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Le Système
solaire se compose du Soleil et de la multitude
des corps (planètes, astéroïdes,
comètes,
poussières...)
qui tournent autour de lui, dans le vide de l'espace. Ces corps, constitués
de matière
solide, que ce soit de roches (principalement des silicates) ou de glace
(majoritairement d'eau), sont très petits par rapport à l'étoile.
Quand ils ont une production interne d'énergie, elle est incomparablement
plus faible que celle du Soleil, et pour l'essentiel c'est à lui
qu'ils doivent l'énergie. Formés tous à peu près
à la même époque, c'est-à-dire il y a un peu
plus de 4,5 milliards d'années, les divers corps qui gravitent autour
du Soleil peuvent être considérés comme des sous-produits
de la formation de l'étoile.
L'époque
de la formation - Notre Soleil s'est formé comme les autres
étoiles par un processus d'abord de fractionnement d'une portion
de nuage interstellaire, puis d'accumulation
de matière sous l'effet
de la gravitation. Les planètes sont
issues pour leur part de l'accumulation secondaire de la matière
résiduelle qui entourait le Soleil lors de sa formation. Jusqu'ici,
les théories donnaient l'image d'un contexte relativement tranquille
de ce système, que l'on imaginait s'être bâti initialement
dans les tréfonds d'un obscur et froid nuage
de gaz et de poussières.
Mais la découverte dans des météorites
d'éléments issus de la
désintégration
de fer-60, un isotope qui ne peut être synthétisé que
dans le coeur des étoiles massives a confirmé,
en 2004, l'idée
(jusqu'ici émise seulement parmi d'autres possibilités) que
le Système solaire s'est formé bien plus certainement dans
un environnement violent, à proximité d'étoiles massives.
Ces
ogres
redoutables soufflaient dans l'espace autour d'elles divers éléments
qu'elles avaient synthétisés (dont le fer-60 décelé
dans les météorites, qui les a trahies). De plus, leur intense
rayonnement UV a dû aussi attaquer vigoureusement et éroder
la matière interstellaire environnante. Tout
était dès lors joué pour notre notre Système
solaire. En quelques dizaines de milliers, il a émergé
de ce que les astronomes appellent un EGG (= evaporating
gaseous globule), formé autour d'une concentration dense de
gaz et de poussières. Et cela a dû donner pour commencer un
spectacle très similaire à celui que nous offrent aujourd'hui,
par exemple, les plans rapprochés de de M 16
(nébuleuse de l'Aigle dans le Serpent) et
de M 20 (nébuleuse Trifide dans le Sagittaire).
Après quelques dizaines de milliers d'années, "l'oeuf", isolé
dans l'espace, et dans lequel avaient commencé à se former
les planètes autour d'un Soleil
encore embryonnaire a dû ressembler cette fois aux proplyds
que l'on observe dans M 42, (la Nébuleuse
d'Orion).
Le Soleil et chacun des corps gravitant autour
de lui ont suivi très tôt une évolution différente,
qui explique la diversité observée actuellement.
Facteurs
évolutifs - L'intérieur des corps a pu se structurer
(différentiation interne) ou pas, selon que la matière a
été suffisamment meuble pour permettre au matériaux
les plus lourds de se concentrer dans les régions centrales. La
surface a pu également être plus ou moins transformée
par des processus qui ont affectée les corps au long de leur histoire.
Le grand bombardement météoritique qui terminé la
phase de formation du Système solaire est le principal responsable
des cratères
observables à la surface des corps dépourvus d'atmosphère.
Le volcanisme sous des formes diverses, qui correspond à une évacuation
de l'énergie interne, a pour sa part rajeuni les surfaces, et parfois
gommé presque tous les cratères.
Ce qui assure la cohésion des corps
qui constituent le Système solaire c'est la force
de gravitation. Elle fait que que tous ces
objets, le Soleil compris, tourne autour du centre de masse de l'ensemble
du Système. Comme la masse du Soleil est
largement dominante, on ne commet pas un gros abus de langage en disant
que les planètes et les petits
corps tournent autour de lui. Leurs trajectoires, appelées orbites,
sont proches du cercle, pour les plus gros objets, mais souvent elliptique
pour les moins massifs d'entre eux. Le mouvement sur ces trajectoire s'appelle
le mouvement de révolution (à
ne pas confondre avec la rotation des corps
sur eux-mêmes).
