Le système solaire – Présentation générale

Je vous propose une petite visite rapide de notre système solaire. Je dis rapide, car il y a tant à dire que tout ne pourrait pas être traité dans ce seul article ! L’idée n’est pas d’aller dans le détail, mais de pouvoir déjà se faire une idée du système dans lequel nous vivons.
Pour cette visite, nous partirons du soleil, pour nous en éloigner petit à petit et atteindre les limites du système solaire.

 

Le Soleil

Le Soleil est l’étoile située au cœur du système solaire, autour de laquelle orbitent tous les autres objets. Agé de 4,5 milliards d’années, il lui reste un peu plus de 5 milliards d’années à vivre. D’une masse d’environ 1,9891 x 10^30 kg (environ 330 000 fois celle de la Terre), il représente à lui seul 99,85% de toute la masse du système solaire. Son diamètre est quant à lui de 1 392 684 km, soit un peu plus de 100 fois celui de la Terre. Aussi grand que cela puisse paraître, le Soleil n’est pourtant qu’une étoile classique (et il y a bien plus gros que lui) : il s’agit d’une étoile de type « naine jaune », composée en majorité d’hydrogène (74%), d’hélium (24%) et d’une fraction d’éléments plus lourds.

Comme pour toutes les étoiles, il tire son énergie de son noyau (dont la température atteint 15 millions de °C) dans lequel se produisent les réactions de fusion nucléaire. Chaque seconde, environ 627 millions de tonnes d’hydrogène fusionnent pour donner de l’hélium, avec une perte d’environ 4 millions de tonnes qui correspond à l’énergie émise par le Soleil (d’après la célèbre formule E=mc²).
Le soleil tourne sur lui-même, mais il possède des périodes de révolution différentes aux pôles (36 jours) et à l’équateur (25 jours) qui sont à l’origine de son puissant champ magnétique, environ 5 000 fois supérieur à celui de la Terre.

 

En quittant le Soleil, nous allons rencontrer l’orbite de la première planète du système solaire.

 

Mercure

Mercure est la première des quatre planètes du système solaire interne, située en moyenne à 0,4 UA du Soleil (pour rappel, 1 UA = 150 millions de km). D’une masse près de 20 fois moins importante que la Terre, pour un diamètre de 4880 km, Mercure est presque aussi dense que la Terre. Cela est dû à son noyau métallique occupant 42% de son volume, contre seulement 17% pour la Terre.

Mercure est dépourvue d’une véritable atmosphère, et sa surface est fortement cratérisée, de manière semblable à la face cachée de la Lune. Le plus gros de ces cratères, le bassin Caloris, provient d’un impact météoritique et mesure environ 1300 km de diamètre.

L’orbite de Mercure présente la caractéristique unique d’avoir un couplage entre ses périodes de rotation et de révolution. Ce couplage est de 3:2, c’est à dire que Mercure effectue 3 rotations pour 2 révolutions. Egalement, un jour solaire sur Mercure (le temps séparant deux passages du Soleil au point le plus haut dans le ciel) est équivalent à deux années mercuriennes, soit 176 jours terrestres !

Mercure et Vénus (que nous allons voir juste après) sont les seules planètes du système solaire à ne pas avoir de satellites naturels.

 

Venus

Venus est la deuxième planète tellurique et est située à environ 0,7 UA du Soleil. D’un point de vue taille et masse, Venus est très proche de la Terre avec un diamètre de 12100 km, et une masse de 0,815 fois celle de la Terre. C’est la seule planète du système solaire qui a pour particularité d’avoir une période de rotation (243 jours) supérieure à sa période de révolution (224,7 jours).
Sa surface est recouverte d’une épaisse atmosphère, la rendant très lumineuse dans le ciel nocturne (la lumière du soleil se réfléchit sur son épaisse couche nuageuse). Elle porte d’ailleurs le nom « d’étoile du berger » (si vous entendez parler de ce nom, rappelez vous bien qu’il ne s’agit pas d’une étoile mais bien de la planète Venus !). Cette atmosphère est la plus épaisse de toutes les planètes telluriques : elle est composée à 96,5% de dioxyde de carbone et de 3,5% d’azote, et engendre une pression au sol pouvant aller jusqu’à environ 90 fois la pression atmosphérique terrestre. Cette épaisse couche atmosphérique provoque un effet de serre considérable ; la température à la surface peut atteindre 470°C.

Il s’agit de la température de surface d’une planète la plus élevée, qui est même supérieure à celle de Mercure pourtant, plus proche du Soleil.

 

Terre

Nous occupons, avec la Terre, la 3ème position. Située à 150 millions de km (1 UA) de moyenne du Soleil, elle est idéalement située pour que l’eau existe à l’état liquide à ainsi permettre le développement de la vie.

