
Système solaire, en astronomie, ensemble
formé par le Soleil et les éléments qui gravitent autour de lui.
Outre le Soleil, qui est une étoile, ce système comprend neuf
planètes (dont la Terre) et leurs satellites, des astéroïdes,
des comètes ainsi que des poussières et des gaz interplanétaires.
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Les dimensions du Système solaire sont généralement exprimées
au moyen d'un étalon de distance : la distance moyenne de la Terre
au Soleil, ou unité astronomique (ua), soit
environ 150 millions de km. La plus lointaine planète
répertoriée, Pluton, a une orbite située en moyenne à 39,5 ua du
Soleil, et le Système solaire peut ainsi être décrit comme
un disque d'environ 6 milliards de km de rayon.
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Cependant, d'une part les comètes du Système solaire ont des
orbites fortement excentriques qui peuvent s'étendre jusqu'à plus de
50.000 ua du Soleil, d'autre part on suppose qu'un important
regroupement de noyaux de comètes se trouverait à plus d'une
année-lumière du Soleil.
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Le Système solaire est à ce jour le seul système
planétaire dont on soit sûr de l'existence. En effet, on n'a encore
jamais fait d'observation directe de planètes ailleurs dans notre
galaxie ou dans le reste de l'Univers (cfr.
Cosmologie).
Pourtant, le processus de formation des planètes semble tout à fait
reproductible et les observations indirectes suggérant la formation
ou l'existence de planètes se multiplient. Ainsi, les informations
fournies par le satellite IRAS révèlent, autour d'étoiles proches du
Système solaire, des amas de matériaux en orbite, de taille
indéterminée. Par ailleurs, certaines anomalies de gravitation
pourraient être liées à la présence de planètes invisibles au
télescope. En effet, les masses obscures que sont les planètes
restent très difficiles à observer dans l'état actuel des moyens
dont on dispose, même si les astronomes considèrent comme probable
la présence de nombreux systèmes planétaires à travers l'Univers.
LES PLANETES
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Le Système solaire comprend, dans l'état
actuel de nos connaissances, neuf planètes principales (huit si l'on
excepte Pluton). On les
divise en deux groupes :
- les planètes telluriques ou intérieures (Mercure, Vénus, la
Terre et Mars), relativement petites et proches du Soleil,
essentiellement composées de roches et de fer ;
- les planètes géantes ou extérieures (Jupiter, Saturne,
Uranus, Neptune), beaucoup plus grandes, et principalement
constituées d'hydrogène, d'hélium et de glace. Pluton s'apparente
aux géantes par sa densité, alors que sa petite taille (les deux
tiers de celle de la Lune), son orbite inclinée et très excentrique
pourraient suffire à la classer comme astéroïde, le plus grand et le
plus lointain connu.
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Mercure est la planète la plus proche du
Soleil, mais il y règne probablement les nuits les plus froides de
tout le Système solaire. Petite, difficile à observer, elle se
déplace très vite autour du Soleil (sa période de révolution est de
88 jours) et tourne lentement sur elle-même (période de rotation à
l'équateur de 59 jours). Étonnamment dense, apparemment parce
qu'elle possède un cœur en fer exceptionnellement important, Mercure
ne possède que quelques traces d'atmosphère qui la protègent peu du
rayonnement solaire (400°C le jour, contre -220°C la nuit) et des
bombardements d'astéroïdes incessants.
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Vénus est la plus brillante des planètes de
notre ciel : elle fut autrefois baptisée Hesperus («étoile du
matin») ou encore Phosphorus («étoile du soir»). Entièrement
recouverte de nuages de vapeur d'eau et d'acide sulfurique, elle est
difficilement observable. Sa surface, notamment, est chauffée à
blanc par l'effet de serre provoqué par son atmosphère saturée en
dioxyde de carbone, avec une température quasi constante de plus de
460°C. Vénus est très légèrement plus petite que la Terre, tourne
autour du Soleil en 225 jours et sur elle-même en 243 jours.
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La Terre est la seule du Système solaire à
posséder de l'eau liquide en abondance, ainsi qu'une atmosphère
riche en oxygène. La conjonction de ces deux facteurs y a permis
l'apparition et l'évolution de la vie. La Terre tourne autour du
Soleil en 365,25 jours et sur elle-même en 23 h 56 min. Elle possède
un satellite, la Lune.
