulière ; toutefois, certains corps, comme Cérès (467 km de diamètre), Pallas (263 km de diamètre) et Vesta (255 km de diamètre), sont assez massifs pour être sphériques sous l'effet de leur propre gravité, étant bien plus gros que de nombreux satellites en orbite autour des géantes gazeuses.

éclipse solaire.

La formation des planètes:

Lors de l'accrétion, l'énergie relâchée fait fondre la surface. De nombreux gros impacts maintiennent une certaine chaleur sur le corps, maintenant ainsi le centre en fusion, au fur et à mesure que le corps grossit. La désintégration des matières radioactives génère également de l'énergie, qui contribue au réchauffement ultérieur du corps.

Dans un corps en fusion, les matières denses se déplacent vers le centre, formant le noyau. Les matières légères flottent au-dessus. Certaines de ces matières se solidifient ou cristallisent et flottent tels des icebergs sur un océan de roche fondue. Ce processus se dénomme différenciation, du fait que les matières se séparent en strates. Bon nombre de corps ne sont pas totalement différenciés, leurs constituants restant mélangés, car ils sont trop petits pour garder la chaleur très longtemps.

A la formation du système solaire, les différences de température, rencontrées dans ce dernier, conduisirent à des variations des quantités de certaines molécules. Par exemple, il fait trop chaud à proximité du Soleil pour que des composés volatils comme l'eau, l'ammoniac et le dioxyde de carbone se condensent. A cet endroit se sont formées les planètes rocheuses (silicatées).

La glace ne peut exister qu'au-delà de l'orbite de Jupiter. La quantité d'eau présente dans le système solaire signifie que les importantes masses et attractions gravitationnelles de ces planètes lointaines collectèrent et conservèrent de grandes quantités de matières (principalement l'hydrogène). Ce processus est à l'origine de la formation des géantes gazeuses.

Au fur et à mesure que les planètes prenaient de l'ampleur, balayant les gaz et les débris sur leur passage, il est vraisemblable qu'elles étaient accompagnées de leur propre nébuleuse, cette dernière se condensant en tournant autour de la planète pour finalement former un disque. Le phénomène d'accrétion à l'intérieur de ce disque conduisit à la formation des satellites des planètes externes. Tout porte à croire qu'un tel processus s'est réellement produit. La plupart des satellites des planètes externes possèdent des orbites circulaires situées dans le plan équatorial de la planète. Par ailleurs, la densité des satellites est inversement proportionnelle à leur distance de la planète, phénomène comparable à celui des planètes (les planètes peu denses sont éloignées du Soleil). Prenons comme exemple le cas de Jupiter : Io (3 530 kg m-3) et Europe (2 970 kg m-3) sont en grande partie rocheux, tandis que Ganymède (1 940 kg m-3) et Callisto (1 850 kg m-3) sont principalement composés de glace.

Jupiter le 14/02/2003 (image webcam de Eric Harant)

  Saturne le 24/02/2003 (image webcam de Eric Harant)

 

Caractéristiques des principales planètes et de leurs orbites:

 

Caractéristiques des planètes intérieures.

 

MERCURE

VENUS

TERRE

MARS

Masse réciproquea

6,023,600

408,524

328,900

3,098,710

Masseb (Terre=1)

0.0553

0.8149

1.0000

0.1074

Masseb (g)

3.303×1026

4.870×1027

5.976×1027

6.421×1026

Rayon équatorial (Terre=1)

0.382

0.949

1.000

0.532

Rayon équatorial (km)

2,439

6,051

6,378

3,393

Ellipticitéc

0.0

0.0

0.0034

0.0052

Densité moyenne (g/cm3)

5.43

5.25

5.52

3.95

Gravité à la surface équatoriale (m/s2)

3.78

8.60

9.78

3.72

Vitesse de libération équatoriale (km/s)

4.3

10.4

11.2

5.0

Période de rotation sidérale

58.65 jours

243.01 jours

23.9345 heures

24.6229 heures

Inclinaison de l'équateur / orbite

(2°)d

177°.3e

23°.45

25°

 

Saturne et ses anneaux.

 

 

 

 

 

Caractéristiques des planètes extérieures.

 

JUPITER

SATURNE

URANUS

NEPTUNE

PLUTON

Masse réciproquea

1,047.355

3,498.5

22,869

19,424

135,300,000

Masseb (Terre=1)

317.938

95.181

14.531

17.135

0.0022

Masseb (g)

1.900×1030

5.688×1029

8.684×1028

1.024×1029

1.29×1025

Rayon équatorialf (Terre=1)

11.209

9.449

4.007

3.883

0.180

Rayon équatorial (km)f

71,492

60,268

25,559

24,764

1,150

Ellipticitéc

0.0649

0.0980

0.0229

0.017

(0.0)

Densité moyenne (g/cm3)

1.33

0.69

1.29

1.64

2.03

Gravité à la surface équatoriale (m/s2)

22.88

9.05

7.77

11.0

0.4

Vitesse de libération équatoriale (km/s)

59.6

35.5

21.3

23.3

1.1

Période de rotation sidérale

9.841 heuresg

10.233 heuresh

17.9 heuresi

19.2 heuresj

6.3872 jours

Inclinaison de l'équateur/orbite

3°.12

26°.73

97°.86e

29°.6

122°.

 

aMasse du soleil divisée par la masse de la planète (incluant son atmosphère et ses satellites).
bMasse des satellites non inclue.
cL'ellipticité est égale à (Re-Rp)/Re, où Re et Rp sont respectivement les rayons équatorial et polaire de la planète.
dLes valeurs entre parenthèses comportent une incertitude de plus de 10 pour cent.
eD'après la convention IAU, le pole nord d'une planète est celui se trouvant au nord du plan elliptique ; par conséquent, Vénus et Uranus sont considérées comme ayant une rotation rétrograde.
fComme les planètes extérieures n'ont pas de surface solide, ces chiffres représentent le rayon à un niveau de pression de 1 bar dans leur atmosphère.
gLa période de rotation interne de Jupiter (System III) est de 9.925 heures.
hLa période de rotation interne de Saturne est de 10.675 heures.
iLa période de rotation interne d'Uranus est de 17.240 heures.
jLa période de rotation interne de Neptune est de 16.11 heures.

 

Caractéristiques des orbites planétaires

 

 

Distance moyenne au soleil

(AU)

(106 km)

 

Période sidérale

(années)

(jours)

Période synodique (jours)

Principale vitesse orbitale (km/s)

Excentricité orbitale

Inclinaison par rapport à l'écliptique (degrés)

MERCURE

0.3871

57.91

0.24085

87.969

115.88

47.89

0.2056

7.004

VENUS

0.7233

108.20

0.61521

224.701

583.92

35.03

0.0068

3.394

TERRE

1.0000

149.60

1.00004

365.256

-

29.79

0.0167

0.000

MARS

1.5237

227.94

1.88089

686.980

779.94

24.13

0.0934

1.850

JUPITER

5.2028

778.33

11.8623

4,332.71

398.88

13.06

0.0483

1.308

SATURNE

9.5388

1,426.98

29.458

10,759.5

378.09

9.64

0.0560

2.488

URANUS

19.1914

2,870.99

84.01

30,685

369.66

6.81

0.0461

0.774

NEPTUNE

30.0611

4,497.07

164.79

60,190

367.49

5.43

0.0097

1.774

PLUTON

39.5294

5,913.52

248.54

90,800

366.73

4.74

0.2482

17.148

 


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