• Labo d'astrophysique : le système solaire

    Labo d'astrophysique : le système solaire

    ... le système solaire

     

     

    Quand on commence à se pencher sur l'astrophysique, on a très vite le vertige. Les distances, les tailles et les différentes mesures sont exprimées dans des chiffres qui sont difficilement concevables.

    Malgré tout, c'est notre environnement et il est intéressant d'en connaître les rudiments. Vous savez que vous habitez ici, dans ce pays, sur cette planète. Mais encore ? Reculons un peu le zoom pour essayer de comprendre dans quel milieu flotte notre chère boule bleue :

     

     En général 

     

    L'Univers

    Il est immense et c'est peu dire. En réalité, il est non seulement infini mais il est encore en expansion. La théorie actuellement admise est celle du Big Bang: une énorme explosion originelle qui aurait créé les premières particules et les aurait propulsées. En se disséminant, ces particules se sont regroupées pour créer des objets de plus en plus complexes: atomes, étoiles, galaxies,...

    L'élément chimique le plus présent dans l'univers est l'hydrogène. Il en représente 92%.

    schema big-bang

    Les durées et les distances sont tellement considérables que pour simplifier, on compte généralement en années-lumière.

    Une année-lumière, c'est le temps que met un objet pour parcourir une distance à la vitesse de la lumière, soit un peu moins de 300 000 km/seconde (= environ 1 milliard de km/h, vitesse maximale observée jusqu'à aujourd'hui). Exemple plus parlant: ça représente plus de 7 fois le tour de la Terre en une seconde.

    Ainsi, si une étoile est située à 100 000 années-lumière de notre Terre, il vous faudra 100 000 ans pour vous y rendre à la vitesse d'un milliard de km/h. Prévoyez des sandwichs !

    Les Galaxies

    On les compte par centaines de milliards.

    vue de galaxies par Hubble

    Montage de clichés pris par le télescope spatial Hubble.

    On peut y distinguer environ 10 000 galaxies. Seulement !!!

    Les galaxies sont des regroupements d'étoiles, de gaz et de poussières. Elles comptent chacune en leur sein plusieurs dizaines à plusieurs centaines de milliards d'étoiles, autour desquelles tournent des planètes.

    Elles sont structurées autour d'un noyau central, le bulbe, d'où se développent des bras en spirale.

    La galaxie la plus proche de nous (à plus de 2 millions d'années-lumière quand même !) est celle d'Andromède:

    galaxie d'Andromede

    Les Systèmes Stellaires

    C'est un regroupement de planètes autour d'une ou plusieurs étoiles. Les dernières découvertes ont montré qu'un grand nombre de systèmes étaient bi-stellaires, c'est-à-dire organisés autour de deux étoiles. Sur certaines planètes, on peut donc voir se lever deux "soleils". (Comme sur la planète Tatooine qu'on voit dans l'excellent documentaire de George Lucas : Star Wars !)

    Labo d'astrophysique : le système solaire

    Les Planètes

    De taille très variable, certaines sont énormes, d'autres très petites. Elles sont de deux types:

    • telluriques, c'est-à-dire qu'elles sont composées de roches et de métaux. Elles ont un sol dur (comme la Terre, par exemple).

    composition planetes telluriques

    • gazeuses, ce qui signifie qu'elles se composent de plusieurs gaz mélangés (essentiellement de l'hydrogène et de l'hélium) qui gravitent autour d"un "petit" noyau de roches et de glaces.

    composition planetes gazeuses

    Les planètes connaissent deux types de mouvement:

    • la rotation : la planète tourne sur elle-même autour de son axe. Elle correspond à la durée d'une "journée" (temps écoulé entre le lever et le coucher de l'étoile).
    • la révolution : la planète orbite autour de son étoile. Elle correspond à la durée d'une "année" (temps que parcourt la planète pour effectuer un tour complet de l'astre).

     

    Les Satellites

    Et non, un satellite, ce n'est pas seulement cet appareil métallique aux longues ailes bourré d'électronique qui sert à diffuser des ondes sur nos radios, télés, ordinateurs, téléphones, etc.

    Un satellite, c'est tout ce qui tourne autour d'une planète. Il peut être artificiel, comme ceux envoyés par les hommes, ou naturel, comme notre Lune par exemple.

