Introduction
A l’école, il n’y a pas longtemps, et dans tous les manuels, il était enseigné que neuf (09) corps célestes appelés Planètes tournaient autour du Soleil sur des trajectoires grosso-modo elliptiques dont il occupe lui-même un des foyers (1e loi de l’astronome allemand Johannes Képler, 1571-1630).
La neuvième planète de l’ensemble s’appelait Pluton. Depuis 2006, l’Union Astronomique Internationale (UAI) a décidé qu’avec ses caractéristiques propres Pluton ne pouvait pas continuer d’être classée au rang de planète du système car elle n’est pas assez massive pour que sa propre gravité l’ait suffisamment façonnée en forme de sphère assez régulière d’une part et en conséquence d’autre part son orbite de rotation n’est pas suffisamment dégagée de tous autres corps pour être considérée comme sienne propre. Aussi l’UAI considère-t-elle depuis 2006 que le système solaire ne comporte plus que huit (08) planètes orbitant autour de l’étoile Soleil dont le présent article fait une description sommaire dans un but de vulgarisation scientifique.
I/ Soleil et système solaire
Ce que l’on désigne ici sous le vocable “système solaire“ est une partie infime de l’Univers née il y a quelques 4,6 milliards d’années, d’un nuage de poussières et de gaz. Il est constitué par le Soleil, et par différents et divers objets célestes qui tournent autour de lui. Il s’agit des huit planètes, d’une soixantaine de “lunes“ (c’est-à-dire des satellites naturels de ces planètes), d’innombrables astéroïdes (petits corps rocheux ou métalliques de forme irrégulière en général qui gravitent autour du Soleil) et comètes (corps célestes qui en passant au voisinage du Soleil éjectent un nuage à l’aspect de chevelure s’étirant en une queue spectaculaire parfois). Le système solaire se présente dans l’Univers sous la forme d’un disque de plus de 12 milliards de km de diamètre dont le Soleil est au centre et en constitue 99% de la masse. Il s’ensuit que son attraction gravitationnelle domine le système. Comme les autres étoiles, le Soleil est une énorme boule de gaz en rotation. Son noyau est le siège de réactions qui en font une gigantesque centrale thermonucléaire dans laquelle par fusion l’hydrogène est transformé en hélium (cycle de Bethe, du nom du physicien américain d’origine allemande, Prix Nobel 1967) libérant ainsi dans l’Espace une extraordinaire quantité d’énergie déterminée mathématiquement par la fameuse équation connue dans le monde entier comme emblématique du génie d’Einstein (équivalence entre masse et énergie, E=mc2, une des conséquences de la Relativité restreinte). En chiffres, c’est 600 millions de tonnes d’hydrogène qui sont transformés à la seconde pour répandre cette énergie dans l’Espace. Le Soleil se situe à une distance moyenne de 150 millions de km de la Terre ; sa masse est de 2.1027 tonnes soit 330 mille fois celle de la Terre et sa gravité est 28 fois celle de la Terre. Le Soleil a un diamètre de 1. 392.000 km ; la température est de 6.000°C à sa périphérie et en est de 15 millions en son centre.
II/ Les planètes du système solaire
Elles sont, depuis 2006, au nombre de huit, dont quatre les plus proches du Soleil sont des petites planètes rocheuses (Mercure, Venus, Terre, Mars) et quatre plus lointaines sont des planètes géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune).
2.1. Mercure
C’est la planète la plus proche du Soleil à une distance moyenne de 58 millions de km. Sa période de révolution (temps d’un tour complet autour du Soleil) est de 88 jours terrestres et sa période de rotation (temps d’un tour complet sur elle-même) est de 59 jours terrestres. Mercure a un diamètre de 4.880 km et son cœur (noyau) est constitué essentiellement de fer et de nickel. Cette planète est sans atmosphère, sans satellite et apparaît comme un gros caillou brûlé. La température à sa surface varie entre – 180°C et +430°C. Une particularité de Mercure est le déplacement sous l’effet gravitationnel du Soleil de son périhélie (point de son orbite le plus proche du Soleil). L’accord entre les mesures et les calculs théoriques de ce phénomène (43 secondes d’angle par siècle) est une des importantes vérifications expérimentales des équations cosmologiques d’Einstein dans lesquelles se trouvent d’un côté la géométrie de l’espace – temps et de l’autre, le contenu matériel (et énergétique) de l’Univers. Mercure a été visité et cartographié par les sondes américaines Mariner et Messenger à partir de 1974. La masse de Mercure est de 3,3.1020 tonnes.
