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Les Planètes Tournent-elles Toutes dans le même Sens ?

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Pourquoi l'Orbite des Planètes n'est-elle Pas Circulaire ?

Aucune loi de la mécanique céleste ne s'oppose à ce que l'orbite d'une planète soit circulaire. Mais quand plusieurs planètes tournent autour d'une étoile, comme les huit de notre système solaire, elles s'attirent les unes les autres, imprimant une forme plus ou moins elliptique à leur trajectoire.

Et comme elles se trouvent périodiquement dans la même configuration, cela accentue la déformation de leur orbite... qui devient elliptique. Et qui devrait même, en réalité, être encore plus excentrique.

UNE AFFAIRE DE GÉOMÉTRIE

L'explication est à chercher dans l'histoire de la formation des systèmes solaires. À l'origine gravitait autour de notre toute jeune étoile un immense nuage de poussière agité de mouvements anarchiques. Alors, comment expliquer que les planètes se soient mises à tourner bien sagement ensemble ? Cela tient à un mécanisme naturel de régulation qui favorise les orbites circulaires et qui repose sur une loi géométrique simple : deux cercles de même centre ne peuvent pas se couper. Les orbites circulaires s'imposent donc car elles entraînent moins de collisions ; elles sont même la condition de la formation des planètes. De fait, aux premiers temps du système solaire, des collisions incessantes provoquaient la formation et la destruction continuelles de corps. Les seuls à avoir atteint une taille suffisante sont donc ceux qui suivaient les trajectoires les plus circulaires. Si une certaine ellipticité est visible aujourd'hui, elle est le résultat des interactions gravitationnelles.

Cependant, ces ellipses ne sont pas parfaites : elles ne se referment pas tout à fait. Ainsi, la forme de l'orbite terrestre a un cycle de 413 000 ans, à l'intérieur duquel son excentricité est multipliée par dix avant de revenir à sa valeur initiale.

F.N. - SCIENCE & VIE > Mai > 2011

Quelle Force fait Tourner les Planètes sur Elles-Mêmes ?

Une force... qui n'en est pas une : l'inertie !

Alors que les planètes ne sont mues que par l'attraction gravitationnelle de leurs voisines et de leur étoile, qui les enferme dans une trajectoire elliptique autour du Soleil, leur rotation sur elles-mêmes nées entretenues par aucune force : elle est le reliquat du mouvement qui les animait, aux premières heures du système solaire !

Pour comprendre ce phénomène, les astrophysiciens nous ramènent 4,5 milliards d'années en arrière. À l'époque, les planètes en formation orbitent avec des milliards de cailloux qui ne cessent de les percuter.

JEU DE BILLARD SPATIAL

C'est l'ère du grand ménage : les toutes jeunes planètes, Mars, la Terre, Vénus grossissent en prenant dans leurs filets gravitationnels tous les corps qui croisent leurs orbites. Les lois qui régissent le système solaire sont alors les mêmes que celles qui permettent de décrire le comportement des boules sur une table de billard : à chaque collision avec un astéroïde, la trajectoire des futures planètes se modifie ; dès que l'impact n'est pas exactement centré, elles se mettent à tourbillonner sur elles-mêmes... Jusqu'à ce que leur rotation se stabilise. Cette stabilisation tient à ce que, dans un système solaire, plus les corps gravitent loin du centre, plus ils vont vite. De choc en choc, la Terre est donc davantage poussée par l'extérieur et se met à tourner sur elle-même. Ce jeu de billard spatial anime du même mouvement tous les corps du système solaire, jusqu'à ce que les derniers cailloux aient été absorbés ou désagrégés.

Finalement, vu de leur pôle Nord, toutes les planètes tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre... Sauf Vénus. La chaleur et l'attraction du Soleil tout proche ont tellement perturbé sa trajectoire que cela a inversé sa rotation. Si ce n'est cette exception, toutes les planètes sont restées, par inertie, sur leur lancée et dansent au même rythme depuis 4,5 milliards d'années !

M.F. - SCIENCE & VIE > Avril > 2011

Un Satellite Peut-il avoir un Satellite ?

Japet, une des lunes de Saturne, a peut-être possédé son propre satellite secondaire.

Personne n'a encore jamais observé un tel objet dans le système solaire. Pourtant au mois de décembre 2010, des chercheurs américains ont émis l'idée que, par le passé, un satellite de Saturne, baptisé Japet, aurait pu lui-même posséder une petite lune. Laquelle n'aurait pas perduré très longtemps. Car pour rester sagement sur son orbite, un satellite secondaire doit évoluer entre deux marges très étroites. Trop bas, il passe sous la "limite de Roche" : l'action des forces de marées causées par le corps céleste autour duquel il orbite le déchiquette alors littéralement. C'est ce qui serait advenu de la lune de Japet, réduite en plus de météorites. Tombée dans la ceinture équatoriale de Japet, celle-ci expliquerait la présence de cette montagne de 20 km de hauteur qui donne au satellite de Saturne son étonnante forme de coquille de noix.