     

     Chez nous 

     

    Notre galaxie : la Voie Lactée

    Sa taille est estimée à environ 100 000 années-lumière de diamètre, soit 1 milliard de milliard de kilomètres. Comme c'est difficile d'appréhender des chiffres aussi considérables, voici une échelle que vous comprendrez mieux: si le soleil était un grain de sable, la Voie Lactée aurait la taille des États-Unis !

    voie lactee

    Son bulbe est constitué d'un trou noir. On a calculé qu'elle comprendrait entre 100 et 400 milliards d'étoiles.

    Notre système stellaire: le système solaire

    Notre étoile s'appelle le soleil, d'où le nom donné au système.

    vue soleil

    Le soleil est essentiellement composé d'hydrogène et d'hélium. Il fonctionne comme un énorme réacteur à fusion nucléaire, ce qui lui permet de créer la gigantesque énergie qui lui donne sa lumière et sa chaleur. Sa température est de 15 millions de degrés dans le noyau mais seulement 5500°C à sa surface.

    On lui donne l'âge vénérable de 4,5 milliards d'années et on lui prédit encore autant avant qu'il ne s'éteigne.

    Autour de lui gravitent les planètes que nous connaissons :

    schema systeme solaire

     Nos planètes :

    Les premières ont été observées à l’œil nu depuis l'antiquité. Les grecs puis les romains leur ont donné des noms de Dieux. Ensuite, il a fallu attendre l'invention du télescope pour en découvrir de nouvelles. La dernière, Pluton, a été découverte en 1930. On a continué à les nommer selon le panthéon romain.

    Elles possèdent toutes une taille, une atmosphère et une gravité différentes. La gravité (aussi appelée pesanteur) est la force d'attraction exercée par un corps sur un autre. Pour être plus clair, le poids d'un objet est plus important sur une planète à forte gravité et moins important sur une planète à faible gravité. Par exemple, 1 kg sur Terre ne "pèsera" que 160g sur la Lune (gravité six fois moindre).

    Pour mieux connaître nos voisines, comparons-les à la planète que nous connaissons le mieux: la Terre.

    Voici donc, dans l'ordre, de la plus proche à la plus lointaine du soleil:

    Mercure

    Mercure

    tellurique

    • Taille: 0,054 fois la Terre.
    • Gravité: 2,6 fois moins que la Terre.
    • Durée d'une "journée": 58 jours et 14 heures
    • Durée d'une "année": 88 jours
    • Température: de -170°C à 430°C
    • Atmosphère: hydrogène, hélium, argon
    • Découverte: dans l'Antiquité.
    • Satellites: ne possède pas de satellite.

     

    Vénus

    venus

    tellurique

     

    • Taille: 0,88 fois la Terre.
    • Gravité: 0,911 fois la Terre.
    • Durée d'une "journée": 243 jours.
    • Durée d'une "année": 224,7 jours.
    • Température: 460°C
    • Atmosphère: gaz carbonique : 96%, azote : 3%, acide sulfurique, vapeur d'eau, gaz rares 1%. 
    • Découverte: dans l'Antiquité.
    • Satellites: ne possède pas de satellite.

     

    Terre

    terre

    tellurique

     

    • Taille: 12 756 km de diamètre (à l'équateur).
    • Durée d'une "journée": 23 heures, 56 minutes, 4 secondes.
    • Durée d'une "année": 365 jours, 6 heures, 9 minutes.
    • Température: 14°C (moyenne)
    • Atmosphère: Azote (78%), oxygène (21%), gaz carbonique, vapeur d'eau, gaz rares.
    • Satellites: 1 seul, la Lune.

     

    Mars

    mars

    tellurique

     

    • Taille: 0,53 fois la Terre.
    • Gravité: 0,33 fois la Terre.
    • Durée d'une "journée": 24 heures, 37 minutes.
    • Durée d'une "année": 687 jours.
    • Température: -55°C.
    • Atmosphère: gaz carbonique : 95% de gaz carbonique, 3% d'azote, trace d'argon et de vapeur d'eau.
    • Découverte: dans l'Antiquité.
    • Satellites: 2 petits : Phobos et Déimos, de formes irrégulières, dites "patatoïdes"(= qui ressemble à une patate).

