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Le Soleil représente 99,86 % de la masse totale du Système solaire. Au cœur du Soleil , l'hydrogène fusionne en hélium , libérant de l'énergie qui est émise à travers la photosphère solaire . Ce phénomène crée l' héliosphère et un gradient de température décroissant à travers le Système solaire.
Les huit planètes sont les objets les plus massifs du système solaire , qui, par définition , dominent leurs orbites . Les planètes telluriques – Mercure , Vénus , la Terre et Mars – sont les plus proches du Soleil par ordre de distance croissante. Ces quatre planètes font partie du système solaire interne . Seules la Terre et Mars orbitent dans la zone habitable du Soleil , où la lumière solaire permet à l'eau de surface de rester liquide sous pression atmosphérique. Au-delà de la limite des glaces , à environ cinq unités astronomiques UA), les planètes du système solaire externe : deux géantes gazeuses ( Jupiter et Saturne ) et deux géantes de glace ( Uranus et Neptune ). Jupiter et Saturne représentent près de 90 % de la masse non stellaire du système solaire.
Les objets de masse planétaire qui ne dominent pas leur orbite mais orbitent directement autour du Soleil sont appelés planètes naines . Le Centre des planètes mineures de l' Union astronomique internationale classe Pluton , objets du Système solaire sont généralement identifiés comme tels : petits corps du Système solaire , tels que les astéroïdes , les comètes , les centaures , les météoroïdes et les nuages de poussière interplanétaire . La planète naine Cérès et nombre de ces petits corps sont situés dans la ceinture d'astéroïdes (entre les orbites de Mars et de Jupiter), tandis que toutes les autres planètes naines appartiennent à des populations d' objets transneptuniens , que l'on peut trouver dans la ceinture de Kuiper, juste à l'extérieur de Neptune, ou dans le disque plus étendu .
De nombreux objets du Système solaire n'orbitent pas directement autour du Soleil ; ce sont des satellites naturels , communément appelés « lunes », de corps plus massifs. On les trouve partout dans le Système solaire, de tailles allant de la masse d'une planète pour les plus grandes lunes à celle de petits satellites beaucoup moins massifs pour les plus petites. Les deux plus grandes lunes ( Ganymède de Jupiter et Titan de Saturne) sont plus grandes (bien que moins massives) que la plus petite planète (Mercure), tandis que les sept plus massives, dont la Lune , sont plus massives et plus grandes que n'importe quelle planète naine.
À l'intérieur de l'héliosphère, le système solaire est constamment inondé par les particules de plasma chargées du vent solaire qui, avec la poussière interplanétaire, les gaz et les rayons cosmiques , forment un milieu interplanétaire entre les corps du système solaire.milieu interstellaire , formant ainsi l' héliopause et la limite entre le milieu interplanétaire et l'espace interstellaire . Plus loin encore, quelque part au-delànuage d'Oort théorique , source des comètes à longue période , jusqu'à la limite du Système solaire, la limite de sa sphère de Hill , à al ) , où son potentiel gravitationnel devient égal au potentiel galactique. Le Système solaire se déplace actuellement à travers un nuage de milieu interstellaire appelé le Nuage local . L' étoile la plus proche du Système solaire, Proxima Centauri , se situe à Bulle locale , une région relativement petite de la Voie lactée , d'environ 1 000 années-lumière de diamètre .
Union astronomique internationale définit le système solaire comme l’ensemble des objets liés par la gravité du Soleil : le Soleil lui-même, ses huit planètes et les autres corps célestes qui gravitent autour de lui. La NASA définit le système solaire comme incluant le Soleil et son système planétaire.L’usage de la majuscule pour désigner ce terme varie. Lorsqu’il n’est pas employé comme nom propre et s’écrit sans majuscule, « système solaire » peut désigner soit le système solaire lui-même, soit tout système planétaire qui y fait penser. L’ Union astronomique internationale , autorité en matière de nomenclature astronomique , préconise la majuscule pour le nom de tous les objets astronomiques individuels, mais utilise les structures « Solar System » et « solar system » dans son document de recommandations.
Formation et évolution
Le système solaire s'est formé il y a au moins 4,568 milliards d'années suite à l'effondrement gravitationnel d'une région au sein d'un vaste nuage moléculaire . Ce nuage initial mesurait probablement plusieurs années-lumière de diamètre et a sans doute donné naissance à plusieurs étoiles. Comme c'est généralement le cas pour les nuages moléculaires, celui-ci était principalement composé d'hydrogène, avec un peu d'hélium et de petites quantités d'éléments plus lourds issus de la fusion de générations d'étoiles précédentes.
Lors de l'effondrement de la nébuleuse présolaire , la conservation du moment cinétique a entraîné une accélération de sa rotation. Le centre, où s'était concentrée la majeure partie de la masse, est devenu de plus en plus chaud que le milieu environnant. À mesure que la nébuleuse en contraction tournait plus vite, elle a commencé à s'aplatir pour former un disque protoplanétaire d'un diamètre d'environprotoétoile chaude et dense se trouvait en son centre. Les planètes se sont formées par accrétion à partir de ce disque, où la poussière et le gaz s'attiraient gravitationnellement, fusionnant pour former des corps de plus en plus grands. Des centaines de protoplanètes ont probablement existé dans le Système solaire primitif, mais elles ont fusionné, ont été détruites ou éjectées, laissant place aux planètes, aux planètes naines et aux petits corps résiduels . réfractaires ne constituant qu'une petite fraction de la nébuleuse solaire, les planètes telluriques n'ont pas pu atteindre une taille importante
Les planètes géantes (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) se sont formées plus au large, au-delà de la limite des glaces, le point situé entre les orbites de Mars et de Jupiter où la matière est suffisamment froide pour que des composés glacés volatils restent solides. Les glaces qui ont formé ces planètes étaient plus abondantes que les métaux et les silicates qui ont formé les planètes telluriques internes, ce qui leur a permis d'atteindre une masse suffisante pour capturer d'importantes atmosphères d'hydrogène et d'hélium , les éléments les plus légers et les plus abondants. Les débris restants, qui n'ont jamais donné naissance à des planètes, se sont regroupés dans des régions telles que la ceinture d'astéroïdes, la ceinture de Kuiper et le nuage d'Oort.
