Zonnestelsel

Le Système solaire fait partie de la galaxie appelée Voie lactée, où il réside dans le bras d'Orion. Il est situé à environ 8 kpc (∼26 100 a.l.) du centre galactique, autour duquel il effectue une révolution en 225 à 250 millions d'années. Il s'est formé il y a un peu moins de 4,6 milliards d'années à partir de l'effondrement gravitationnel d'un nuage moléculaire, suivi de la constitution d'un disque protoplanétaire selon l'hypothèse de la nébuleuse.

De façon schématique, le Système solaire est composé du Soleil, qui le domine gravitationnellement — il comprend 99,85 % de sa masse — et fournit de l'énergie par fusion nucléaire de l'hydrogène en hélium. Par ordre d'éloignement croissant à l'étoile, le Système solaire interne comprend quatre planètes telluriques internes, principalement composées de roches et de métaux (Mercure, Vénus, la Terre et Mars) puis une ceinture d'astéroïdes de petits corps rocheux, dont la planète naine Cérès. Plus loin orbitent les quatre planètes géantes du Système solaire externe : successivement deux géantes gazeuses constituées majoritairement d'hydrogène et d'hélium que sont Jupiter et Saturne — qui contiennent par ailleurs la grande majorité de la masse totale en orbite autour du Soleil — et deux géantes de glaces que sont Uranus et Neptune, contenant une plus grande part de substances volatiles comme l'eau, l'ammoniac et le méthane. Tous ont une orbite proche du cercle et sont concentrés près du plan de l'écliptique, le plan de rotation de la Terre.

Les objets situés au-delà de l'orbite de Neptune, dits transneptuniens, comprennent notamment la ceinture de Kuiper et le disque des objets épars, formé d'objets glacés. Quatre planètes naines glacées se trouvent dans la région transneptunienne et sont également appelées plutoïdes : Pluton — auparavant classée comme planète —, Hauméa, Makémaké et Éris. L'héliopause, limite magnétique du Système solaire, est définie par l'arrêt des vents solaires face aux vents du milieu interstellaire à une centaine d'unités astronomiques, tandis que la limite gravitationnelle du Système solaire se situe bien plus loin encore, jusqu'à une ou deux années-lumière du Soleil, vers laquelle une zone sphérique hypothétique, le nuage de Oort, pourrait exister et être la source des comètes à longue période.

Toutes les planètes du Système solaire à partir de la Terre possèdent des satellites en orbite — certains, tels que Ganymède et Titan, sont plus grands que Mercure —, tandis que chacune des quatre planètes externes est en outre entourée d’un système d'anneaux de poussière et d’autres particules, dont le plus proéminent est celui de Saturne. Toutes les planètes, sauf la Terre, portent les noms de dieux et déesses de la mythologie romaine. La Terre, dotée d'une épaisse atmosphère et de 71 % d'eau liquide, est la seule planète du Système solaire à abriter la vie et une espèce pensante qui agit sur son évolution. Dans l'état des connaissances humaines, cette planète du Système solaire ne connait pas d'équivalent dans l'Univers.

Terminologie

Depuis la décision prise le 24 août 2006 par l'Union astronomique internationale, les objets ou corps orbitant directement autour du Soleil sont officiellement divisés en trois classes : planètes, planètes naines et petits corps.

• Une planète est un corps en orbite autour du Soleil, suffisamment massif pour avoir une forme sphérique et avoir nettoyé son voisinage immédiat de tous les objets plus petits. On connaît huit planètes : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune qui sont toutes nommées, sauf la Terre, d'après des divinités de la mythologie romaine^,. La plupart de leurs satellites naturels sont, eux aussi, nommés d'après des personnages de la mythologie grecque ou romaine.
• Une planète naine est un corps en orbite autour du Soleil qui, bien que suffisamment massif pour avoir une forme sphérique — concept appelé équilibre hydrostatique —, n’a pas fait place nette dans son voisinage^,. En 2021, cinq corps sont officiellement désignés de la sorte : Cérès, Pluton, Éris, Makémaké et Hauméa. D’autres corps pourraient l’être dans le futur, tels que Gonggong, Quaoar, Sedna ou Orcus^,.
• Tous les autres objets en orbite directe autour du Soleil sont classés comme petits corps du Système solaire.

Les 214 satellites naturels — en 2021, 158 sont confirmés et 56 sont non confirmés, donc sans nom —, ou lunes, sont les objets en orbite autour des planètes, des planètes naines et des petits corps du Système solaire plutôt qu'autour du Soleil. Les statuts ambigus de la Lune et surtout de Charon, qui pourraient former un système binaire avec respectivement la Terre et Pluton, ne sont pas encore définitivement tranchés, bien que ces corps soient toujours classés comme satellites^,.

