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Les planètes géantes


Aperçu
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.

Rouages
Les planètes géantes sont trop éloignées du Soleil pour en recevoir beaucoup d'énergie. Cela ne les empêche pas de posséder des atmosphères très perturbées, agitées de vents violents, notamment sur Jupiter et Uranus. La cause de cette situation est débattue. Mais deux raisons principales sont avancées. La première est que toute l'énergie dont disposent les atmosphères des planètes géantes (à l'exception d'Uranus) ne provient justement pas que du Soleil, comme c'est le cas pour les planètes telluriques. Neptune, par exemple, rayonne 3 fois plus d'énergie qu'elle n'en reçoit du Soleil, et Jupiter 1,7 fois plus. Une fraction de cette énergie produite dans les régions centrales des géantes, peut donc servir à "chauffer" par-dessous les atmosphères et conditionner la circulation des masses gazeuses. 
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Les énergies internes

La production d'énergie des planètes géantes pourrait avoir plusieurs origines. Dans le cas de Jupiter, on invoque la transformation permanente d'hydrogène gazeux en hydrogène liquide lié au refroidissement progressif des régions internes. Sur Saturne, les responsables seraient des gouttelettes d'hélium qui se formeraient et couleraient à travers un océan d'hydrogène liquide vers centre de la planète en libérant de la chaleur. Quant à la source de l'énergie de Neptune elle n'est toujours pas bien claire.

L'autre raison avancée pour expliquer les mouvements atmosphériques des planètes géantes est que l'énergie solaire est bien mieux utilisée ici que dans le cas l'atmosphère terrestre, par exemple, où les masses d'air en mouvement sont très vite freinées par celle qui sont au repos. Dans le cas des planètes géantes, les immenses masses de gaz impliquées se caractérisent par une très importante quantité de mouvement. Ce qui signifie, en termes de physique, qu'elles sont très difficiles à dévier et à freiner. Une fois un processus atmosphérique lancé, il aura beaucoup de mal à disparaître. On disposerait aussi, là, de l'explication de la longévité d'une structure comme la Grande Tache rouge de Jupiter.

Caractéristiques
Jupiter
Saturne
Uranus
Neptune
Demi-grand axe (UA)1
5,203
9,539
19,18
30,07
Excentricité
0,0485
0,0556
0,0472
0,0086
Inclinaison sur l'écliptique
1° 18'
2° 29'
0° 46'
1° 46'
Période sidérale (ans)
11,86
29,46
84,01
164,78
Période synodique (jours)
398,88
378,09
369,66
367,49
Vitesse orbitale (km/s)
13
10
7
5
Rayon équatorial
71 400
60 300
25 600
24 750
Applatissement
0,062
0,096
0,06
0,02
Masse (Terre = 1)2
318
95,2
14,6
17,2
Densité (eau = 1)3
1,350
0,700
1,200
1,500
Gravité (Terre = 1)4
2,64
1,15
1,17
1,18
Période de rotation
9 h 50 mn
10 h 14 mn
17 h 14 mn
16 h 7mn
Inclinaison de l'axe
3,1°
26,7°
97°
29°
1 1 UA = 149,6 millions de kilomètres,
2 masse de la Terre = 5,98. 1024 kg,
3 Densité de l'eau = 1g/cm3,
4 Gravité à la surface de la Terre = 9,81 m/s².


André Brahic, De feu et de glace, planètes ardentes, Odile Jacob, 2010.
2738123309
"Les planètes géantes sont au coeur de notre histoire. Le chemin parcouru en une génération est immense. Les planètes géantes n'étaient pour nos ancêtres que des points de lumière dans le ciel. Elles se révèlent aujourd'hui dans leurs moindres détails : mondes merveilleux, agités d'énormes boules de gaz, embellis par un étonnant ballet d'anneaux et de lunes. En quelques décennies, nous en avons appris plus sur les planètes qu'au cours des quarante siècles qui ont précédé. Mais l'aventure ne fait que commencer. Avec ce livre, je vous invite à un voyage vers des destinations que nos petits-enfants pourront approcher et que leurs arrière-petits-enfants considéreront comme des étapes de l'Aventure humaine. " A. B. 

Un livre exceptionnel qui, à la nouveauté et à la beauté des images, allie l'actualité la plus récente des découvertes scientifiques et le talent du conteur.

Thérèse Encrenaz, Les planètes géantes, Belin, 1999.

Planètes géantes.
Dimensions respectives des quatre planètes géantes du Système solaire.
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