En 50 millions d'années, la pression et la densité de l'hydrogène au centre de la protoétoile devinrent suffisamment élevées pour que la fusion thermonucléaire s'amorce . À mesure que l'hélium s'accumule en son cœur, le Soleil devient plus brillant ; au début de sa vie sur la séquence principale, sa luminosité était de 70 % de sa luminosité actuelle. La température, la vitesse de réaction , la pression et la densité augmentent jusqu'à ce que l'équilibre hydrostatique soit atteint : la pression thermique contrebalançant la force de gravité. À ce stade, le Soleil devient une étoile de la séquence principale . Le vent solaire, émis par le Soleil, crée l' héliosphère et disperse les gaz et poussières restants du disque protoplanétaire dans l'espace interstellaire.
Suite à la dissipation du disque protoplanétaire , le modèle de Nice propose que des interactions gravitationnelles entre les planétésimaux et les géantes gazeuses aient entraîné la migration de chacun vers des orbites différentes. Ceci a engendré une instabilité dynamique de l'ensemble du système, dispersant les planétésimaux et plaçant finalement les géantes gazeuses à leurs positions actuelles. Durant cette période, l' hypothèse de la grande manœuvre suggère qu'une migration finale de Jupiter vers l'intérieur a dispersé une grande partie de la ceinture d'astéroïdes, conduisant au Grand Bombardement Tardif des planètes internes.
présent et futur
Le Système solaire demeure dans un état relativement stable, évoluant lentement, en suivant des orbites isolées et liées gravitationnellement autour du Soleil. pourrait un jour . Il existe une faible probabilité qu'une autre étoile traverse le Système solaire au cours des prochains milliards d'années. Bien que cela puisse déstabiliser le système et entraîner, des millions d'années plus tard, l'éjection de planètes, des collisions planétaires ou des impacts de planètes sur le Soleil, le Système solaire resterait très probablement dans un état similaire à celui d'aujourd'hui.
La phase de séquence principale du Soleil, du début à la fin, durera environ 10 milliards d'années, contre environ deux milliards d'années pour toutes les autres phases de sa vie antérieure . [ Système solaire restera globalement tel que nous le connaissons aujourd'hui jusqu'à ce que l'hydrogène du noyau solaire soit entièrement converti en hélium, ce qui se produira dans environ 5 milliards d'années. Cela marquera la fin de la phase de séquence principale du Soleil. À ce moment-là, le noyau solaire se contractera grâce à la fusion de l'hydrogène le long d'une enveloppe entourant l'hélium inerte, et la production d'énergie sera supérieure à celle d'aujourd'hui. Les couches externes du Soleil se dilateront jusqu'à atteindre environ 260 fois son diamètre actuel, et le Soleil deviendra une géante rouge . En raison de cette augmentation de surface, la température de surface du Soleil sera plus basse ( naine blanche dense , d'une masse deux fois moindre que celle du Soleil initial, mais de la taille de la Terre. Ces couches externes éjectées pourraient former une nébuleuse planétaire , restituant au milieu interstellaire une partie de la matière ayant constitué le Soleil , mais désormais enrichie en éléments plus lourds comme le carbone .
Caractéristiques générales
Les astronomes divisent parfois la structure du Système solaire en régions distinctes. Le Système solaire interne comprend Mercure, Vénus, la Terre, Mars et les corps de la ceinture d'astéroïdes . Le Système solaire externe comprend Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et les corps de la ceinture de Kuiper . Depuis la découverte de la ceinture de Kuiper, les parties les plus externes du Système solaire sont considérées comme une région distincte, constituée des objets situés au-delà de Neptune .
Composition
Le Soleil est composé d'environ 98 % d'hydrogène et d'hélium , tout comme Jupiter et Saturne . Un gradient de composition existe au sein du Système solaire, créé par la pression thermique et lumineuse du jeune Soleil ; les objets les plus proches du Soleil, donc plus soumis à cette pression, sont composés d'éléments à point de fusion élevé. Les objets plus éloignés du Soleil sont composés en grande partie de matériaux à point de fusion plus bas . La limite, au sein du Système solaire, au-delà de laquelle ces substances volatiles peuvent se condenser est appelée la ligne de gel ; elle se situe à environ cinq fois la distance Terre-Soleil
Orbites
Les planètes et autres objets massifs en orbite autour du Soleil se situent près du plan invariable du Système solaire , tout comme l'orbite terrestre, appelée écliptique , et plus particulièrement l'orbite de Jupiter, dont l'inclinaison par rapport à ce plan est de 0,3219°. Les petits objets glacés, tels que les comètes, orbitent souvent selon des angles nettement plus importants par rapport à ce plan. La plupart des planètes du Système solaire possèdent des systèmes secondaires, autour desquels orbitent des satellites naturels appelés lunes. Tous les plus grands satellites naturels sont en rotation synchrone , l'une de leurs faces étant constamment tournée vers leur planète mère. Les quatre planètes géantes possèdent des anneaux planétaires, de fins disques composés de minuscules particules qui orbitent autour d'elles de manière synchronisée.
As a result of the formation of the Solar System, planets and most other objects orbit the Sun in the same direction that the Sun is rotating. That is, counter-clockwise, as viewed from above Earth's north pole. There are exceptions, such as Halley's Comet. Most of the larger moons orbit their planets in prograde direction, matching the direction of planetary rotation; Neptune's moon Triton is the largest to orbit in the opposite, retrograde manner. Most larger objects rotate around their own axes in the prograde direction relative to their orbit, though the rotation of Venus is retrograde.
To a good first approximation, Kepler's laws of planetary motion describe the orbits of objects around the Sun. These laws stipulate that each object travels along an ellipse with the Sun at one focus, which causes the body's distance from the Sun to vary over the course of its year. A body's closest approach to the Sun is called its perihelion, whereas its most distant point from the Sun is called its aphelion. With the exception of Mercury, the orbits of the planets are nearly circular, but many comets, asteroids, and Kuiper belt objects follow highly elliptical orbits. Kepler's laws only account for the influence of the Sun's gravity upon an orbiting body, not the gravitational pulls of different bodies upon each other. On a human time scale, these perturbations can be accounted for using numerical models, but the planetary system can change chaotically over billions of years.