La classification proposée par l'Union astronomique internationale ne fait pas l'unanimité. À la suite du vote de 2006, une pétition réunissant les signatures de plus de 300 planétologues et astronomes majoritairement américains — Pluton étant alors la seule planète découverte par un Américain — est lancée pour contester la validité scientifique de la nouvelle définition d'une planète ainsi que son mode d'adoption^,,. Les responsables de l'UAI annoncent qu'aucun retour en arrière n'aura lieu et les astronomes jugent très improbable que Pluton puisse être à nouveau considérée comme une planète.

Concernant la majuscule au nom « Système solaire », la forme tout en minuscules est, au sens strict, suffisante, étant donné qu'il n'y a qu'un « système solaire » puisqu'il n'y a qu'un « Soleil ». Cependant, les autres étoiles étant parfois, par analogie, appelées des « soleils », le nom de « système solaire » est de la même façon parfois employé dans un sens général pour signifier « système planétaire » ; « Système solaire », écrit avec une majuscule, permet alors de distinguer notre système planétaire, par ellipse de « système planétaire solaire »^,.

Structure

Généralités

Le principal corps céleste du Système solaire est le Soleil, une étoile naine jaune de la séquence principale qui contient 99,85 % de toute la masse connue du Système solaire et le domine gravitationnellement. Les huit planètes et Pluton représentent ensuite 0,135 % de la masse restante, Jupiter et Saturne représentant 90 % de celle-ci à elles seules^,. Les objets restants (y compris les autres planètes naines, les satellites naturels, les astéroïdes et les comètes) constituent ainsi ensemble environ 0,015 % de la masse totale du Système solaire.

La plupart des grands objets en orbite autour du Soleil le sont dans un plan proche de celui de l’orbite terrestre, le plan de l'écliptique. Le plan d’orbite des planètes est très proche de celui de l’écliptique, tandis que les comètes et les objets de la ceinture de Kuiper ont pour la plupart une orbite qui forme un angle significativement plus grand par rapport à lui^,. À la suite de la formation du Système solaire, les planètes — et la grande majorité des autres objets — gravitent autour de l'étoile dans la même direction que la rotation du Soleil, soit le sens antihoraire vu du dessus du pôle Nord de la Terre. Il existe toutefois des exceptions, comme la comète de Halley orbitant dans un sens rétrograde. De même, la plupart des plus grandes lunes gravitent autour de leurs planètes dans cette direction prograde — Triton étant la plus grande exception rétrograde, autour de Neptune — et la plupart des grands objets ont un sens de rotation prograde — Vénus étant une exception rétrograde notable, comme Uranus dans une certaine mesure.

Le Système solaire se compose essentiellement, pour ses objets les plus massifs, du Soleil, de quatre planètes intérieures relativement petites entourées d'une ceinture d'astéroïdes principalement rocheux et de quatre planètes géantes entourées par la ceinture de Kuiper, constituée d'objets principalement glacés. Les astronomes divisent informellement cette structure en régions distinctes : le Système solaire interne comprenant les quatre planètes telluriques et la ceinture d'astéroïdes puis le Système solaire externe comprenant tout ce qui est au-delà de la ceinture, notamment les quatre planètes géantes. Depuis la découverte de la ceinture de Kuiper, les parties les plus extérieures du Système solaire situées après l'orbite de Neptune sont considérées comme une région distincte constituée des objets transneptuniens.

La plupart des planètes du Système solaire ont leur propre système secondaire, comprenant notamment des satellites naturels en orbite autour d'eux. Deux satellites, Titan (autour de Saturne) et Ganymède (autour de Jupiter), sont plus grands que la planète Mercure. Dans le cas des quatre planètes géantes, des anneaux planétaires — de fines bandes de minuscules particules — composent également l'entourage de la planète. La plupart des plus grands satellites naturels sont en rotation synchrone, c'est-à-dire qu'ils présentent en permanence une même face à la planète autour de laquelle ils gravitent.

Les trajectoires des objets gravitant autour du Soleil suivent les lois de Kepler : ce sont approximativement des ellipses, dont l'un des foyers est le Soleil. Les objets plus proches du Soleil (dont les demi-grand axes sont plus petits) se déplacent plus rapidement, car ils sont plus affectés par son influence gravitationnelle. Sur une orbite elliptique, la distance entre un corps et le Soleil varie au cours de son année : la distance la plus proche d'un corps avec le Soleil est son périhélie, tandis que son point le plus éloigné du Soleil est son aphélie. Les orbites des planètes sont presque circulaires, mais de nombreuses comètes, astéroïdes, objets de la ceinture de Kuiper et du nuage de Oort peuvent suivre des orbites très diverses, pouvant être hautement elliptiques — présentant une très grande excentricité orbitale — ou encore s'éloigner du plan de l'écliptique avec une forte inclinaison orbitale.

