Rotation synchrone
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La rotation synchrone est un phénomène qui se produit lorsqu'un satellite naturel orbite à proximité de sa planète et qui a comme conséquence que la période de rotation du satellite est synchronisée avec sa période de révolution de sorte que, vu de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...), il lui présente toujours la même face. On dit aussi que ces périodes sont en résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à la fréquence propre du système. Si le système n'est...). La rotation synchrone (La rotation synchrone est un phénomène qui se produit lorsqu'un satellite naturel orbite à proximité de sa planète et qui a comme conséquence que la période de rotation du satellite est synchronisée avec sa...) ne concerne pas seulement les satellites naturels des planètes mais tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction...) en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent...) d'un autre.

Description

L'attraction gravitationnelle entre deux corps produit une force de marée (La force de marée est une conséquence du gradient gravitationnel s'exerçant sur le diamètre d'un corps. Elle est observable dans tout champ gravitationnel mais plusieurs cas particuliers sont connus et plus...) sur chacun d'eux, les étirant dans la direction de l'axe planète-satellite. Si les corps en question sont suffisamment flexibles et que la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) de marée (La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans causé par l'effet...) est suffisamment forte, ces corps seront légèrement déformés. Comme la plupart des lunes et tous les corps astronomiques de grande taille sont sphériques sous l'action de leur propre gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.), l'action des forces de marée les rend légèrement prolates (cigaroïdes).

Dans le cas des systèmes lune-planète, cette forme allongée est instable. Supposons que le satellite (Satellite peut faire référence à :) tourne plus vite sur lui-même qu'autour de sa planète, et que sa planète tourne plus vite sur elle-même que le satellite (Satellite peut faire référence à :) ne tourne autour d'elle (le phénomène sera le même si le contraire est vrai, seuls les signes seront inversés). Entraînées par la rotation du satellite, les protubérances soulevées par la marée de la planète se retrouveront en avance ; la force gravitationnelle de la planète exercera alors un couple sur chaque protubérance, qui aura pour effet de ralentir la rotation du satellite dans le cas de la protubérance située du côté planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....), et de l'accélérer dans l'autre. Cependant, la protubérance arrière (extérieure) étant légèrement plus éloignée de la planète que la protubérance avant (intérieure), son couple sera moindre, et l'effet net sera un ralentissement (Le signal de ralentissement (de type SNCF) annonce une aiguille (ou plusieurs) en position déviée qui ne peut être franchie à la vitesse normale de la ligne.) de la rotation du satellite. Si les protubérances sont fluides (marées océaniques ou atmosphériques), elles se déplaceront autour de la lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la...) afin de rester dans l'axe de la planète, ce qui induira un couple par le biais de la friction. L'effet net est essentiellement le même.

Le moment angulaire (En physique, le moment angulaire ou moment cinétique est la grandeur physique qui joue un rôle analogue à la quantité de mouvement dans le cas des rotations. Comme...) orbital du satellite, par le même jeu de forces et de couples, augmente précisément d'autant que son moment angulaire rotationnel diminue.

Simultanément, les marées soulevées par le satellite sur sa planète vont chercher à synchroniser la rotation de cette dernière avec la révolution de son satellite ; l'effet le plus important, cependant, est que les protubérances de la planète vont exercer un couple net sur le satellite qui aura pour effet de l'accélérer sur son orbite, et donc de le forcer à s'éloigner. Dans le cas du système Terre-Lune, la distance les séparant augmente de 3.84cm par an (étude par Lunar Laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain « light amplification...) Ranging).

Si la révolution du satellite est plus rapide que la rotation de la planète (ce qui est le cas de Phobos autour de Mars, ainsi que de plusieurs des lunes intérieures d'Uranus), les forces de marée de la planète vont faire décroître le rayon orbital du satellite, jusqu'à ce qu'il s'abîme à sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...).

Dans le cas des petites lunes, de forme irrégulière, ces forces auront tendance à aligner le plus grand axe (En géométrie, le grand axe d'une ellipse est un paramètre utilisé pour décrire la dimension de cette conique. Le demi-grand axe est la moitié du grand axe.) de la lune avec le rayon orbital, et le plus petit axe (Le plus petit diamètre d'une ellipse est son petit axe. Il traverse l'ellipse à mi-chemin entre ses foyers et perpendiculairement à la ligne qui lie ceux-ci.) avec la normale à l'orbite.

Exemples d'objets en rotation synchrone

Une grande partie des lunes du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui...) sont en rotation synchrone avec leur planète, car elles orbitent à de faibles distances de leur planète et la force de marée augmente rapidement avec la diminution de cette distance (le gradient gravitationnel est proportionnel à l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y =...) du cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace. C'est un des cinq solides de Platon, le seul ayant...) de la distance). En outre, Mercure est en rotation synchrone avec le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...) dans un rapport 3:2. Plus subtilement, Vénus est en rotation synchrone avec la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...), de sorte que toutes les fois où Vénus est en conjonction inférieure, Vénus présente la même face à la Terre. Les forces de marée impliquées dans la synchronisation Vénus-Terre sont extrêmement faibles et il se peut que ce ne soit qu'une coïncidence.

Charon (Charon (P I Charon, Pluton I) est le plus grand satellite naturel de Pluton.), satellite de Pluton (Pluton, dont la désignation officielle est (134340) Pluton, est la deuxième plus grande planète naine connue du système solaire et le 10e plus grand astre connu orbitant le Soleil....), est en rotation synchrone avec ce dernier : comme la Lune avec la Terre, il lui présente toujours la même face. Mais, contrairement à cette dernière, Charon évolue sur l'orbite géostationnaire (L'orbite géostationnaire, abrégée GEO (geostationary orbit), parfois appelée orbite de Clarke, est une orbite située à 35 786 km d'altitude au-dessus de l'équateur de la Terre, dans le plan équatorial et d'une...) de Pluton. Ainsi, outre le fait de présenter toujours la même face, Charon paraît donc immobile dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) de Pluton.

En général, tout objet qui orbite pendant de longues périodes à proximité d'un autre objet beaucoup plus massif (Le mot massif peut être employé comme :) est susceptible d'être en rotation synchrone avec celui-ci. On suppose que les étoiles binaires proches soient mutuellement en rotation synchrone. De même, on pense que les planètes extrasolaire qui ont été détectées à proximité de leur étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus...) sont en rotation synchrone avec celle-ci.

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