Le système solaire

Le système solaire comprend notre étoile, le Soleil, et tous les corps qui orbitent autour, liés par la gravité :

• 8 planètes (Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) et leurs lunes
• 5 planètes naines : Cérès, Pluton, Hauméa, Makémaké et Éris ; des centaines de candidats supplémentaires (l’UAI n’a pas fixé de critère de taille précis)
• Des millions de petits corps.

Selon l’Union Astronomique Internationale, une planète est un corps céleste orbitant autour d’une étoile, possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique, c'est-à-dire sous une forme presque sphérique, et ayant éliminé tout corps «rival» se déplaçant sur son orbite ou sur une orbite proche. Les planètes peuvent avoir des satellites : le plus massif du système solaire est Ganymède avec un diamètre de 5262 km, qui gravite autour de Jupiter ; le diamètre de notre Lune est de 3474 km, soit un peu plus du quart de celui de la Terre. Toutes les lunes massives du système solaire sont en rotation synchrone, stabilisées par les forces de marée : elles présentent toujours la même face à leur planète.

Les cinq planètes naines sont Cérès, le premier et plus grand objet découvert dans la ceinture d’astéroïdes (975 km de diamètre équatorial), Pluton, le plus ancien et le plus grand objet connu de la ceinture de Kuiper (2 370 km) avec son satellite Charon (1214 km), Éris au diamètre voisin (2 326 km), qui se trouve dans le disque des objets épars, enfin Makémaké (environ 1 430 km) et Hauméa (1 960 km), objets de la ceinture de Kuiper.

Les principales caractéristiques des planètes du système solaire sont les suivantes :

Rappelons qu’1 UA (le rayon de l’orbite terrestre) vaut environ 150 millions de km.

Les paramètres détaillés figurent dans le fichier word Système_solaire_data.doc.

Mercure a une particularité amusante : sa journée solaire (176 jours terrestres) est deux fois plus longue que son année et pendant ce temps la planète fait trois tours sur elle-même ! D’autre part, pour un observateur à la surface de celle-ci, le Soleil présente un mouvement apparent rétrograde autour du passage au méridien pendant 8 jours terrestres.

Sur Vénus, un jour sidéral dure plus longtemps qu'une année (243 j contre 224,7 jours terrestres). En raison de la rotation rétrograde, la durée d'un jour solaire sur Vénus est nettement plus courte que le jour sidéral, valant 116,75 jours terrestres. Une année vénusienne représente donc environ 1,92 jour solaire vénusien et les journées et les nuits vénusiennes s'étendent chacune sur près de deux mois terrestres : 58 j et 9 h.

Planètes du Système solaire - les dimensions des objets sont à l'échelle mais pas les distances. 

Agé de 4,57 milliards d’années, le Soleil se situe à 26000 AL du centre de notre galaxie, la voie lactée. D’un diamètre de 1,4 millions de km environ, sa période de rotation propre moyenne est de 27,3 jours avec un axe incliné de 7,25° sur l’écliptique. Sa température varie de 15 MK au centre à 5700 K à la surface, tandis que la couronne gazeuse qui l’entoure est à 5 MK (donc beaucoup plus chaude que la surface).

Le système solaire s'est constitué selon un scénario communément admis appelé "modèle de Nice" dans lequel les planètes géantes ont progressivement migré depuis une configuration plus compacte vers leurs positions actuelles.

En effet les planètes et planètes naines tournent autour du Soleil dans le même sens et dans un plan voisin de celui de la Terre (l’écliptique), sauf Pluton et Eris dont les orbites sont assez inclinées. Vues de la Terre, les planètes ont cependant un mouvement particulier dans le ciel. Les planètes inférieures (à l’intérieur de l’orbite terrestre) sont toujours assez proches du Soleil et présentent des phases marquées, comme la Lune. Quand la planète, le Soleil et la Terre sont alignés on parle de conjonction (resp. opposition pour les planètes supérieures quand ces dernières sont à l'opposé du Soleil). C’est le moment où la distance de la planète (donc son diamètre apparent) est minimale ou maximale.

L’écart entre deux conjonctions ou oppositions de même nature définit la période synodique, qui n’est pas égale à la période de révolution de la planète car la Terre bouge aussi ! Plus la planète est éloignée, plus la période synodique se rapproche d’une année terrestre car les planètes extérieures tournent plus lentement que la Terre.

Si T et P sont les périodes de révolution de la Terre et d'une planète, alors la période synodique vaut :

S = 1/(1/T-1/P) en valeur absolue.

