Que contient le Système solaire ?
Le Système solaire, c'est une étoile (le Soleil) et tous les objets qui tournent autour d'elle grâce à sa gravité :
- 8 planètes et plus de 290 lunes connues ;
- des planètes naines comme Pluton, Cérès et Éris ;
- des millions d'astéroïdes (morceaux de roche) et de comètes (blocs de glace) ;
- de la poussière et le vent solaire (des particules chargées venues du Soleil).
Notre Système solaire est l'un des milliards de systèmes de la galaxie de la Voie lactée, et la Voie lactée est l'une des milliards de galaxies de l'univers. Le Soleil est à environ 26 000 années-lumière du centre de la galaxie.
Le Soleil et les planètes
Le Soleil est une étoile de taille moyenne, environ 109 fois plus large que la Terre, avec une surface à près de 5 500 °C. Dans son cœur, l'hydrogène s'assemble pour former de l'hélium (fusion nucléaire), ce qui libère lumière et chaleur.
| Planète | Type | Distance (UA) | Année (années terrestres) |
|---|---|---|---|
| Mercure | rocheuse | 0.39 | 0.24 |
| Vénus | rocheuse, la plus chaude | 0.72 | 0.62 |
| Terre | rocheuse, eau liquide | 1 | 1 |
| Mars | rocheuse, rouge | 1.52 | 1.88 |
| Jupiter | géante gazeuse, la plus grosse | 5.2 | 11.9 |
| Saturne | géante gazeuse, anneaux brillants | 9.5 | 29.5 |
| Uranus | géante de glaces, couchée sur le côté | 19.2 | 84 |
| Neptune | géante de glaces, la plus venteuse | 30.1 | 165 |
1 UA (unité astronomique) = distance moyenne Soleil–Terre ≈ 150 millions de km. La lumière met environ 8,3 minutes pour la parcourir.
Pourquoi la Terre abrite-t-elle la vie ? Elle se trouve dans la zone habitable, où l'eau peut rester liquide ; elle a une atmosphère qui retient juste assez de chaleur et un champ magnétique qui la protège du vent solaire.
Gravité et orbites
La gravité est l'attraction entre deux masses quelconques. La masse énorme du Soleil attire chaque planète vers lui. En même temps, chaque planète avance très vite sur le côté. L'attraction courbe sans cesse sa trajectoire, donc elle tourne en rond : c'est une orbite. Les orbites sont des ellipses (des cercles un peu aplatis) avec le Soleil près du centre.
- Plus près du Soleil : attraction plus forte, vitesse plus grande, année plus courte.
- Les lunes et les satellites artificiels tournent autour des planètes de la même façon. Un satellite sur une orbite stable garde la bonne vitesse pour son altitude.
Vues de la Terre, les planètes semblent errer parmi les étoiles. Parfois Mars semble reculer pendant quelques semaines (mouvement rétrograde) : la Terre, plus rapide sur sa piste intérieure, la dépasse. Le temps entre deux alignements identiques d'une planète avec le Soleil et la Terre est sa période synodique (environ 780 jours pour Mars).
Petits corps : planètes naines, astéroïdes, comètes, météores
- Planète naine : ronde et en orbite autour du Soleil, mais elle n'a pas nettoyé sa trajectoire des autres objets (Pluton depuis 2006, Cérès, Éris).
- Astéroïdes : corps rocheux ou métalliques, surtout dans la ceinture entre Mars et Jupiter.
- Ceinture de Kuiper au-delà de Neptune : des corps glacés, dont Pluton. Le nuage d'Oort, bien plus loin, contiendrait des milliers de milliards de comètes.
- Comètes : des boules de neige sales. Près du Soleil, la glace se change en gaz et forme une tête brillante et des queues qui pointent à l'opposé du Soleil, poussées par la lumière et le vent solaire.
- Météoroïde (petit caillou dans l'espace) → météore (la traînée de lumière quand il brûle dans notre air, une « étoile filante ») → météorite (le morceau qui arrive au sol).
Comment le Système solaire s'est-il formé ?
Il y a environ 4,6 milliards d'années, un immense nuage de gaz et de poussière (une nébuleuse) a commencé à s'effondrer sous sa propre gravité, peut-être après l'explosion d'une étoile voisine.
- Le nuage a tourné de plus en plus vite et s'est aplati en disque.
- La plus grande partie de la matière est tombée au centre, est devenue très chaude et dense, et la fusion a commencé : le Soleil est né.
- Dans le disque, la poussière s'est collée en morceaux de plus en plus gros (les planétésimaux), qui se sont heurtés pour former les planètes.
- Près du Soleil brûlant, seules la roche et le métal pouvaient rester solides : les planètes rocheuses se sont formées. Plus loin, la glace pouvait aussi se former, donc les noyaux sont devenus assez gros pour attirer beaucoup de gaz : ce sont les géantes.
Voilà pourquoi toutes les planètes tournent dans le même sens et presque dans un seul plan plat.
Formules et définitions clés
- 1 UA ≈ 1.5 × 10⁸ km (distance Soleil–Terre)
- Temps de la lumière = distance ÷ vitesse de la lumière (3 × 10⁸ m/s) ; Soleil–Terre ≈ 8.3 min
- 1 année-lumière ≈ 9.46 × 10¹² km
- Orbite plus proche → gravité plus forte → vitesse plus grande → année plus courte
- Ordre : Mercure, Vénus, Terre, Mars | ceinture | Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune
Exemples résolus
1. Quelles planètes sont rocheuses et lesquelles sont géantes ?
Rocheuses : Mercure, Vénus, Terre, Mars. Géantes : Jupiter, Saturne (gazeuses) et Uranus, Neptune (de glaces).
2. Jupiter est à 5.2 UA du Soleil. Cela fait environ combien de km ?
5.2 × 150 millions de km ≈ 780 millions de km.
3. Combien de temps la lumière du Soleil met-elle pour atteindre Neptune (30 UA) ?
30 × 8.3 min ≈ 250 min, un peu plus de 4 heures.
4. Pourquoi Pluton a-t-elle été reclassée en 2006 ?
Elle est ronde et tourne autour du Soleil, mais elle n'a pas nettoyé sa trajectoire des autres objets de la ceinture de Kuiper : c'est donc une planète naine.
Erreurs fréquentes
- Croire que Mercure est la planète la plus chaude. Vénus est plus chaude, car son épaisse atmosphère de CO₂ retient la chaleur.
- Croire que la queue d'une comète la suit derrière elle. La queue pointe toujours à l'opposé du Soleil.
- Croire que les dessins montrent la vraie échelle. Les vraies distances sont énormes par rapport à la taille des planètes.
- Appeler la Lune ou le Soleil une planète. La Lune est un satellite naturel ; le Soleil est une étoile.