En général,
les objets qui entourent le Soleil, et en tout
cas les plus massifs d'entre eux, parcourent des orbites dont les plans
sont assez proches. Pour la commodité, on a choisi pour plan de
référence le plan (à une époque
de référence) de l'orbite de la Terre
ou écliptique, par rapport auquel on
pourra définir l'orientation ou inclinaison
des autres plans.
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La ceinture
des glaces
La
logique qui préside aux orbites dans les régions internes
du Système solaire n'est plus aussi exacte à sa périphérie.
Cette ceinture des glaces est peuplée d'objets de petites dimensions
qui peuvent se répartir en deux groupes selon leurs orbites : ceux
qui restent proches du plan de l'écliptique, forment la Ceinture
de Kuiper - il s'agit essentiellement de comètes;
ceux qui peuvent circuler sur n'importe quel plan, et sont les plus éloignés
de tous les corps qui gravitent autour du soleil forment le Nuage de Oort.
Le
Nuage de Oort est le principal réservoir de comètes.
Ils en compterait des milliards. Celles-ci constituent une sorte de cocon
sphérique, qui s'étend très loin du Soleil et peuvent
servir à définir la limite extrême du Système
solaire, en termes d'objets soumis directement à son influence gravitationnelle.
Notez
qu'on peut aussi définir les limites du Système solaire autrement,
en considérant la "bulle", appelée héliosphère,
soufflée par le vent solaire tout
autour du Soleil et d'une grande partie du Système solaire. Les
particules du vent solaire, chargées électriquement, entrent
en collision avec le milieu interstellaire à
la périphérie de l'héliosphère et y font naître
alors une onde de choc, l'héliopause. La position de cette limite
est variable et dépend de l'activité
du Soleil. |
Souvent, les plus petits objets ne tournent
pas directement autour du Soleil, mais autour d'un objet plus gros, dont
on dit alors qu'ils sont le satellite. Par
exemple, la Lune
est le satellite de la Terre. |
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Inventaire |
Les
deux familles d'objets.
En première instance, on peut répartir
les objets circumsolaires en deux familles. Les plus gros d'entre eux forment
les planètes
(planètes géantes, planètes
telluriques et planètes naines). Les
autres, qui n'ont pas de dénomination propre, et que l'on distingue
souvent par leurs caractéristiques orbitales, seront qualifiés
sur ce site de petits corps. Ce sont de très
loin les plus nombreux.
Les
planètes
La découverte, à partir
de 1995, de planètes en dehors du Système
solaire (exoplanètes ou planètes extrasolaires), aussi
bien que la découverte de nouveaux objets
transneptuniens, s'ajoutant à Pluton,
découverte en 1930, a provoqué beaucoup de débats
sur ce que c'est que d'être une planète - quelques-un de caractère
scientifique (par exemple, autour de la distinction observationnelle d'une
planète extrasolaire et d'une mini-étoile),
mais beaucoup très vains ("Pluton est-elle une planète?").
Les astronomes ont ainsi été invités à produire
une nouvelle définition du terme "planète". Les discussions
devaient à trancher entre entre deux option extrêmes : l'option
conservatrice, se fondant sur des critères historiques et culturels,
consiste à s'en tenir à la liste des "Neuf planètes",
celle qui est enseignée à l'école; l'option réaliste,
se fondant sur des caractères observationnels et théoriques,
consiste à chercher des critères objectifs permettant de
distinguer des classes d'objets. Après des débats interminables
et quelques insomnies, les chercheurs impliqués dans cette tâche
au sein d'un Comité de définition des planètes
formé par l'Union internationale (UAI), ont proposé
2006, une définition de ce qu'est une planète :
Une
planète est un corps céleste qui
1)
a la suffisamment de masse pour que le poids qu'elle
exerce sur elle-même [auto-gravitation] surmonte la rigidité
de la matière qui le compose, de sorte
qu'il a acquis une forme hydrostatique d'équilibre [ = il est à
peu près rond);
2)
est en orbite autour d'une étoile, et n'est ni lui-même ni
une étoile, ni le satellite
d'une planète.