Bien que le Soleil domine le système en masse, il ne représente qu'environ 0,5 % à 2 % de son moment cinétique^,,. Les planètes représentent ainsi la quasi-totalité du reste du moment cinétique en raison de la combinaison de leur masse, de leur orbite et de leur distance au Soleil ; la contribution des comètes est peut-être également significative. Par exemple, Jupiter représente à elle seule environ 60 % du moment cinétique total.

Le Soleil, qui comprend presque toute la matière du Système solaire, est composé en masse d'environ 70 % d'hydrogène et de 28 % d'hélium. Jupiter et Saturne, qui comprennent presque toute la matière restante, sont également principalement composés d'hydrogène et d'hélium et sont donc des planètes géantes gazeuses^,. Un gradient de composition est observé dans le Système solaire, créé par la chaleur et la pression de rayonnement du Soleil. Les objets plus proches du Soleil, plus affectés par la chaleur et la pression lumineuse, sont composés d'éléments à point de fusion élevé, c'est-à-dire de roches telles que les silicates, le fer ou le nickel, qui sont restées solides dans presque toutes les conditions dans la protonébuleuse planétaire. Les objets plus éloignés du Soleil sont composés en grande partie de matériaux de points de fusion plus faibles : les gaz, des matériaux qui ont également une haute pression de vapeur et sont toujours en phase gazeuse, comme l'hydrogène, l'hélium et le néon, et les glaces qui ont des points de fusion allant jusqu'à quelques centaines de kelvins, comme l'eau, le méthane, l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de carbone^,. Ces dernières peuvent être trouvées sous phases solide, liquide ou gazeuse à divers endroits du Système solaire, alors que dans la nébuleuse, elles sont soit en phase solide, soit en phase gazeuse. Les glaces composent la majorité des satellites des planètes géantes et sont en plus grandes proportions encore dans Uranus et Neptune (appelées « géantes de glace ») et les nombreux petits objets qui se trouvent au-delà de l'orbite de Neptune^,. Ensemble, les gaz et les glaces sont désignés sous le nom de substances volatiles. La limite du Système solaire au-delà de laquelle ces substances volatiles pourraient se condenser est la ligne des glaces et se situe à environ 5 ua du Soleil^,.

Distances et échelles

La distance moyenne entre la Terre et le Soleil définit l'unité astronomique, qui vaut par convention près de 150 millions de kilomètres. Jupiter, la plus grande planète, est à 5,2 ua du Soleil et a un rayon de 71 000 km, alors que la planète la plus éloignée, Neptune, est située à environ 30 ua du Soleil. À quelques exceptions près, plus une planète ou une ceinture est éloignée du Soleil, plus la distance entre son orbite et l'orbite de l'objet suivant le plus proche du Soleil est grande. Par exemple, Vénus est environ 0,33 ua plus éloignée du Soleil que Mercure, tandis que Saturne est environ 4,3 ua plus éloignée de Jupiter et que l'orbite de Neptune se trouve 10,5 ua plus loin que celle d'Uranus. Par le passé, des astronomes ont tenté de déterminer une relation entre ces distances orbitales, notamment par la loi de Titius-Bode, mais aucune thèse de ce type n'a finalement été validée^,,.

Certaines modélisations du Système solaire visent à vulgariser les échelles relatives du Système solaire. Ainsi des planétaires, ensembles mécaniques mobiles, tandis que d'autres représentations peuvent s'étendre à travers des villes ou des régions entières^,. Le plus grand modèle de ce type, le Système solaire suédois, utilise l'Avicii Arena à Stockholm — d'une hauteur de 110 mètres — en guise de Soleil et, suivant cette échelle, Jupiter est une sphère de 7,5 mètres à l'aéroport de Stockholm-Arlanda situé à 40 km du stade. L'objet le plus éloigné de la modélisation est Sedna, un objet transneptunien représenté par une sphère de 10 cm à Luleå, à 912 km de la capitale suédoise^,.

Distances de différents corps du Système solaire au Soleil. Les côtés gauches et droits de chaque barres correspondent au périhélie et à l'aphélie de la trajectoire de chaque corps ; ainsi, de longues barres soulignent une grande excentricité orbitale.
Les diamètres du Soleil (0,7 million de kilomètres) et de la plus grande planète Jupiter (0,07 million de kilomètres) sont tous les deux trop petits pour apparaître en comparaison sur ce diagramme.

Source: Wikipedia (jeudi 25 novembre 2021)

Drapeau

Comme il n'existe pas de drapeau officiel pour le système solaire, j'ai utilisé un fond noir pour symboliser l'espace, et un logo qui représente un soleil.