A l'approche d'une opposition, la Terre "rattrape" les planètes supérieures qui adoptent alors un mouvement apparent rétrograde pendant quelques mois, i.e. se déplacent vers l'ouest par rapport au fond de ciel. Cette cinématique a été comprise et expliquée par le grand astronome Johannes Kepler.

Sur l'image ci-dessous, l'astrophotographe amateur turc Tunc Tezel a assemblé des photos de la planète Mars prises chaque semaine à la même heure, autour de son passage à l'opposition le 8 décembre 2022. Noter le diamètre maximum de la planète à ce moment.

Pour une description complète : http://astronomia.fr/2eme_partie/systSol.php

Les petits corps sont des objets solides qui ne répondent pas à la définition des planètes. L'usage est d'appeler astéroïdes les petits corps dont l'orbite se situe entièrement à l'intérieur de celle de Neptune, objets transneptuniens (ou objets de Kuiper) ceux qui circulent en tout ou partie au-delà de cette orbite et comètes les petits corps qui émettent des gaz ou des poussières sur une partie de leur orbite.

Ceinture d'astéroides

La ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter (2 à 4 UA du Soleil) contient la planète naine Céres et plusieurs centaines de milliers d'astéroides, dont 240 ont une taille supérieure à 100 km. Les orbites de ces astéroides sont perturbées par l'attraction de Jupiter, qui a probablement empêché ceux-ci de s'agglomérer en planète de grande taille. Cependant, la masse totale de ces astéroides (dont Céres représente le tiers) est estimée entre 3,0 et 3,6 × 10²¹ kg soit 4 à 5 % de celle de la Lune ; on pense que la ceinture comptait beaucoup plus d'objets aux premiers âges du système solaire.

Centaures

Les centaures, qui s'étendent entre 9 et 30 UA, sont des corps glacés analogues aux comètes orbitant entre Jupiter et Neptune. Le plus grand centaure connu, Chariclo, mesure entre 200 et 250 km de diamètre. Le premier centaure découvert, Chiron, fut considéré comme une comète puisqu'il développait une queue cométaire. Certains astronomes classent les centaures comme des objets de la ceinture de Kuiper internes épars, des équivalents des objets épars externes.

Ceinture de Kuiper

La ceinture de Kuiper est un grand anneau de débris similaire à la ceinture d'astéroïdes, mais composée principalement de glace. La première partie de la ceinture s'étend entre 30 et 50 UA du Soleil et s'arrête à la « falaise de Kuiper », la seconde partie va au-delà (100 UA voire plus).

Pluton est en résonance orbitale 2:3 avec Neptune (la planète naine orbite deux fois autour du Soleil quand Neptune orbite trois fois). Les objets de la ceinture de Kuiper qui partagent cette résonance sont nommés plutinos.

Comètes

Vue de la comète Hale-Bopp

Les comètes sont de petits corps célestes du Système solaire, généralement de quelques kilomètres de diamètre, principalement composés de glaces volatiles. Les comètes à courte période (comme la comète de Halley) parcourent leur orbite en moins de 200 ans et proviendraient de la ceinture de Kuiper ; les comètes à longue période (comme la comète Hale-Bopp) ont une périodicité de plusieurs milliers d'années et tiendraient leur origine du nuage d'Oort. Voir la page dédiée ici

Objets épars

Les objets épars s'étendent bien au-delà de la ceinture de Kuiper. On pense qu'ils proviennent de cette ceinture mais en ont été éjectés par l'influence gravitationnelle de Neptune lors de sa formation. La plupart des objets épars possèdent un périhélie dans la ceinture de Kuiper et un aphélie pouvant atteindre 150 UA du Soleil. Éris est le plus gros objet épars connu, il possède une lune, Dysnomie. Comme Pluton, son orbite est fortement excentrique (périhélie à 38,2 UA, la distance moyenne de Pluton au Soleil, aphélie à 97,6 UA) et fortement inclinée sur l'écliptique, à 44°.

Héliosphère

L'héliosphère, région soumise au vent solaire, est divisée en deux régions distinctes. Le vent solaire voyage à sa vitesse maximale jusqu'à environ 95 UA, trois fois la distance moyenne entre Pluton et le Soleil. Ensuite, le vent solaire entre en collision avec les vents opposés en provenance du milieu interstellaire. La limite externe de l'héliosphère, l'héliopause, est le point où le vent solaire s'éteint et où débute l'espace interstellaire.

Nuage de Hills et nuage d'Oort

Le nuage de Hills est une zone hypothétique, intermédiaire de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort.

Le nuage d'Oort est une zone regroupant jusqu'à un trillion d'objets glacés et dont on pense qu'il est la source des comètes à longue période. Il entourerait le Système solaire vers 50 000 UA (0,75 AL), peut-être même jusqu'à 154 000 UA.