     

    Jupiter

    jupiter

    gazeuse

     

    • Taille: 11,2 fois la Terre.
    • Gravité: 2,52 fois la Terre.
    • Durée d'une "journée": 9 heures, 51 minutes.
    • Durée d'une "année": 11 ans et 315 jours.
    • Température: -150°C.
    • Atmosphère: 78% d'hydrogène, 20% d'hélium, 2% de méthane et des traces d'eau et d'ammoniac.
    • Découverte: dans l'Antiquité.
    • Satellites: 4, parmi les plus gros du système solaire : Io, Europe, Ganymède, Callisto (découverts en 1610 par Galilée).

     

     Saturne

    saturne

    gazeuse

     

    • Taille: 9,5 fois la Terre.
    • Gravité: 1,06 fois la Terre.
    • Durée d'une "journée": 10 heures, 14 minutes.
    • Durée d'une "année": 29 ans et 167 jours.
    • Température: -135°C.
    • Atmosphère: 79% d'hydrogène, 11% d'hélium, trace d'autres gaz.
    • Découverte: dans l'Antiquité.
    • Satellites: 66. Le plus gros est Titan. Elle est également cernée d'anneaux formés de blocs de roche entourés de glace.

     

    Uranus

    uranus

    gazeuse

     

    • Taille: 3,9 fois la Terre.
    • Gravité: 0,88 fois la Terre.
    • Durée d'une "journée": 16 heures.
    • Durée d'une "année": 84 ans et 7 jours.
    • Température: -218°C.
    • Atmosphère: 80% d'hydrogène et 20% d'hélium.
    • Découverte: en 1781 par William Herschel.
    • Satellites: 27, dont Titania et Obéron.

     

    Neptune

    neptune

    gazeuse

     

    • Taille: 3,88 fois la Terre.
    • Gravité: 1,13 fois la Terre.
    • Durée d'une "journée": 16 heures, 7 minutes.
    • Durée d'une "année": 164 ans et 280 jours.
    • Température: -220°C.
    • Atmosphère: 79% d'hydrogène, 20% d'hélium et 1% de méthane.
    • Découverte: en 1846 par Johann Galle.
    • Satellites: 13, dont Triton, Néréide, Naïade et Protée.

     

    Pluton

    pluton

     

    • Taille: 0,17 fois la Terre.
    • Gravité: 0,06 fois la Terre.
    • Durée d'une "journée": 6 jours, 9 heures, 22 minutes.
    • Durée d'une "année": 251 ans et 314 jours.
    • Température: -230°C.
    • Atmosphère: Azote, Monoxyde de Carbone.
    • Découverte: en 1930 par Clyde Tombaugh.
    • Satellites: 3 nommés Charon, Nix et Hydra.

     

    Pluton est un cas à part. Dernière planète découverte, elle a récemment été "dégradée" (en 2006). Officiellement, elle n'appartient plus à la catégorie des planètes mais à celles des planètes naines. Notre système ne compte donc plus 9 mais 8 planètes. Ainsi que de nombreux autres corps astraux: planètes naines, astéroïdes, satellites,...

    Nos Satellites

    La Terre n'a qu'un seul satellite naturel. On le connaît bien, il s'agit de la Lune.

    la Lune

    • Taille: 0,27 fois la Terre.
    • Gravité: 0,166 fois la Terre.
    • Température:  de -233°C à - 123°C.
    • Atmosphère: Aucune.

     

    Le système solaire compte au total 174 satellites. Les plus gros sont Ganymède, autour de Jupiter, suivi de Titan dans l'orbite de Saturne. Ensuite viennent Callisto, Io et Europe, autres satellites de Jupiter. Notre Lune se classe 5ème.

    Plus gros satellites du systeme solaire

     

    ************************* 

     

    A l'issue de cette petite visite de l'univers, une question nous brûle les lèvres: existe-t-il de la vie ailleurs ?

    D'un simple point de vue statistique, il est difficile d'en écarter l'idée puisque des centaines de milliards de planètes à travers les galaxies réunissent les conditions nécessaires à l'apparition de la vie. Il est dur de ne pas croire qu'au moins une d'entre elles abrite ne serait-ce qu'un organisme unicellulaire.

    Mais en astrophysique, les statistiques sont souvent contrariées par les faits. Que ce soit possible ne signifie pas que c'est effectivement le cas.

    Alors ?

    La question est loin d'être tranchée et, pour l'heure, tous les rêves sont permis.

     

     

     

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