La Terre est la plus grosse planète tellurique (avec ses 12 800 km de diamètre) et la seule, avec Mars, à avoir un satellite naturel : la Lune. Celle-ci a pour particularité d’être en rotation synchrone avec la Terre : la Lune effectue une révolution autour de la Terre en autant de temps qu’elle met pour faire une rotation sur elle-même (en 27j et 7h). Cette rotation synchrone explique le fait que nous voyons toujours la même face de la Lune.

 

 

 

 

Mars

La fameuse planète rouge est la dernière des planètes telluriques. Celle-ci se trouve à une distance moyenne de 1,5 UA du Soleil. Elle est, avec Mercure, l’une des plus petites planètes avec un diamètre de 6 787 km pour une masse équivalente à 11% de celle de la Terre.
La pression liée à l’atmosphère de Mars ne vaut que 0,6% celle de la Terre. Comme pour Vénus, environ 95% de cette atmosphère est constituée de dioxyde de carbone. Les 5% restants sont composés d’azote, d’argon, de vapeur d’eau et de traces d’oxygène. A cette atmosphère vient s’ajouter la poussière d’oxyde de fer, soulevée des étendues désertiques par les tourbillons et tempêtes, qui donne sa couleur caractéristique à la planète.

La surface de Mars est complètement aride et possède des plaines étendues, des cratères, d’immenses volcans… On retrouve d’ailleurs sur Mars le plus haut relief de tout le système solaire ; il s’agit du volcan Olympus Mons, dont la hauteur atteint 22,5 km pour un diamètre de 648 km !

L’axe de rotation de Mars est incliné à 25°. De ce fait, la planète est soumise à un cycle de saison tel que l’est la Terre, faisant varier ses paysages. Par exemple, pendant l’hiver, le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère peut geler et recouvrir une grande région autour du pôle nord de Mars. Pendant l’été, cette calotte glacière se réduit considérablement et laisse apparaître une anneau de dune de sable noir.

Mars possède deux satellites naturels, Phobos et Deimos. Phobos est la plus grosse, mais reste particulièrement petite avec ses 28 km x 23 km x 20 km (elle ressemble plus à une patatoïde qu’à une sphère). Deimos mesure quand à elle 16 km x 12 km x 10 km.

 

Ceinture d’astéroïdes

Attention à ne pas s’y méprendre ! La ceinture d’astéroïdes n’est pas une zone complètement surchargée de « cailloux » dans laquelle une sonde (ou autre « vaisseau spatial ») devrait slalomer pour pouvoir la traverser. En fait cette ceinture est essentiellement constituée de vide… chaque « cailloux » étant séparé de son voisin par plusieurs millions de km ! On connait actuellement plus de 250 astéroïdes de plus de 100 km, moins de 50 d’un diamètre compris entre 200 km et 300 km, et seuls trois ont un diamètre supérieur à 300km :

  • Cérès est le plus gros de ces corps, avec un diamètre de 950km, il représente à lui seul 30% de toute la masse contenue dans la ceinture d’astéroïdes. Il est suffisamment gros pour que sa gravité lui fasse prendre une forme sphérique et est donc considéré comme une planète naine.
  • Vesta, qui mesure un peu moins de 600 km
  • Pallas, qui a un diamètre moyen d’environ 550 km

La ceinture d’astéroïdes s’étend de 2 UA à 3,5 UA du Soleil, mais des astéroïdes peuvent orbiter en dehors de cette ceinture…

 

Jupiter

Première planète du système solaire externe, géante gazeuse située à 5,2 UA du Soleil, Jupiter est la plus grosse et la plus massive des planètes : son diamètre à l’équateur vaut 143 000 km (un peu plus de 11 fois celui de la Terre) et sa masse équivaut à 318 masses terrestres.

La période de rotation rapide de la planète (9h50 à l’équateur), provoque des vents violents pouvant dépasser les 600 km/h. Ces vents marquent également le paysage nuageux de la surface de bandes (ceintures sombres) et de zones (ceintures claires) caractéristiques de Jupiter. Sa période de rotation différentielle (plus importante aux pôles qu’à l’équateur, 9h55 contre 9h50), entraîne les nuages dans un balai très particulier : certains se déplaçant vers l’est, et d’autres vers l’ouest.

Un autre de ses signes distinctifs et la présence d’un ouragan, entraînant les gaz dans un gigantesque tourbillon et formant la Grande Tâche Rouge. Celle-ci pourrait, avec ses dimensions de 16 000 km de long sur 13 000 km de large, contenir la Terre.

Jupiter possède 79 satellites naturels connus, dont les 4 plus gros sont :

  • Io, ø 3640 km
  • Europe, ø 3122 km
  • Ganymède, ø 5262 km
  • Callisto, ø 4820 km

A titre de comparaison, la Lune a un diamètre de 3476 km et Mercure un diamètre de 4880 km.