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Mars est certainement l'une des planètes qui
fut le plus tôt découverte, observée et analysée ; celle aussi qui
excita le plus l'imagination des hommes : on crut longtemps que la
«planète rouge» abritait, ou avait abrité la vie. De fait, Mars
possédait certainement autrefois de l'eau à sa surface, mais
actuellement son atmosphère de gaz carbonique (CO2) est si mince que
cette planète est sèche et froide, avec des calottes polaires de gaz
carbonique solidifié. Deux fois plus petite que la Terre, Mars
tourne autour du Soleil en 687 jours, et sur elle-même en un peu
plus de 24 heures. Elle possède deux minuscules satellites,
Phobos et Deimos.
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Jupiter est la plus grande des planètes du
Système solaire (plus de onze fois la taille de la Terre).
Essentiellement formée de gaz, elle est beaucoup moins dense que les
autres planètes. Son atmosphère, un mélange d'hydrogène, d'hélium,
de méthane et d'ammoniac, provoque la formation de nombreux nuages
aux magnifiques tons pastel. Comme les autres planètes géantes, elle
se caractérise également par une immense tache rouge bien visible
(sorte d'ouragan géant grand comme quatre fois la Terre), un système
d'anneaux fins et la présence de seize satellites, dont les
plus importants sont Io, Europe, Ganymède et Callisto. Jupiter
tourne autour du Soleil en un peu moins de douze ans, et sur
elle-même en un peu moins de 10 heures.
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Saturne rivalise avec Jupiter pour la taille
(près de dix fois celle de la Terre), et présente un système
caractéristique d'anneaux formés de blocs de glace de différentes
tailles. Elle possède également dix-huit satellites, dont
Titan est le plus connu — et le seul à posséder une atmosphère.
Saturne ressemble encore à Jupiter pour ses périodes de révolution
et de rotation : elle tourne autour du Soleil en près de trente ans,
et sur elle-même en un peu plus de 10 heures.
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Uranus , inconnue des Anciens, apparaît comme une
grosse planète bleu-vert inclinée d'un angle de 98° sur le plan de
son orbite. Son atmosphère est comparable à celle de Jupiter et de
Saturne, avec une teneur plus faible en hydrogène. Elle possède onze
anneaux principaux, minces et peu brillants, et quinze petits
satellites. Elle tourne autour du Soleil en quatre-vingt-quatre
ans, et sur elle-même en près de 18 heures.
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Neptune est une planète de taille comparable
à Uranus, de couleur bleu sombre, siège de tempêtes géantes
incessantes. Comme les autres planètes du système externe, elle
possède des anneaux et huit satellites (avec notamment
Triton, qui se distingue par sa taille imposante et son orbite
rétrograde). Neptune tourne autour du Soleil en 165 ans et sur
elle-même en un peu moins de 20 heures.
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Pluton , la dernière planète connue du Système
solaire (découverte en 1930), apparaît plutôt similaire aux plus
grands satellites gelés de Jupiter ou de Saturne. Petite et glacée,
elle possède un satellite, Charon, qui fait la moitié de sa
propre taille. Elle tourne autour du Soleil en 249 ans, et sur
elle-même en moins de 6,5 heures.
Le 24 août 2006, l'UAI (Union Astronomique
Internationale) a décidé de déchoir Pluton de son titre de
planète, ramenant à huit le nombre de planètes du Système
solaire. Pluton différait des huit autres planètes par le fait
qu'elle ne tourne pas autour du Soleil sur le même plan.
AUTRES CORPS
CELESTES :
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Les astéroïdes
sont des corps rocheux en orbite autour du Soleil, comme de
petites planètes, principalement situés dans la «ceinture
d'astéroïdes», entre Mars et Jupiter. Se comptant par milliers (près
de 5.000 ont été décrits), les astéroïdes s'échelonnent en taille
depuis les 1.200 km de diamètre de Cérès jusqu'à quelques mètres.
Certains ont des orbites particulièrement excentriques, les amenant
au plus près du Soleil, ou croisant l'orbite de la Terre. D'autres
astéroïdes (quelques dizaines) n'appartiennent pas à la ceinture. En
effet, Jupiter a «piégé» deux amas d'astéroïdes, le premier
précédant la planète et le second la suivant dans son orbite autour
du Soleil ; on les nomme les Troyens.