UNE ORBITE PRÉCAIRE

Inversement, si les trous, le satellite sort cette fois de la "sphère de Hill", qui délimite la zone d'influence gravitationnelle d'un corps en présence d'un autre plus massif. Dès lors, c'est la planète qui l'emporte : le satellite secondaire repasse progressivement sur une orbite plus stable autour de la planète elle-même. Or, les 168 lunes du système solaire, très proches de leur planète respective, possèdent une sphère de hill très réduite. La plus grande place à seulement 51.000 km au-dessus de la surface de Titan autre lunes de Saturne.
En conclusion, il y a donc très peu de chances pour qu'un satellite de satellite existe dans le système solaire. Mais cela ne veut pas dire que c'est impossible. S'étant jamais, un jour, peut-être découvrirons-nous une telle curiosité céleste... Dans un autre système stellaire.

B.R. - SCIENCE & VIE > Mars > 2011

Pourquoi les Petites Planètes sont-elles Rocheuses et les Grosses Gazeuses ?

Remontons à la naissance de notre système solaire. Selon les astrophysiciens, le Soleil est né il y a plus de 5 milliards d'années, d'une immense boule de gaz essentiellement composée d'hydrogène et d'hélium et d'autres éléments en faibles quantités (carbone, oxygène, azote, fer, etc.). Lorsque ce nuage s'est effondré sur lui-même sous l'effet de la gravitation, sa densité a augmenté. Au centre, la pression est devenue si forte que les réactions nucléaires entre les atomes d'hydrogène ont démarré. Lesquels ont fusionné pour fabriquer de l'hélium : le jeune Soleil s'est "allumé", soufflant alors les éléments qui l'entouraient.

Les plus légers comme l'hydrogène et l'hélium ont été éjectés très loin, à plusieurs UA (unité astronomique : distance moyenne qui sépare la Terre du Soleil, soit env. 150 milions de km), tandis que les plus lourds sont restés à proximité. Là, ces débris de gaz et de poussières se sont entrechoqués, finissant par former en quelques milliers d'années des corps d'une centaine de kilomètres de diamètre. Ces planétésimaux sont composés de matériaux de plus en plus denses, donc de plus en plus chauds lorsqu'on se rapproche du centre. Autour de leur cœur en fusion se trouvent des éléments plus volatiles, formant un manteau liquide et visqueux, surplombé d'une fine croûte solide, plus froide. Les composés encore plus légers (eau et gaz) sont expulsés vers la sufface. Ce sont eux qui constitueront une atmosphère si la gravité de la planète les retient.

Selon les modèles numériques, à partir de 10 à 15 masses terrestres environ, la planète va attirer de plus en plus de matière en grossissant. Or, près de l'étoile, la matière est trop rare pour enclencher ce processus. Résultat : ces planètes sont donc plutôt denses, rocheuses et petites. En revanche, au-delà de 4 UA environ, les matériaux légers (hydrogène, hélium) sont plus abondants et les températures plus faibles. Du coup, le phénomène d'accumulation se déroule de façon exponentielle tant qu'il y a de la matière disponible. Au final, si toutes les planètes éloiguées de l'étoile possèdent, comme les petites, un noyau solide, elles sont surplombées d'une épaisse couche atmosphérique qui peut représenter jusqu'à 95 % de leur masse. Elles atteignent donc des masses considérables : Jupiter pèse 318 terres ! Bref, Pluton exceptée (Planète naine, Pluton est un cas à part probablement issue d'un vaste réservor d'astéroïdes situé entre 30 et 50 UA (la ceinture de Kuiper), elle aurait été capturée par les planètes gazeuses.), les planètes éloignées de leur étoile sont plus lourdes mais essentiellement composées de gaz.

UNE THÉORIE À REVOIR

La réponse à cette question pourrait s'arréter là. Mais depuis octobre 1995, quelque 200 nouvelles planètes ont été détectées autour d'autres étoiles que le Soleil, la plupart avec des caractéristiques orbitales si curieuses qu'elles prennent en défaut ce scénario. Les astronomes ont en effet découvert ce qu'ils appellent des "Jupiter chauds" : d'énormes boules de gaz tournant autour de leur étoile... a quelques centièmes d'UA en quelques jours à peine ! La théorie a donc dû être affinée. Ces géantes gazeuses se seraient formées loin de leur étoile, mais auraient été freinées dans leur orbite par la présence du disque de matière qui leur a donné naissance. Conséquence : elles "migrent inexorablement vers leur soleil. Certaines finissent par disparaître, cannibalisées par l'étoile, d'autres voient leur enveloppe de gaz peu à peu soufflée, laissant apparaître un noyau solide brûlé par un terrible vent solaire.

L.O. - SCIENCE & VIE > Octobre > 2006
 

   
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