2.2 Vénus
La planète Vénus communément appelée Etoile du Berger est un objet céleste très brillant connu depuis l’Antiquité. Sa distance moyenne au Soleil est de 108 millions de km. D’un diamètre de 12.000 km, sa période de révolution est de 225 jours terrestres et sa période de rotation de 243 jours terrestres. Par sa taille, sa composition, sa distance au Soleil et son atmosphère Vénus ressemble beaucoup à la Terre et il a été longtemps pensé qu’elle abritait la vie sur elle. Erreur car à sa surface, l’atmosphère est d’environ 90 bars (c’est la pression sur la Terre à 1 km sous la mer). En outre, il y a sur Vénus un très grand effet de serre de sorte que la température y est infernale avoisinant de façon constante +480°C. Notons que Vénus est la seule planète du système solaire où le soleil se lève à l’ouest (elle tourne dans le sens rétrograde). Elle est aussi la seule à avoir une orbite presque parfaitement circulaire de sorte que au long de l’année sa distance au Soleil change peu et en conséquence elle est quasiment sans saisons. Vénus a fait l’objet de beaucoup de missions depuis 1962 et entre 1989 et 1994, elle a été entièrement cartographiée par la mission Magellan. Son cœur est constitué de fer et de nickel. La masse de Vénus est de 4,9.1021 tonnes.
2.3 Terre
La planète Terre ressemble à ses voisines rocheuses par sa taille et la composition de ses sols, mais à la différence de celles-là elle est recouverte à 71% par l’eau liquide (d’où son surnom de Planète bleue) et son atmosphère contient beaucoup d’oxygène. Ces deux particularités ajoutées à sa distance au Soleil (150 millions de km), sa température moyenne générale (de quelque +15°C), la réflexion de ses sols (appelée albédo) et l’effet de serre qui en résulte du fait de l’atmosphère qui l’enveloppe y ont sans doute favorisée l’apparition d’innombrables variétés de vies telles que nous les connaissons et qu’on ne trouve nulle part ailleurs dans le système solaire. Unique dans l’Univers ? Vaste question à laquelle il n’y a point de réponse à ce jour. Le diamètre de la Terre est de 12.700 km sa période de révolution est de 365 jours (référence), sa période de rotation de 1 jour. La Terre a un satellite naturel, la Lune située à 384.000 km, dont le sol ressemble fortement à celui de la Terre et dont le diamètre est de 3.500 km. On pense que son apparition est due à une collision subie avec un astre de la taille de Mars alors que la Terre était à peine formée. Son cœur reste très chaud d’où son intense activité géologique, l’évacuation de sa chaleur interne se faisant par des mouvements de convection dans son manteau, entrainant des mouvements de la croûte et morcelant la surface en une douzaine de plaques principales. L’expulsion de roches en fusion à la frontière des plaques mais aussi dans d’autres points chauds forment les volcans. Son cœur est constitué de fer et de nickel. La masse de la Terre est de 5,9.1021 tonnes.
2.4. Mars
La Planète Mars est située à 280 millions de km du Soleil, sa période de révolution est de 687 jours terrestres, sa période de rotation est d’à peine plus de 1 jour terrestre et son diamètre est de 6794 km. Elle a deux satellites naturels, Déimos et Phobos. Aujourd’hui Mars est, après la Terre, la Planète la mieux connue de toutes les planètes du Système solaire, car depuis 1965 plus d’une trentaine de sondes et de satellites artificiels y ont été envoyés pour l’étudier de près. Aussi, toute sa surface est cartographiée aujourd’hui. La forte présence d’oxyde de fer sur son sol, lui a donné son surnom de planète rouge. On trouve sur Mars, comme sur Terre, des montagnes, des canyons, des vallées, des plaines, de gigantesques cratères carbonique et à ses pôles des calottes de glaces carboniques.
Mais la température moyenne de Mars est de – 55°C, son atmosphère très mince pour protéger d’éventuels organismes (de vie) de rayonnements nocifs tels que l’ultra-violet. De ce fait, l’effet de serre qui y est généré est trop faible pour compenser l’éloignement du Soleil. Aussi l’espoir de trouver sur Mars, ainsi que cela avait été imaginé, des traces de vie présente ou passée est aujourd’hui très faible pour ne pas dire nulle. La température y est en moyenne de – 55°C et son noyau est constitué de fer et de sulfure de fer. La masse de Mars est de 6,4.1020 tonnes.