The angular momentum of the Solar System is a measure of the total amount of orbital and rotational momentum possessed by all its moving components. Although the Sun dominates the system by mass, it accounts for only about 2% of the angular momentum. The planets, dominated by Jupiter, account for most of the rest of the angular momentum due to the combination of their mass, orbit, and distance from the Sun, with a possibly significant contribution from comets.
| Planet | Période orbitale (jours) | Période orbitale (années terrestres) | Vitesse orbitale |
|---|---|---|---|
| Mercure | 87,969 | 0,241 | 47,9 km/s (29,8 mi/s) |
| Vénus | 224.701 | 0,615 | 35,0 km/s (21,7 mi/s) |
| Terre | 365.256 | 1 000 | 29,8 km/s (18,5 mi/s) |
| Mars | 686.980 | 1,881 | 24,1 km/s (15,0 mi/s) |
| Jupiter | 4 332 589 | 11,862 | 13,1 km/s (8,1 mi/s) |
| Saturne | 10 759,22 | 29,457 | 9,7 km/s (6,0 mi/s) |
| Uranus | 30 688,5 | 84.020 | 6,8 km/s (4,2 mi/s) |
| Neptune | 60 182 | 164,8 | 5,4 km/s (3,4 mi/s) |
Distances et échelles
Le rayon du Soleil est loi de Titius-Bode et le modèle de Johannes Kepler basé sur les solides platoniciens , mais les découvertes récentes ont invalidé ces hypothèses
Certaines maquettes du système solaire tentent de représenter les échelles relatives qui le composent à l'échelle humaine. Certaines sont de petite taille (et peuvent être mécaniques – on les appelle des planétaires ) – tandis que d'autres s'étendent sur des villes ou des régions entières. La plus grande maquette de ce type, le Système solaire suédois , utilise l' Avicii Arena de Stockholm, haute de 110 mètres, comme substitut du Soleil. À cette échelle, Jupiter est représenté par une sphère de 7,5 mètres de diamètre à l'aéroport de Stockholm-Arlanda , Sedna , est une sphère de Luleå , le diamètre de la Terre ainsi que celui des autres planètes telluriques serait plus petit qu'une puce (
Habitabilité
La zone d'habitabilité du système solaire est conventionnellement située dans le système solaire interne autour de la Terre, où l'eau peut exister sous forme liquide à la surface des planètes.
Outre l'énergie solaire, d'autres facteurs rendent l'habitabilité possible : le champ magnétique interplanétaire du Soleil et les champs magnétiques planétaires (pour les planètes qui en possèdent). Ces champs magnétiques protègent partiellement les planètes des particules interstellaires de haute énergie appelées rayons cosmiques . La densité des rayons cosmiques dans le milieu interstellaire et l'intensité du champ magnétique solaire varient sur de très longues périodes ; le niveau de pénétration des rayons cosmiques dans le Système solaire est donc variable, mais son ampleur reste inconnue.
L'habitabilité dans le système solaire ne dépend cependant pas uniquement des conditions de surface, ni de l'environnement solaire, puisqu'il pourrait y avoir une habitabilité dans les océans souterrains potentiels de divers corps du système solaire, ou dans les couches nuageuses de certaines planètes, en particulier Vénus.
Comparaison avec les systèmes extrasolaires
L'analyse des données de Kepler suggère que les systèmes planétaires observés dans la Voie lactée se répartissent en trois groupes : les systèmes « similaires », composés de planètes de tailles et de distances similaires, aux orbites quasi circulaires ; les systèmes « ordonnés », où la masse des planètes tend à augmenter avec la distance à leur étoile ; et les systèmes « mixtes », qui ne présentent aucune distribution de masse. Le Système solaire est un système ordonné, tout comme 37 % des systèmes observés. Les systèmes similaires sont cependant majoritaires (59 %), tandis que les systèmes mixtes ne représentent que 4 %.
Comparé à de nombreux systèmes extrasolaires, le Système solaire se distingue par l'absence de planètes à l'intérieur de l'orbite de Mercure. Le Système solaire connu ne possède pas de super-Terres , planètes dont la masse est comprise entre une et dix fois celle de la Terre, bien que l'hypothétique Planète Neuf , si elle existe, pourrait être une super-Terre orbitant aux confins du Système solaire. De plus, le Soleil est une étoile éruptive , dont les éruptions sont en moyenne moins intenses que celles d'autres étoiles similaires au Soleil par leur type spectral, leur période de rotation et leur âge.
Uncommonly, the Solar System has only small terrestrial and large gas giants; elsewhere planets of intermediate size are typicalcollisions caused their destruction and ejection.
The orbits of Solar System planets are nearly circular. Compared to many other systems, they have smaller orbital eccentricity. Although there are attempts to explain it partly with a bias in the radial-velocity detection method and partly with long interactions of a quite high number of planets, the exact causes remain undetermined.
Sun
The Sun is the Solar System's star and by far its most massive component. Its large mass (332,900 Earth masses), which comprises 99.86% of all the mass in the Solar System, produces temperatures and densities in its core high enough to sustain nuclear fusion of hydrogen into helium. This releases an enormous amount of energy, mostly radiated into space as electromagnetic radiation peaking in visible light.
Because the Sun fuses hydrogen at its core, it is a main-sequence star. More specifically, it is a G2-type main-sequence star, where the type designation refers to its effective temperature. Hotter main-sequence stars are more luminous but shorter lived. The Sun's temperature is intermediate between that of the hottest stars and that of the coolest stars. Stars brighter and hotter than the Sun are rare, whereas substantially dimmer and cooler stars, known as red dwarfs, make up about 75% of the fusor stars in the Milky Way.