Cette proposition a été légèrement
aménagée le 24 août 2006, lors de l'assemblée
plénière de l'UAI, à Prague
(République tchèque), et complétée par une
définition des planètes naines. Il a ainsi été
reconnu dans le Système solaire huit planètes
classiques (Mercure,
Vénus,
La
Terre,
Mars, Jupiter,
Saturne,
Uranus
et Neptune), et, provisoirement, quatre planètes
naines (un astéroïde, Cérès,
et trois objets situés au delà de Neptune : Pluton,
Charon et Eris, qui forment la nouvelle classe
des plutons).
En choisissant de faire dépendre
de la gravitation le premier critère
de la définition d'une planète, les astronomes ont voulu,
pour reprendre les termes de l'un des membres du Comité, faire que
"la Nature décide si un objet est ou non une planète".
En somme, l'option réaliste
serait dès lors sortie gagnante. Le critère d'auto-pesanteur
conduit, en principe, à ne ranger parmi les planètes que
des objets dont la masse est supérieure
à 5.1020 kg et le diamètre
supérieur à 800 km. En fait, la situation est moins simple.
La forme "à peu près ronde" à laquelle peuvent être
arrivés aujourd'hui les objets considérés, peut dépendre
de leur composition, de leur histoire collisionnelle, et aussi de ce qu'on
entend par "à peu près ronde". Comme l'a souligné
un autre membre du Comité : "certains cas limites devraient être
fixés par l'observation". Celle-ci n'est d'ailleurs pas la panacée
: on ne voit pas depuis la Terre la forme des objets les plus lointains
du Système solaire, et on ne peut pas non plus évaluer précisément
leur masse la plupart du temps, d'où des incertitudes importantes
sur les critères de rangement dans telle ou telle catégorie.
L'observation peut donc trancher en principe, mais non en pratique. Le
choix de "Douze planètes" apparaît ainsi plutôt comme
un compromis (aux détails parfois fumeux) entre l'option réaliste
et l'option conservatrice. Il n'a pas de caractère plus absolu que
ne l'avait le nombre de "Neuf planètes", et sera sans doute, comme
le prévoit l'UAI, appelé à évoluer dans l'avenir,
surtout si l'on considère les vives critiques qui ont fusé
dans le landernau des astronomique contre la définition proposée.
Dans ce site, qui n'est l'émanation
d'aucune parole officielle, et ne se sent lié par aucun souci de
compromis, on conservera les divisions que l'on avait déjà
adoptées avant la nouvelle définition des planètes .
A savoir que les planètes peuvent (aussi!) se ranger dans trois
groupes :
1) les quatre planètes
géantes, qui rassemblent l'essentiel de la masse de matière
qui entoure le
Soleil : Jupiter ,
Saturne ,
Uranus
et Neptune .
2) les trois planètes
telluriques, plus petites que les précédentes et similaires
à la Terre : Vénus ,
La
Terre ,
Mars .
3) et les planètes
naines, dont on connaît plusieurs dizaines d'exemples, et qui
sont le plus souvent des satellites de planètes plus grosses, mais
aussi de gros astéroïdes
et des plutons.
Ces divisions, suggérées par
la réorganisation des concepts qui est née de l'exploration
du Système solaire
par les sondes spatiales, reposent d'ailleurs sur des critères très
proches de ceux de l'UAI. Nous sommes simplement un peu moins sévères
sur les réquisits pour l'entrée dans le club planétaire
(des astéroïdes un
peu plus petits que Cérès et
des objets transneptuniens un peu plus petits
que les plutons ont été admis parmi les planètes).
Nous renonçons cependant à discriminer les planètes
en fonction de leur orbite, donnant la priorité
aux aspects géophysiques (ou planétophysiques). De ce point
de vue, il ne semble pas pertinent de ranger dans des classes différentes
la Lune
et Mercure ,
Pluton
et Triton, par exemple.