 

Saturne

En nous éloignant encore plus du Soleil, nous tombons sur Saturne à 9,5 UA. Cette dernière est la deuxième planète la plus grosse et massive, juste derrière Jupiter. Elle a un diamètre équatorial de 120 000 km (108 000 km aux pôles) et une masse de 95 masses terrestres. L’atmosphère de Saturne est similaire à celle de Jupiter (avec cependant une proportion d’hydrogène plus importante) et possède, elle-aussi, des zones et des bandes, bien que moins marquées que sa grande sœur.

Bien que les quatre planètes externes en possèdent, les anneaux de Saturne sont les plus spectaculaires. Ils sont composées de glace, de poussières et de cailloux, et forment un système de plusieurs disques concentriques dont l’épaisseur ne dépassent pas quelques dizaines de mètres seulement ! Les anneaux principaux, nommés respectivement par ordre d’éloignement croissant D, C, B et A, s’étendent d’un rayon de 67 000 km à 137 000 km. Ils sont séparés par des espaces plus vide, dont la célèbre division de Cassini (large de 4 500 km) séparant les anneaux A et B. Les anneaux s’étendent en réalité jusqu’à plus de 300 000 km du centre de Saturne.

Saturne compte au moins 62 satellites connus, mais seuls sept ont une masse suffisante pour prendre une forme sphérique. Le plus imposant d’entre eux est Titan, avec ses 5150 km de diamètre, qui est la plus grosse lune derrière Ganymède (satellite de Jupiter). C’est également la seule lune du système solaire à avoir une atmosphère dense (principalement composée d’azote). Les 6 autres satellites majeurs sont : Rhéa, Japet, Dioné, Téthys, Encelade et Mimas, qui dont des diamètres allant respectivement de 1530 km à 400 km.

 

Uranus

Nous avons une distance considérable à parcourir pour atteindre la troisième planète géante, puisqu’elle se situe à plus de 19 UA du Soleil ! D’une masse de 14,5 fois celle de la Terre pour un diamètre de 57 000 km, Uranus serait composée :

  • D’un noyau solide
  • D’un manteau de glace d’eau, d’ammoniac et de méthane
  • D’une atmosphère composée d’hydrogène, d’hélium et de méthane

L’axe de rotation de la planète est incliné de près de 98°, lui donnant l’impression de « rouler » sur son orbite. Cette inclinaison si particulière pourrait provenir de la collision d’Uranus avec un objet de la taille de la Terre, qui l’aurait fait basculer sur le côté.

Uranus possède 13 anneaux (faits de fines poussières et de glace) et 27 satellites. La plupart de ces lunes, ainsi que ses anneaux, orbitent dans le plan équatorial de la planète ; c’est à dire presque perpendiculaire au plan de l’écliptique (plan dans lequel les planètes orbitent autour du Soleil).

 

 

Neptune

Il faut se rendre à 30 UA du Soleil pour découvrir la dernière planète du système solaire. Neptune est relativement semblable à Uranus dans ses caractéristiques et sa composition. Son diamètre est de 49 500 km pour une masse de 17 masses terrestres. Elle possède un système de fins anneaux, et quatorze lunes. Treize ont des formes irrégulières et des orbites très elliptiques qui suggèrent qu’elles aient été capturées.

 

 

 

 

 

 

Ceinture de Kuiper et nuage d’Oort

La ceinture de Kuiper est la zone d’étendant au delà de l’orbite de Neptune. Elle contient des petits corps composées essentiellement de glace d’eau, de méthane et d’ammoniac. Sa partie principale s’étend de 30 à 55 UA (cette limite haute est appelée falaise de Kuiper, à partir de laquelle la densité de corps décroit fortement). Elle est également assez épaisse car elle s’étend jusqu’à 10° de part et d’autre de l’écliptique. Elle est la principale source de comète à période courte (dont la période de révolution autour du Soleil est < 200 ans).

La ceinture de Kuiper contient plusieurs planètes naines, comme Pluton (qui est la plus grosse planète naine, avec ses 2 370 km de diamètre, et la deuxième plus massive derrière Eris)  et Makémaké (troisième planète naine en taille avec ses 1 430 km de diamètre).

Le nuage d’Oort, quand à lui, est une sphère située à très grande distance du Soleil, estimée de 20 000 à 100 000 UA. Ce nuage serait à l’origine des comètes à longue période, et pourrait contenir plusieurs milliers de milliards de noyaux de comète de plus de 1,3 km. Sa limite extérieure se situerait à la frontière de la zone d’attraction gravitationnelle du Soleil. Tous les secrets de ce nuage d’Oort n’ont aujourd’hui pas encore été percés…

 

Voilà qui clôture notre petite présentation du système solaire. Nous aurons l’occasion d’y revenir plus en détails, avec des articles dédiés à chacun de ces astres !

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