Le Soleil est une étoile de population I , formée dans les bras spiraux de la galaxie . Il présente une plus grande abondance d'éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium (appelés « métaux » en astronomie) que les étoiles plus anciennes de population II situées dans le bulbe et le halo galactiques . Les éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium se sont formés dans les cœurs d'étoiles anciennes et en explosion ; la première génération d'étoiles a donc dû disparaître avant que l' univers puisse s'enrichir de ces atomes. Les étoiles les plus anciennes contiennent peu de métaux, tandis que les étoiles nées plus tard en contiennent davantage. Cette métallicité plus élevée aurait été cruciale pour le développement du système planétaire du Soleil , car les planètes se sont formées par accrétion de « métaux ».
magnétosphère solaire est l' héliosphère , qui s'étend sur une grande partie du Système solaire. Outre la lumière , le Soleil émet un flux continu de particules chargées (un plasma ) appelé vent solaire . Ce flux se propage vers l'extérieur à des vitesses allant de ténue et poussiéreuse, appelée milieu interplanétaire , qui s'étend au moins jusqu'à [insérer la distance manquante].les éruptions solaires et les éjections de masse coronale , perturbe l'héliosphère, engendrant des phénomènes météorologiques spatiaux et des orages géomagnétiques . Les éjections de masse coronale et autres événements similaires projettent un champ magnétique et d'énormes quantités de matière depuis la surface du Soleil. L'interaction de ce champ magnétique et de cette matière avec le champ magnétique terrestre canalise des particules chargées vers la haute atmosphère terrestre, où leurs interactions créent des aurores boréales visibles près des pôles magnétiques . La plus grande structure stable au sein de l'héliosphère est la nappe de courant héliosphérique , une forme spirale créée par l'action du champ magnétique rotatif du Soleil sur le milieu interplanétaire.
Système solaire interne
Le système solaire interne est la région qui comprend les planètes telluriques et les astéroïdes . Composés principalement de silicates et de métaux, les objets du système solaire interne sont relativement proches du Soleil ; le rayon de cette région est inférieur à la distance entre les orbites de Jupiter et de Saturne. Cette région se situe à l'intérieur de la limite des glaces , qui est légèrement inférieure à… Les quatre planètes telluriques, ou planètes telluriques, sont composées de roches denses, possèdent peu ou pas de lunes et sont dépourvues de systèmes d'anneaux . Elles sont principalement constituées de minéraux réfractaires , tels que les silicates croûte et leur manteau noyau ). Trois des quatre planètes telluriques (Vénus, la Terre et Mars) possèdent une atmosphère suffisamment dense pour permettre la formation de phénomènes météorologiques ; toutes présentent des cratères d'impact et des reliefs tectoniques , comme des vallées de rift et des volcans.
(0.72–0.73AU) has a reflective, whitish atmosphere that is mainly composed of carbon dioxide. At the surface, the atmospheric pressure is ninety times as dense as on Earth's sea level. Venus has a surface temperatures over greenhouse gases in the atmosphere. The planet lacks a protective magnetic field to protect against stripping by the solar wind, which suggests that its atmosphere is sustained by volcanic activity. Its surface displays extensive evidence of volcanic activity with stagnant lid tectonics. Venus has no natural satellites.
- La Lune est le seul satellite naturel de la Terre. Son diamètre est quatre fois plus petit que celui de la Terre. Sa surface est recouverte d' un régolithe très fin et est parsemée de cratères d'impact . Les grandes zones sombres de la Lune, les mers lunaires , sont issues d'une ancienne activité volcanique. L'atmosphère lunaire est extrêmement ténue ; il s'agit d'un vide partiel avec une densité de particules inférieure à 10⁷ particules par cm⁻³ .
- Phobos est un satellite naturel de Mars. C'est un petit objet de forme irrégulière d'un rayon moyen de le cratère Stickney , d' un rayon d'environ Deimos est la lune la plus éloignée de Mars. Comme Phobos, elle a une forme irrégulière, un rayon moyen de
Aperçu du système solaire interne jusqu'à l'orbite de Jupiter Les astéroïdes, à l'exception du plus grand, Cérès , sont classés comme petits corps du système solaire et sont principalement composés de minéraux carbonés , rocheux réfractaires et métalliques, avec un peu de glace. Leur taille varie de quelques mètres à des centaines de kilomètres.groupes et en familles
selon leurs caractéristiques orbitales. Certains astéroïdes possèdent des satellites naturels qui orbitent autour d'eux , c'est-à-dire des astéroïdes qui orbitent autour d'astéroïdes plus grands.- Les astéroïdes croisant l'orbite de Mercure sont ceux dont le périhélie se situe à l'intérieur de cette orbite. On en connaît au moins 362 à ce jour, parmi lesquels figurent les objets les plus proches du Soleil connus dans le Système solaire. Aucun vulcanoïde , astéroïde situé entre l'orbite de Mercure et celle du Soleil, n'a été découvert. 594913 ꞌAylóꞌchaxnim .
- Les astéroïdes croisant l'orbite de Vénus sont ceux qui la croisent. On en dénombrait 2 809 Les astéroïdes géocroiseurs ont des orbites relativement proches de celle de la Terre , et certains d'entre eux sont potentiellement dangereux car ils pourraient entrer en collision avec la Terre à l'avenir . On en dénombre plus de 37 000 météoroïdes en orbite autour du Soleil étaient suffisamment grands pour être suivis dans l'espace avant de percuter la Terre. Il est aujourd'hui largement admis que les collisions passées ont joué un rôle important dans formation de l'histoire géologique et biologique de la Terre.
- Mars-crossing asteroids are those with perhihelia above 1.3AU which cross the orbit of Mars.
The four largest asteroids: Ceres, Vesta, Pallas, Hygiea. Only Ceres and Vesta have been visited by a spacecraft and thus have a detailed picture. Below are the descriptions of the three largest bodies in the asteroid belt. They are all considered to be relatively intact protoplanets, a precursor stage before becoming a fully-formed planet (see List of exceptional asteroids):
- Ceres
- Vesta
Les astéroïdes Hilda sont en résonance 3:2 avec Jupiter ; c’est-à-dire qu’ils font trois fois le tour du Soleil pour deux orbites joviennes. Ils se répartissent en trois amas liés entre Jupiter et la ceinture d’astéroïdes principale.