-
La
Lune |
Mercure |
Au
vu de leur surface, peut-on encore ranger la Lune
et Mercure dans des catégories différentes
sous prétexte que l'une est un satellite et l'autre pas? Si l'on
s'inscrit dans une perspective nominaliste ,
toute classification
est arbitraire. Sa pertinence est relative, et dépend du point de
vue que l'on adopte. |
Les planètes
géantes.
Circulant relativement à l'écart
du Soleil, et marquant la partie interne de la
région "froide" du Système solaire, les quatre planètes
géantes sont, par ordre de distance croissante au Soleil : Jupiter ,
Saturne ,
Uranus
et Neptune .
Il s'agit d'objets de grandes dimensions et masse, et principalement gazeux
: Jupiter, la plus grosse planète du Système solaire rassemble
71% de la masse totale des objets qui tournent autour du Soleil, Saturne,
caractérisée par ses anneaux brillants
est légèrement plus petite, Uranus et Neptune, deux objets
plus lointains et discrets, sont de masses encore un peu inférieures
et similaires.
Ces planètes se ressemblent beaucoup.
Elles possèdent en leur centre un noyau rocheux, qui peut être
aussi gros que Terre dans le cas de Jupiter.
Mais pour l'essentiel, leur composition chimique reflète celle de
la nébuleuse primitive, à
savoir une forte proportion d'hydrogène, et dans une moindre mesure
d'hélium. Dans les régions internes, où règnent
une pression excessivement élevée, cet hydrogène se
présente, pense-t-on, à l'état liquide et constitue
un sombre océan sur une profondeur de plusieurs milliers de kilomètres.
A la périphérie, ce gaz, enrichi de nombreux autres constituants
très minoritaires, forme une épaisse atmosphère,
où se superposent plusieurs couches nuageuses. Pour le reste, les
différences qui s'observent entre ces objets sont surtout fonction
de leur éloignement au Soleil et surtout
de leur masse.
Ajoutons que les quatre planètes
géantes du système solaire sont entourées de riches
systèmes de satellites et d'anneaux . |
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Les
planètes telluriques.
Le second est constitué des planètes
telluriques du Système solaire. Il rassemble la Terre ,
comme l'appellation le suggère (tellus = terre, en latin)
et de deux autres planètes de tailles à peu près similaires,
et qui partagent avec elle un grand nombre de caractéristiques :
Vénus
et Mars .
Elles ont, en particulier, une taille et une masse assez similaires, ce
qui en fait un premier point par lequel elles s'opposent aux planètes
géantes. La Terre et Vénus, par exemple, sont environ
mille fois plus petites que Jupiter.
Les planètes telluriques sont, par
ailleurs des corps essentiellement rocheux, pourvus d'une atmosphère,
au rôle sans doute important, mais qui ne représente qu'une
région peu étendue. Et là encore, elles s'opposent
aux planètes géantes où les proportions entre les
deux éléments sont grossièrement inversées.
Dernier point : les planètes telluriques circulent sur des orbites
proches, toutes situées dans la région interne du Système
solaire, et sont clairement séparées, pour ceci aussi, des
planètes géantes qui évoluent à des distances
sensiblement plus importantes du Soleil . |
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Les
planètes naines.
Le troisième groupe de planètes
rassemble quant à lui une bonne trentaine d'objets, que l'on trouvera
désignées ici sous le nom de planètes
naines. Elles ont des dimensions plus petites
que les planètes telluriques - en général
du même ordre que celles de la Lune
-, et ce sont des objets rocheux comme notre satellite, ou constitués
de roche et de glace mêlées. Parfois, la glace d'eau étant
d'ailleurs le constituant presque exclusif, comme dans le cas de Callisto
et de quelques autres corps lointains.
Les planètes naines affectent une
forme sensiblement sphérique, et ont été dans le passé
le siège d'une activité géologique suffisamment importante
pour assurer une structuration interne. Dans certains cas l'activité
géologique se poursuit de façon intense, comme sur Io.