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Sources de connaissances sur le
développement de notre Système solaire, les astéroïdes peuvent
entrer en collision avec la Terre (météores), permettant ainsi la
récupération et l'analyse de fragments appelés météorites. Les
surfaces de Mercure, de Mars et de plusieurs satellites planétaires
(dont la Lune) montrent les traces d'un bombardement intense par des
astéroïdes tôt dans l'histoire du Système solaire. Sur Terre,
l'érosion a fait disparaître ces signes, sauf pour quelques cratères
d'impacts plus récents.
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Les comètes
sont des agrégats de poussières et de gaz gelés, de 1 à 10 km de
diamètre. La plupart seraient issues d'une vaste sphère
entourant le Soleil, située loin à l'extérieur des orbites
planétaires, à une distance présumée de plus d'une année-lumière,
connue sous le nom de nuage de Oort, du nom de l'astronome
hollandais Jan Oort. Du fait de leur trajectoire particulièrement
longue, les comètes sont soumises à de multiples influences, qui
peuvent les amener au centre du Système solaire, sous l'attraction
du Soleil et des planètes. À proximité du Soleil, la glace qui
compose la comète se met à bouillir, libérant ses poussières et ses
gaz pour former une «chevelure» et une «queue» spectaculaires.
Jupiter, notamment, exerce une forte influence sur les comètes,
allant parfois jusqu'à infléchir définitivement leur orbite. C'est
le cas de la comète de Halley, qui traverse désormais le Système
solaire tous les soixante-seize ans. Son dernier passage a eut lieu
en 1986.
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En 1992, la comète Shoemaker-Lévy 9 a explosé
au voisinage du Jupiter, projetant dans son atmosphère très dense de
multiples fragments. Le phénomène fut assez intense pour être
observé. Son analyse a permis de mieux connaître les comètes, mais
également la composition de Jupiter.
MOUVEMENT
DES PLANETES ET DE LEURS SATELLITES
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Un observateur situé à l'extérieur du Système
solaire, loin au-dessus du pôle Nord de la Terre, pourrait percevoir
le trajet des planètes, tournant dans le sens contraire des
aiguilles d'une montre autour du Soleil. Cet observateur
constaterait que le Système solaire est remarquablement plan,
puisque seules Mercure et Pluton présentent des orbites
manifestement inclinées par rapport aux autres. Enfin, l'orbite de
Pluton est si excentrique qu'il lui arrive parfois de se trouver
plus près du Soleil que Neptune.
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Les satellites imitent en règle générale le
comportement de leur planète, mais il y a des exceptions. Certains
des satellites de Jupiter, de Saturne et de Neptune se déplacent
autour de leur planète selon des orbites rétrogrades (dans le sens
des aiguilles d'une montre, au lieu du contraire, qui représente la
norme pour les satellites), et plusieurs orbites de satellites sont
fortement excentriques.
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L'ensemble des orbites de tous les astres qui
composent notre Système solaire forme une figure complexe, dans
laquelle on repère cependant certaines constantes. Mercure, par
exemple, tourne sur son axe trois fois toutes les deux révolutions
autour du Soleil ; les trois satellites galiléens intérieurs de
Jupiter ont des périodes dont les rapports sont du type 4-2-1. Ces
quelques exemples parmi d'autres témoignent de l'équilibre subtil
qui existe dans ce système gravitationnel.
L'ORIGINE DU
SYSTEME SOLAIRE
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Les premières hypothèses quant à l'origine du
Système solaire furent formulées par le philosophe allemand Kant et
l'astronome et mathématicien français Laplace. Actuellement, on
considère que la formation du Système solaire serait liée à celle du
Soleil lui-même, il y a environ 5 milliards d'années.
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La condensation et l'effondrement
gravitationnel d'un vaste nuage interstellaire de gaz et de
poussières, déclenchés peut-être par l'explosion d'une supernova
voisine, pourraient avoir conduit à la formation d'une nébuleuse
originelle, semblable à un vaste disque épaissi en son centre,
ancêtre du Système solaire.
La concentration de la plus grande partie de cette
nébuleuse aurait alors, en quelques millions d'années, donné
naissance au Soleil.
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À distance, de la matière minérale se serait
constituée, puis agglomérée, pour former les planètes telluriques.
Dans les régions plus lointaines, la température plus faible
n'aurait pas facilité la constitution d'atomes lourds, comme les
métaux et les minéraux, et de grandes quantités d'éléments légers
(hydrogène et hélium notamment) auraient été à l'origine de la
formation des planètes géantes.
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Cette hypothèse, qui associe la formation du
Soleil à celle de ses planètes, permet d'envisager l'existence de
systèmes planétaires comparables au nôtre ailleurs dans l'Univers.