Les troyens sont des corps situés à l'intérieur des points de Lagrange gravitationnellement stables d'un autre corps : de troyens de Jupiter est à peu près égale à celle de la ceinture d'astéroïdes. Après Jupiter, Neptune est la planète qui possède le plus grand nombre de troyens confirmés, soit 28.
Système solaire externe
La région externe du Système solaire abrite les planètes géantes et leurs grandes lunes. Les centaures et de nombreuses comètes à courte période orbitent dans cette région. Du fait de leur plus grande distance au Soleil, les objets solides du Système solaire externe contiennent une proportion plus élevée de composés volatils tels que l'eau, l'ammoniac et le méthane que les planètes du Système solaire interne, car leurs températures plus basses permettent à ces composés de rester à l'état solide, sans sublimation significative .
planètes extérieures
The four outer planets, called giant planets or Jovian planets, collectively make up 99% of the mass orbiting the Sun. All four giant planets have multiple moons and a ring system, although only Saturn's rings are easily observed from Earth. Jupiter and Saturn are composed mainly of gases with extremely low melting points, such as hydrogen, helium, and neon, hence their designation as gas giants. Uranus and Neptune are ice giants, meaning they are largely composed of 'ice' in the astronomical sense (chemical compounds with melting points of up to a few hundred kelvins such as water, methane, ammonia, hydrogen sulfide, and carbon dioxide.) Icy substances comprise the majority of the satellites of the giant planets and small objects that lie beyond Neptune's orbit.
- Jupiter
- The Amalthea group, consisting of Metis, Adrastea, Amalthea, and Thebe. They orbit substantially closer to Jupiter than other satellites. Materials from these natural satellites are the source of Jupiter's faint ring.
- Les lunes galiléennes , composées de Ganymède , Callisto , Io et Europe , sont les plus grandes lunes de Jupiter et présentent des propriétés planétaires.
- Les satellites irréguliers sont constitués de satellites naturels sensiblement plus petits. Leurs orbites sont plus éloignées que celles des autres objets.
- Les lunes secondaires et les satellites bergers orbitent à l'intérieur ou à proximité des anneaux de Saturne. Une lune secondaire ne peut que partiellement nettoyer la poussière sur son orbite , tandis que les satellites bergers sont capables de la nettoyer complètement, formant ainsi des espaces visibles dans les anneaux
- Les grands satellites internes Mimas , Encelade , Téthys et Dioné . Ces satellites orbitent à l'intérieur de l'anneau E de Saturne . Ils sont composés principalement de glace d'eau et sont supposés avoir des structures internes différenciées.
- Les lunes troyennes Calypso et Telesto (troyennes de Téthys), et Hélène et Polydeuces (troyennes de Dioné). Ces petites lunes partagent leurs orbites avec Téthys et Dioné, les précédant ou les suivant.
- Les grands satellites extérieurs Rhéa , Titan , Hypérion et Japet . Titan est le seul satellite du Système solaire à posséder une atmosphère substantielle.
- Les satellites irréguliers sont constitués de satellites naturels nettement plus petits. Leurs orbites sont plus éloignées que celles des autres objets. Phœbé est le plus grand satellite irrégulier de Saturne.
- Les satellites internes, qui orbitent à l'intérieur du système d'anneaux d'Uranus. Ils sont très proches les uns des autres, ce qui suggère que leurs orbites sont chaotiques .
- Les grands satellites, composés de Titania , Oberon , Umbriel , Ariel et Miranda . La plupart d'entre eux sont composés de quantités à peu près égales de roche et de glace, à l'exception de Miranda, qui est principalement constituée de glace.
- Satellites irréguliers, ayant des orbites plus éloignées et excentriques que les autres objets.
- Les satellites réguliers, qui ont des orbites circulaires situées près de l'équateur de Neptune.
- Les satellites irréguliers, comme leur nom l'indique, ont des orbites moins régulières. L'un d'eux, Triton , est la plus grande lune de Neptune. Géologiquement active, elle présente des geysers d'azote en éruption et possède une atmosphère d'azote ténue et nuageuse.
Centaures
La ceinture de Kuiper est un vaste anneau de débris semblable à la ceinture d'astéroïdes, mais composé principalement d'objets constitués essentiellement de glace. Elle s'étend entre 30 et 50 UA du Soleil. Elle est composée principalement de petits corps du Système solaire, bien que les plus grands soient probablement suffisamment massifs pour être des planètes naines. On estime à plus de 100 000 le nombre d'objets de la ceinture de Kuiper d'un diamètre supérieur à classique » et les objets transneptuniens résonants . Ces derniers ont des orbites dont les périodes sont proportionnelles à celle de Neptune : par exemple, ils font deux fois le tour du Soleil pour trois fois celui de Neptune, ou une fois pour deux. La ceinture classique est constituée d’objets sans résonance avec Neptune et s’étend d’environ 39,4 à 47,7 UA. Les membres de la ceinture de Kuiper classique sont parfois appelés « cubewanos », d’après le premier de ce type découvert, initialement désigné 1992 QB 1 (et depuis nommé Albion) ; ils évoluent encore sur des orbites quasi primordiales, à faible excentricité.
Il existe un large consensus parmi les astronomes sur le fait que cinq membres de la ceinture de Kuiper sontPluton
(29,7–49,3UA) est le plus grand objet connu de la ceinture de Kuiper. Son orbite est relativement excentrique, inclinée de 17 degrés par rapport auplan de l'écliptique. Pluton présente unerésonance 2:3avec Neptune, ce qui signifie qu'il effectue deux orbites autour du Soleil pour trois orbites neptuniennes. Les objets de la ceinture de Kuiper dont les orbites partagent cette résonance sont appelésplutinos. Pluton possède cinq lunes : Charon,Styx,Nix,KerberosetHydra.- Charon , la plus grande des lunes de Pluton, est parfois décrite comme faisant partie d'un système binaire avec Pluton, car les deux corps orbitent autour d'un barycentre de gravité situé au-dessus de leur surface (c'est-à-dire qu'ils semblent « orbiter l'un autour de l'autre »).