2.5. Jupiter
Jupiter est la plus grande et la plus massive des planètes du système solaire, sa masse vaut plus de deux fois celle de toutes les autres planètes réunies. Elle est à 778 millions de km du Soleil et son diamètre est de 143.000 km. Sa période de révolution est de 4335 jours terrestres, sa période de rotation d’à peu près 10 heures terrestres. Sa température est de -145°C à sa surface et de +24.000°C en son centre. Son cœur est rocheux et constitué de fer et de nickel. La planète est constituée d’une énorme couche de gaz enveloppant un petit cœur rocheux. Tout autour du cœur rocheux de l’hydrogène liquide y génère un puissant champ magnétique. Jupiter a quatre grands satellites naturels : Io, Europe, Ganymède, Callisto et une soixantaine de petits autres. L’atmosphère de Jupiter est agitée de tempêtes et de vents contraires. La masse de Jupiter est 2.1024 tonnes.
2.6. Saturne
C’est la deuxième plus grosse planète du Système solaire avec un diamètre de 120.000 km. Elle est située à 1.427 millions de km du Soleil, sa période de révolution est de 29,5 années et sa période de rotation d’à peu près 11 heures terrestres. Son cœur est rocheux, constitué de glaces, de silicates et d’oxydes métalliques, la température à sa surface est de – 110°C et de 12.000°C en son centre.
La planète Saturne est surtout caractérisée par les Anneaux qui l’entourent, très fins (moins d’un kilomètre d’épaisseur), brillants et constitués de blocs de glace tournant chacun sur son orbite. Ils avaient été pris pour des satellites naturels de la planète. Saturne ressemble beaucoup à Jupiter, notamment concernant son atmosphère. Saturne a une soixantaine de satellites naturels dont les six emblématiques sont Prométhée, Encelade, Dioné, Titan, Japet et Phoebé. Ces satellites ont la caractéristique d’être synchrones vis-à-vis de la planète à laquelle elles présentent toujours la même face et certains sont en résonnance entre eux c’est-à-dire que lorsque l’un fait un tour de la planète, l’autre en fait également un nombre entier (1, 2 ou 3 en général). Cela façonne l’entourage de la planète en y créant des zones d’instabilité mais aussi des zones de grande stabilité à la fois pour les Anneaux et les Satellites. La masse de Saturne est de 5,7.1023 tonnes.
2.7. Uranus
C’est aussi une planète bleue, cette couleur étant due au fait que son atmosphère est constituée notablement de méthane, de glaces d’eau et d’ammoniac. Elle est située à 2.870 millions de km du Soleil et son diamètre est de 51.000 km. Sa période de révolution est globalement de 84 années terrestres et sa période de rotation est de 17 heures et un quart terrestres.
Mais l’axe de rotation de Uranus se situe quasiment dans son plan de révolution si bien que ses pôles occupent la place des équateurs des autres planètes : une configuration qui en fait un cas unique dans le Système solaire. Cette caractéristique donne à cette planète une météorologie particulière : les pôles sont ensoleillés à tour de rôle pendant 42 ans (temps d’une demi-révolution). Ainsi quand un pôle chauffe, l’autre est glacé dans l’ombre et alternativement, ce qui provoque de violentes tempêtes sur la planète. La température est de – 210 °C à la surface d’Uranus et de 3.000°C en son centre. Son noyau est constitué de fer et de silicates. On connait aujourd’hui 29 satellites naturels à Uranus dont les 5 principaux sont : Oberon, Titania, Umbriel, Ariel et Miranda. La masse de Uranus est de 8,7.1022 tonnes.
2.8. Neptune
Des anomalies sur l’orbite d’Uranus suggérèrent l’existence de cette planète. Des calculs mathématiques l’ont démontrée et l’observation l’a attestée en 1846. Neptune est située à 4497 millions de km du Soleil. Son diamètre est de 48.600 km, sa période de révolution est de 165 années terrestres et sa période de rotation de 16 heures terrestres. La température à sa surface est de -210°C et de 3.000°C en son centre. Son cœur est constitué de roches silicatées et de métaux. Neptune apparait aussi de couleur bleue à cause de la présence de méthane dans son atmosphère agitée de vents violents et de cyclones. On lui connait à ce jour 13 satellites naturels dont le peu plus gros Triton a un diamètre d’un peu plus de 500 km. La masse de Neptune est de 1,02.1023 tonnes.
Cotonou, le 29 septembre 2010
Eléments de Bibliographie
1- P. Bakounine ; E. Kononovitch, V. Moroz. Astronomie générale, Edition Mir, 1981.
2- Espace, Les Encyclopoches Hachette, 1996.
3- Revue Sciences et Vie, hors série N°246, Mars 2009.
Joseph Marcellin DEGBE
Ingénieur Physicien à la retraite