On compte dans cette famille des objets
qui gravitent directement autour du Soleil. C'est le cas de Mercure ,
des plus gros des astéroïdes
(Pallas, Cérès, Vesta)
ou encore des plus gros des objets de la ceinture de Kuiper, appelés
naines de glace (et dont Pluton est le plus connu).
La plupart des planètes naines, cependant sont des satellites de
planètes plus grosses : cela concerne la Lune,
les satellites galiléens de Jupiter,
les gros satellites de Saturne et d'Uranus,
ou
encore Triton, le principal satellite
de Neptune . |
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Les
petits corps
Plus petits que les planètes comme
leur désignation le suggère, les petits
corps peuvent au demeurant être de tailles très variables.
Certains peuvent dépasser les cent kilomètres, d'autres se
réduisent à de simples cailloux de quelques centimètres
ou millimètres. On peut d'ailleurs ranger aussi dans cette catégorie
les poussières interplanétaires, qui
dans ce cas ont des dimensions de l'ordre du micron. Le principal point
commun entre tous ces objets est leur forme irrégulière.
Ils n'ont pas acquis une forme sphérique soit parce qu'ils ont été
brisés par des collisions, soit parce que leur température
n'a jamais été suffisante pour les rendre suffisamment meubles
et que la forme sphérique s'impose. On peut distinguer trois types
principaux de petits corps :
Les
petits astéroïdes - Ce groupe rassemble des corps rocheux,
qui forment l'immense majorité des astéroïdes,
et qui se regroupent surtout dans une région appelée la ceinture
principale, entre Mars et Jupiter.
On
rencontre aussi ces objets dans des régions plus internes. Ceux
qui s'approchent de la Terre prennent le nom de
circastéroïdes,
et ceux qui croisent l'orbite de notre planète de géocroiseurs.
Quelques astéroïdes circulent aussi sur la même orbite
que plusieurs planètes, tout en en restant séparés
d'une soixantaine de degrés. Ce sont les astéroïdes
troyens.
Jupiter et Mars possèdent chacun une collection de troyens qui les
suit eu autre qui les précède. Certains petits astéroïdes,
enfin, sont satellisés autour de planètes, tels Phobos
et Deimos, les deux satellites de Mars, ou encore
les petits satellites de Jupiter, et les petits
satellites de Saturne, ainsi que ceux d'Uranus et de Neptune.
Les
noyaux cométaires - Le second groupe est représenté
par les noyaux des comètes .
Il n'existe pas de différence essentielle avec les précédents,
sinon qu'ici le constituant principal est la glace et non la roche - ce
sont, selon l'expression consacrée des "boules de neige sale. Cette
glace ou cette neige est présente, parce que contrairement aux petits
astéroïdes, les noyaux cométaires passent l'essentiel
de leur temps, sinon toute leur existence, à la périphérie
froide du Système solaire. Lorsque, pour diverses raisons, les
noyaux cométaires pénètrent dans les régions
intérieures du Système solaire, cette glace et les éléments
volatiles qu'ils contiennent sont vaporisés dans l'espace et donnent
naissance à la queue des comètes proprement dites. A terme,
le noyau cométaire peut perdre tous ces éléments volatiles,
et ne plus manifester d'activité cométaire. On parle alors
de comète éteinte, mais la différence avec un petit
astéroïde
n'est plus vraiment qu'une affaire de convention.
Les
météoroïdes et poussières - On peut définir
un météoroïde de façon
un peu vague comme un corps rocheux plus petit qu'un astéroïde.
Lorsqu'ils s'abattent sur une planète, on les désigne comme
des météorites .
La plupart du temps, les météoroïdes peuvent se comprendre
comme des fragments arrachés à des astéroïdes
lors de collisions. Parfois, ils sont aussi tout ce qui reste de débris
d'un astéroïde détruit. Les plus petits d'entre eux
peuvent avoir la taille de poussières, et l'on parle alors de micro-météoroïdes
et de micrométéorites. Les poussières proviennent
cependant la plupart du temps de la désagrégation des noyaux
cométaires lors de leur passage dans les régions internes
du Système solaire. Dispersées le long de l'orbite de ces
comètes, ils donnent lieu aux phénomènes d'étoiles
filantes et d'essaims d'étoiles filantes, lorsque la Terre
croise leur route, et qu'ils se consument dans son atmosphère. Dans
une proportion plus faible, mais sans doute non négligeable, les
poussières peuvent aussi provenir du milieu interstellaire. Notez
enfin, que les anneaux des planètes
géantes sont constitués de météoroïdes
et de poussières.