Disque dispersé
Le disque diffus, qui chevauche la ceinture de Kuiper mais s'étend jusqu'à près de 500 UA, est considéré comme la source des comètes à courte période. On pense que les objets du disque diffus ont été perturbés et placés sur des orbites erratiques par l'influence gravitationnelle de la migration précoce de Neptune vers l'extérieur . La plupart des objets du disque diffus ont leur périhélie à l'intérieur de la ceinture de Kuiper, mais leur aphélie bien au-delà (certains à plus de 150 UA du Soleil). Les orbites des objets du disque diffus peuvent être inclinées jusqu'à 46,8° par rapport au plan de l'écliptique. Certains astronomes considèrent le disque diffus comme une simple région de la ceinture de Kuiper et qualifient les objets du disque diffus d'« objets de la ceinture de Kuiper diffus ». Certains astronomes classent les centaures parmi les objets de la ceinture de Kuiper diffusés vers l'intérieur, au même titre que les objets du disque diffus diffusés vers l'extérieur.
À l'heure actuelle, il existe un large consensus parmi les astronomes selon lequel deux des corps du disque diffus sontDysnomie . À l'instar de Pluton, son orbite est très excentrique, avec un périhélie de 38,2 UA (soit approximativement la distance de Pluton au Soleil) et un aphélie de 97,6 UA, et est fortement inclinée par rapport au plan de l'écliptique, formant un angle de 44°
objets transneptuniens extrêmes
Certains objets du Système solaire possèdent une orbite très étendue et sont donc beaucoup moins affectés par les planètes géantes connues que les autres populations de planètes mineures. Ces corps sont appelés objets transneptuniens extrêmes, ou ETNO. En général, le demi-grand axe des ETNO mesure au moins 150 à 250 UA. Par exemple, 541132 Leleākūhonua orbite autour du Soleil en environ 32 000 ans, à une distance de 65 à 2 000 UA du Soleil.
Cette population est divisée en trois sous-groupes par les astronomes. Les ETNO dispersés ont des périhélies d'environ 38 à 45 UA et une excentricité exceptionnellement élevée , supérieure à 0,85. Comme les objets du disque dispersé régulier, ils se sont probablement formés par diffusion gravitationnelle par Neptune et interagissent encore avec les planètes géantes. Les ETNO détachés , dont les périhélies se situent approximativement entre 40 et 45 UA et entre 50 et 60 UA, sont moins influencés par Neptune que les ETNO dispersés, mais restent relativement proches de cette planète. Les sednoïdes , ou objets du nuage d'Oort interne , dont les périhélies dépassent 50 à 60 UA, sont trop éloignés de Neptune pour être fortement influencés par elle.
Actuellement, un seul ETNO est classé comme planète naine :
- Mike Brown , qui l'a découvert en 2003, affirme qu'il ne peut appartenir ni au disque diffus ni à la ceinture de Kuiper, car son périhélie est trop éloigné pour avoir été affecté par la migration de Neptune. La population des sednoïdes tire son nom de Sedna.
Une variance statistique a été observée dans les orbites de certains objets transneptuniens extrêmes, dont les passages au plus près du Soleil sont majoritairement regroupés dans un même secteur et qui présentent une inclinaison orbitale similaire. Certains astronomes ont suggéré que cela pourrait être dû à l'influence d'une grande planète située au-delà de Neptune ; cette planète hypothétique a été nommée Planète Neuf . D'autres attribuent cette variance statistique à des biais d'observation ou à une simple coïncidence .
Nuage d'Oort
Le nuage d'Oort est une coquille sphérique théorique composée d'un billion d'objets glacés. Il serait à l'origine de toutes les comètes à longue période , initialement éjectées de la région planétaire par les interactions gravitationnelles avec les géantes gazeuses . Les objets du nuage d'Oort se déplacent très lentement et peuvent être perturbés par des événements rares, tels que des collisions, l'influence gravitationnelle d'une étoile de passage ou la marée galactique , la force de marée exercée par la Voie lactée Aucune observation directe du nuage d'Oort n'est possible avec les technologies d'imagerie actuelles . La sonde la plus proche du nuage d'Oort, Voyager 1 , devrait l'atteindre dans 300 ans On suppose que le nuage d'Oort entoure le système solaire depuis une distance potentiellement de 2 000 UA du Soleil jusqu'à environ 200 000 UA. En revanche, des estimations plus basses du rayon du nuage d'Oort ne le situent pas au-delà de cette distance.la comète West , présentent des aphélies autour de cette distance. Les objets solides de moins d'un mètre sont généralement appelés météoroïdes et micrométéoroïdes (de la taille d'un grain), la distinction exacte entre ces deux catégories ayant fait l'objet de débats au fil des ans. En 2017, l'UAI a désigné comme météoroïde tout objet solide d'un diamètre compris entre environ 30 micromètres et 1 mètre, et a abandonné la catégorie des micrométéoroïdes, qualifiant désormais les particules plus petites de simples « particules de poussière ». Certains météoroïdes se sont formés par la désintégration de comètes et d'astéroïdes, tandis que d'autres proviennent de débris d'impact éjectés de corps planétaires. La plupart des météoroïdes sont composés de silicates et de métaux plus lourds comme le nickel et le fer . Lors de leur passage dans le Système solaire, les comètes laissent derrière elles une traînée de météoroïdes ; on suppose que cela est dû soit à la vaporisation de la matière cométaire, soit à la simple fragmentation de comètes dormantes. En traversant une atmosphère, ces météoroïdes produisent des traînées lumineuses dans le ciel , appelées météores . Si plusieurs météoroïdes pénètrent dans l'atmosphère sur des trajectoires parallèles, les météores semblent « rayonner » depuis un point du ciel, d'où le nom du phénomène : pluie d'étoiles filantes . Le système solaire interne abrite le nuage de poussière zodiacale , visible sous la forme d'une lumière zodiacale diffuse dans un ciel sombre et pur. Il pourrait être généré par des collisions au sein de la ceinture d'astéroïdes, provoquées par les interactions gravitationnelles avec les planètes ; une origine plus récente proposée est celle de matériaux provenant de la planète Mars. Le système solaire externe abrite un nuage de poussière cosmique. Il s'étend d'environ Les comètes sont de petits corps du Système solaire , généralement de quelques kilomètres de diamètre seulement, composés principalement de glaces volatiles. Leurs orbites sont très excentriques, avec un périhélie généralement situé à l'intérieur de l'orbite des planètes telluriques et un aphélie bien au-delà de Pluton. Lorsqu'une comète pénètre dans le Système solaire interne, sa proximité avec le Soleil provoque la sublimation et l'ionisation de sa surface glacée , créant une coma : une longue queue de gaz et de poussière souvent visible à l'œil nu. Les comètes à courte période ont des orbites d'une durée inférieure à deux cents ans. Les comètes à longue période ont des orbites d'une durée de plusieurs milliers d'années. On pense que les comètes à courte période proviennent de la ceinture de Kuiper, tandis que les comètes à longue période, comme Hale-Bopp , proviendraient du nuage d'Oort. De nombreux groupes de comètes, tels que les comètes rasantes de Kreutz , se sont formés par la fragmentation d'une seule comète parente. Certaines comètes à orbites hyperboliques pourraient provenir de l'extérieur du Système solaire, mais la détermination précise de leurs orbites est difficile. Les vieilles comètes dont les composés volatils ont été en grande partie chassés par le réchauffement solaire sont souvent classées comme astéroïdes.
