Définition des planètes - Définition

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Introduction

Photographie de la planète Neptune (en grand) et de sa lune Triton (en petit), prise par Voyager 2 lors de son entrée dans le Système solaire extérieur.

Depuis sa création afin de décrire les « étoiles errantes » de l'époque classique, la définition des planètes est empreinte d'ambiguïté. Durant sa longue vie, le mot a eu différentes significations, souvent équivalentes. Au cours des millénaires, le sens du terme n'a jamais été strict, et sa signification s'est altérée devenant floue jusqu'à inclure ou exclure un grand nombre d'objets différents, du Soleil et la Lune jusqu'aux satellites et aux astéroïdes. La connaissance de l'Univers s'améliorant, le sens du mot « planète » s'est élargi, évoluant parallèlement, perdant d'anciennes acceptions, et en adoptant de nouvelles, sans jamais arriver cependant à une définition unique et concrète.

Vers la fin du XIXe siècle, le mot « planète », sans avoir reçu de définition véritable, s'est établi comme un terme de travail acceptable : il ne s'appliquait qu'à des objets du Système solaire, suffisamment peu nombreux pour se satisfaire de leurs quelques différences. Après 1992, cependant, les astronomes ont commencé à découvrir de nombreux nouveaux objets supplémentaires, au-delà de l'orbite de Neptune, ainsi que de nombreux objets orbitant autour d'autres étoiles. Ces découvertes ont non seulement fait croitre le nombre de planètes potentielles, mais ont aussi considérablement élargi leurs variétés et leurs particularités. Certaines étaient presque assez grandes pour être qualifiées d'étoiles, alors que d'autres étaient plus petites que la Lune. Ces découvertes ont donc remis en cause les anciennes notions de ce que pouvait définir une planète.

Le problème d'une définition claire de « planète » a été soulevé en 2005, avec la découverte de l'objet transneptunien (OTN) Éris, un corps plus grand que Pluton, jusqu'alors reconnu comme une planète. En 2006, l'Union astronomique internationale (UAI), reconnue par les astronomes comme l'autorité mondiale chargée de résoudre les conflits de nomenclature, a publié sa décision sur ce sujet. Cette définition qui s'applique au Système Solaire, pose qu'une « planète » est un corps qui orbite autour du Soleil, assez grand pour que sa gravité propre lui donne une forme sphérique, et qu'il ait éliminé son voisinage orbital de tous objets plus petits. À la lumière de cette nouvelle définition, Pluton, de même que les autres objets transneptuniens, ne sont plus qualifiés comme étant des planètes. La décision de l'UAI n'a pas mis un terme à la controverse, et alors que de nombreux scientifiques ont accepté cette décision, d'autres dans la communauté astronomique l'ont rejeté catégoriquement.

Histoire

Les planètes dans l'Antiquité

Le philosophe Platon

Bien que la connaissance des planètes précède l'Histoire et qu'elle fût commune à la plupart des civilisations, le mot « planète » remonte à la Grèce antique. Les Grecs pensaient que la Terre était immobile et au centre de l'univers en accord avec le modèle géocentrique, et que les objets du ciel, et le ciel lui-même, tournaient autour. Les astronomes grecs employaient le terme asteres planetai, « étoiles errantes », pour décrire ces lumières dans les cieux ressemblant à celles des étoiles qui, au cours de l'année, se déplaçaient par rapport aux asteres aplanis, les « étoiles fixes » qui elles demeuraient immobiles les unes par rapport aux autres. Les cinq corps alors appelés « planètes », connus des Grecs, étaient les planètes visibles à l'œil nu : Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, et Saturne.

La cosmologie gréco-romaine comptait sept planètes, en incluant la Lune et le Soleil ; cependant, il subsiste quelque ambiguïté sur ce point, puisque de nombreux astronomes antiques ne distinguaient que cinq planètes, excluant le Soleil et la Lune, comme le nota dans son ouvrage Cosmos, le naturaliste allemand du XIXe siècle Alexander Von Humboldt.