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Charles
Frankel, Dernières
nouvelles des planètes, Seuil , 2009.
2020965496
En
ces premières années d'un nouveau siècle, l'exploration
du système solaire se poursuit au gré des mises en service
de nouveaux télescopes et, surtout, du lancement de sondes spatiales
de plus en plus sophistiquées. Tandis que des robots autonomes roulent
sur
Mars, que des comètes sont analysées
in situ, que la sonde Huygens s'est posée en douceur sur Titan,
satellite de Saturne, et que l'homme s'apprête
à remettre le pied sur la Lune, ces Dernières
Nouvelles des planètes soulignent autant l'infinie diversité
des mondes qui nous entourent que l'ingéniosité, la patience
et l'enthousiasme nécessaires pour en saisir et en comprendre les
subtilités à des milliards de kilomètres de distance.
Le passionnant récit - scrupuleusement documenté, illustré
et actualisé - d'une aventure unique. (couv.).
Tim
Haines, Christopher Riley, Voyage
autour du Soleil, Flammarion, 2005.
-
Qui
n'a pas rêvé de parcourir l'espace comme on parcourt le monde,
d'aller de planète en planète comme de pays en pays, de découvrir
les paysages fabuleux de Saturne, puis de faire un détour du côté
du Soleil avant de mettre le cap sur Mars? Qui n'a pas rêvé
de percer les mystères aussi incommensurables qu'inaccessibles de
l'espace? Certains ont même réservé leur place dans
les premières navettes touristiques censées, un beau jour,
concrétiser ce fantasme. Mais aucun livre n'avait encore offert
la possibilité de vivre ce fabuleux voyage au jour le jour, de partager
les émotions et l'expérience des astronautes, de découvrir
les images inédites des planètes les plus lointaines, des
fusées les plus secrètes, et surtout de recueillir le fruit
des connaissances accumulées au cours des siècles par les
penseurs, scientifiques et philosophes ayant chacun contribué à
la conquête de l'espace.
Illustré
par des centaines d'images époustouflantes - des photos scientifiques
et de fidèles reconstitutions permettant de visualiser pour la première
fois les phénomènes dont nous n'avions jusqu'alors qu'une
connaissance théorique -, complété par d'innombrables
documents retraçant toutes les étapes, des origines à
nos jours, de la fabuleuse histoire de l'homme et de l'espace, ce carnet
de voyage intergalactique qui relate 40 années d'exploration et
de recherche spatiale représente une source d'information inégalable.
Un livre de référence assez fiable pour avoir été
accrédité par l'Agence spatiale européenne, assez
ludique pour avoir inspiré une fiction TV et assez somptueux pour
transcender le rêve d'infini incarné par l'espace. (Couv.).
Thérèse
Encrenaz, Système solaire, EDP Sciences, 2003. - De la même,
Les
atmosphères planétaires, origine et évolution,
Belin, 2000. - Yves-Marc Ajchenbaum, Voyage dans le Système solaire,
J'ai Lu, 2003. - Gianluca Ranzini, Le Système solaire, Proxima,
2003. - A. Braccesi, G. Caprara, M. Hack, Le Système solaire,
Gründ, 2001. - Serge Brunier, Voyage dans le Système solaire,
Bordas, 2000. - Antoine Broquet, Le Système solaire (carte),
Broquet, 1990.
Pour
les plus jeunes : Guillaume Cannat, Cap sur le Système solaire
(9-12 ans), Nathan, 2002. - Christina Coster-Longman, Le Système
solaire, Père Castor, 2001. - Collectif, Carte du système
solaire pour les enfants, Könemann, 2001. - Jacques Lindecker,
Cap
sur le système solaire, Nathan, 1999. - Jane Walker, Le Système
solaire (apprentissages fondamentaux), Gamma, 1998.
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