Région frontière et incertitudes
La sphère de Hill du Soleil , son potentiel gravitationnel atteignant le potentiel galactique, le potentiel du noyau galactique, la portée effective de son influence gravitationnelle, est censée englober le nuage d'Oort, et s'étendre jusqu'à 230 000 UA du Soleil.
Les limites de l' héliosphère et de la sphère de Hill , le potentiel gravitationnel du Soleil par rapport au milieu interstellaire et le potentiel gravitationnel galactique, à la limite du nuage d'Oort , représentent les limites du système solaire avec l'environnement galactique dans lequel il se trouve.
Limite de l'héliosphère
L' héliosphère , bulle de vent stellaire du Soleil et région de l'espace dominée par ce dernier, a pour limite l' onde de choc terminale . D'après le mouvement particulier du Soleil par rapport au référentiel local , cette limite se situe approximativement à 80–100 UA du Soleil en amont du milieu interstellaire et à environ 200 UA du Soleil en aval. À cet endroit, le vent solaire entre en collision avec le milieu interstellaire et ralentit considérablement, se condense et devient plus turbulent, formant une grande structure ovale appelée héliogaine .
On suppose que l'héliogaine ressemble beaucoup à la queue d'une comète et se comporte de la même manière : elle s'étend sur 40 UA supplémentaires du côté au vent, mais sur une distance bien plus grande sous le vent, pouvant atteindre plusieurs milliers d'UA. Les observations des sondes Cassini et Interstellar Boundary Explorer suggèrent qu'elle est contrainte à prendre une forme de bulle par l'action du champ magnétique interstellaire, mais sa forme exacte demeure inconnue.
La forme et l'aspect de la limite extérieure de l'héliosphère sont probablement influencés par la dynamique des fluides lors des interactions avec le milieu interstellaire, ainsi que par les champs magnétiques solaires prévalant au sud. Par exemple, elle présente une forme arrondie, l'hémisphère nord s'étendant 9 UA plus loin que l'hémisphère sud. L'héliopause est considérée comme le début du milieu interstellaire. Au-delà de l'héliopause, à environ 230 UA, se trouve l' onde de choc : un sillage de plasma laissé par le Soleil lors de sa traversée de la Voie lactée. Les grands objets situés au-delà de l'héliopause restent liés gravitationnellement au Soleil, mais le flux de matière dans le milieu interstellaire homogénéise la distribution des objets à l'échelle micrométrique.
Quartier céleste
Le Système solaire est entouré par le Nuage interstellaire local , bien qu'on ignore s'il en fait partie intégrante ou s'il se situe juste à l'extérieur de sa limite. Plusieurs autres nuages interstellaires existent dans la région située à moins de 300 années-lumière du Soleil, connue sous le nom de Bulle locale . Cette dernière est une cavité ou superbulle en forme de sablier dans le milieu interstellaire, d'environ 300 années-lumière de diamètre. La bulle est imprégnée de plasma à haute température, ce qui suggère qu'elle pourrait être le produit de plusieurs supernovae récentes.
La Bulle Locale est une petite superbulle comparée aux structures linéaires voisines, plus larges, de l' onde de Radcliffe et de la ceinture de Gould (anciennement ceinture de Gould ), qui mesurent chacune quelques milliers d'années-lumière de long. Toutes ces structures font partie du bras d'Orion , qui contient la plupart des étoiles de la Voie lactée visibles à l'œil nu.
Les étoiles se regroupent en amas stellaires avant de se dissoudre en associations comobiles. Un groupe remarquable, visible à l'œil nu, est l' amas mobile de la Grande Ourse , situé à environ 80 années-lumière à l'intérieur de la Bulle Locale. L'amas stellaire le plus proche est celui des Hyades , qui se trouve à la limite de la Bulle Locale. Les régions de formation d'étoiles les plus proches sont le nuage moléculaire de la Couronne Australe , le complexe nuageux de Rho Ophiuchi et le nuage moléculaire du Taureau ; ce dernier se situe juste au-delà de la Bulle Locale et fait partie de l'onde de Radcliffe.
Les survols stellaires à moins de passage le plus proche et le mieux mesuré est celui de l'étoile de Scholz , qui s'est approchée à environ… Le Système solaire est situé dans la Voie lactée , une galaxie spirale barrée d'un diamètre d'environ 100 000 années-lumière et contenant plus de 100 milliards d'étoiles. Le Soleil fait partie de l'un des bras spiraux externes de la Voie lactée, connu sous le nom de bras d'Orion-Cygne ou éperon local. Il appartient à la population d'étoiles du disque mince , orbitant près du plan galactique. Sa vitesse autour du centre de la Voie lactée est d'environ 220 km/s, ce qui lui permet d'effectuer une révolution complète tous les 240 millions d'années. Cette révolution est appelée année galactique du Système solaire . L' apex solaire , c'est-à-dire la direction de la trajectoire du Soleil dans l'espace interstellaire, se situe près de la constellation d'Hercule, dans la direction de la position actuelle de l'étoile brillante Véga . Le plan de l'écliptique forme un angle d'environ 60° avec le plan galactique . Le Soleil décrit une orbite quasi circulaire autour du centre galactique (où se situe le trou noir supermassif Sagittarius A* ) à une distance de 26 660 années-lumière , à une vitesse à peu près identique à celle des bras spiraux . S'il orbitait près du centre, les forces gravitationnelles exercées par les étoiles voisines pourraient perturber les corps du nuage d'Oort et projeter de nombreuses comètes dans le système solaire interne, provoquant des collisions aux conséquences potentiellement catastrophiques pour la vie sur Terre. Dans ce scénario, le rayonnement intense du centre galactique pourrait entraver le développement de la vie complexe La position du Système solaire au sein de la Voie lactée est un facteur déterminant dans l' histoire évolutive de la vie sur Terre. Les bras spiraux abritent une concentration bien plus importante de supernovae , d'instabilités gravitationnelles et de rayonnements susceptibles de perturber le Système solaire. Cependant, comme la Terre se situe dans l'Éperon local et ne traverse donc pas fréquemment les bras spiraux, elle a bénéficié de longues périodes de stabilité propices à l'évolution de la vie. Néanmoins, selon l' hypothèse controversée de Shiva , la position changeante du Système solaire par rapport aux autres régions de la Voie lactée pourrait expliquer les extinctions périodiques observées sur Terre.
Découverte et exploration
La connaissance du système solaire par l'humanité s'est développée progressivement au fil des siècles. Bien que le philosophe grec Aristarque de Samos ait émis l'hypothèse d'une réorganisation héliocentrique du cosmos, jusqu'à la fin du Moyen Âge et la Renaissance , les astronomes d'Europe et d'Inde croyaient que la Terre était immobile au centre de l'univers et fondamentalement différente des astres divins ou éthérés qui se déplaçaient dans le ciel. Nicolas Copernic fut le premier à élaborer un système héliocentrique mathématiquement prédictif .
L'héliocentrisme ne triompha pas immédiatement du géocentrisme, mais les travaux de Copernic trouvèrent des défenseurs, notamment Johannes Kepler . S'appuyant sur un modèle héliocentrique perfectionnant celui de Copernic grâce à la possibilité d'orbites elliptiques, et sur les données d'observation précises de Tycho Brahe , Kepler élabora les Tables Rudolphines , qui permirent de calculer avec exactitude la position des planètes alors connues. Pierre Gassendi les utilisa pour prédire le transit de Mercure en 1631, et Jeremiah Horrocks fit de même pour le transit de Vénus en 1639. Ces prédictions apportèrent une justification convaincante à l'héliocentrisme et aux orbites elliptiques de Kepler.
Au XVIIe siècle, Galilée popularisa l'utilisation du télescope en astronomie ; lui et Simon Marius découvrirent indépendamment que Jupiter possédait quatre satellites en orbite autour d'elle. Christiaan Huygens poursuivit ces observations en découvrant Titan, lune de Saturne , et en déterminant la forme des anneaux de Saturne . En 1677, Edmond Halley observa le transit de Mercure devant le Soleil, ce qui lui permit de comprendre que l'observation de la parallaxe solaire d'une planète (idéalement, le transit de Vénus) pouvait servir à déterminer trigonométriquement les distances entre la Terre, Vénus et le Soleil. Isaac Newton , ami de Halley , démontra dans ses magistrales Principia Mathematica de 1687 que les corps célestes ne sont pas fondamentalement différents des corps terrestres : les mêmes lois du mouvement et de la gravitation s'appliquent sur Terre et dans le ciel.
Le terme « système solaire » fit son apparition dans la langue anglaise vers 1704, lorsque John Locke l'utilisa pour désigner le Soleil, les planètes et les comètes. En 1705, Halley constata que les observations répétées d' une comète désignaient le même objet, revenant régulièrement tous les 75 à 76 ans. Ce fut la première preuve qu'un corps autre que les planètes orbitait de façon répétée autour du Soleil, bien que Sénèque ait déjà émis cette hypothèse à propos des comètes au Ier siècle. Des observations précises du transit de Vénus en 1769 permirent aux astronomes de calculer la distance moyenne Terre-Soleil à Uranus , observée sporadiquement depuis 1690 et peut-être même depuis l'Antiquité, fut reconnue comme une planète orbitant au-delà de Saturne dès 1783. En 1838, Friedrich Bessel mesura avec succès la parallaxe stellaire , un décalage apparent de la position d'une étoile dû au mouvement de la Terre autour du Soleil, apportant ainsi la première preuve expérimentale directe de l'héliocentrisme. Neptune fut identifiée comme une planète quelques années plus tard, en 1846, grâce à son attraction gravitationnelle provoquant une légère mais perceptible variation de l'orbite d'Uranus. Les observations d'anomalies orbitales de Mercure menèrent à la recherche de Vulcain , une planète située à l'intérieur de Mercure, mais ces tentatives furent anéanties par la théorie de la relativité générale d' Albert Einstein en 1915.
Au XXe siècle, l'exploration spatiale du Système solaire a débuté avec le déploiement de télescopes dans l'espace dès les années 1960. En 1989, les huit planètes avaient été visitées par des sondes spatiales. Ces sondes ont rapporté des échantillons de comètes et d'astéroïdes, ont traversé la couronne solaire et visité deux planètes naines ( Pluton et Cérès ). Afin d'économiser du carburant, certaines missions spatiales utilisent des manœuvres d'assistance gravitationnelle , comme l'accélération des deux sondes Voyager lors de leur survol de planètes du Système solaire externe et la décélération de la sonde solaire Parker à l'approche du Soleil après son survol de Vénus.
Des humains ont marché sur la Lune dans le cadre du programme Apollo dans les années 1960 et 1970 et prévoient d'y retourner dans les années 2020 avec le programme Artemis . Les découvertes des XXe et XXIe siècles ont conduit à la redéfinition du terme « planète » en 2006, entraînant le déclassement de Pluton en planète naine, et un regain d'intérêt pour les objets transneptuniens .