« Parmi les sept corps célestes qui, en raison des changements continuels apportés dans leurs distances relatives, ont été, dès la plus haute antiquité, distingués des étoiles scintillantes et conservant toujours sur le firmament leur place et leurs distances (orbis inerrans), cinq seulement Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne offrent l'apparence d'étoiles (quinque stellæ errantes). Le Soleil et la Lune furent toujours mis à part eu raison de la grandeur de leur disque, et par suite de l'importance qui leur était attribuée dans les conceptions mythologiques. »

— Alexander von Humboldt, Cosmos

Les planètes, telles qu'elles étaient comprises avant l'acceptation du modèle héliocentique

Dans son Timée, écrit vers 360 av. J.-C., Platon mentionne « le Soleil et la Lune et cinq autres étoiles qui sont appelées les planètes ». Son disciple Aristote effectue une distinction similaire dans son De Caelo : « les mouvements du Soleil et de la Lune sont inférieurs à ceux de certaines planètes ». Dans son Phaenomena, destiné à devenir un traité d'astronomie, écrit par le philosophe Eudoxe de Cnide, vers 350 av. J.-C., le poète Aratus écrit « ces cinq autres orbes, qui s'entremêlent avec [les constellations] et errent en roulant de tous côtés des douze signes du Zodiaque ».

Dans son Almageste, écrit au IIe siècle, Ptolémée se réfère au « Soleil, la Lune et cinq planètes ». Gaius Julius Hyginus mentionne explicitement « les cinq étoiles que beaucoup ont appelé errantes, et que les Grecs appelaient Planeta ». Marcus Manilius, un écrivain latin qui vivait au temps d'Auguste et dont le poème Astronomica est considéré comme un des principaux textes de l'astrologie moderne, dit : « Maintenant, la dodécatémorie est divisée en cinq parties, car aussi nombreuses sont les étoiles appelées errantes qui, à des niveaux variables, brillent dans le ciel ».

La vision simplifiée des sept planètes se trouve dans le Songe de Scipion de Cicéron, écrit aux alentours de 53 av. J.-C., où l'esprit de Scipion l'Africain proclame : « Sept de ces sphères contiennent les planètes, une planète dans chaque sphère, qui toutes se déplacent à l'inverse du mouvement des Cieux ». Dans son Histoire naturelle, écrite en 77 ap. J.-C., Pline l'Ancien fait référence « aux sept étoiles que, du fait de leur mouvement, nous appelons planètes, bien qu'aucune étoile n'erre moins qu'elles ». Nonnus, le poète Grec du Ve siècle, dit dans son Dionysiaques : « J'ai des oracles d'histoire sur sept tablettes, et les tablettes portent les noms des sept planètes ».

Les planètes au Moyen-Age

John Gower

Les auteurs du Moyen-Âge et de la Renaissance ont généralement accepté l'idée de sept planètes. L'introduction standard à l'astronomie médiévale, De sphaera mundi, de Sacrobosco, inclut le Soleil et la Lune parmi les planètes. Le Theorica planetarum, plus avancé, présente la « théorie des sept planètes », alors que les instructions des Tables alphonsines montrent « comment trouver par les moyens des tables les mouvements moyens du Soleil, de la Lune, et du reste des planètes ». Dans sa Confessio Amantis, le poète du XIVe siècle John Gower, reliant les planètes à l'art de l'alchimie, écrit : « Des planètes… / l'or est attitrée au Soleil, / la Lune d'Argent a sa part… », indiquant que la Lune et le Soleil étaient des planètes. Même Nicolas Copernic, qui rejetait le modèle géocentrique, restait ambigu sur le fait que le Soleil et la Lune fussent des planètes. Dans son De Revolutionibus, Copernic sépare clairement le « Soleil, Lune, planètes et étoiles » ; cependant, dans sa dédicace au Pape Paul III, Copernic fait référence au mouvement « du Soleil et de la Lune et des cinq autres planètes ».

La Terre

Nicolas Copernic

En réalité, lorsque le modèle héliocentrique fut accepté à la place du modèle géocentrique, la Terre fut placée parmi les planètes, et le Soleil et la Lune furent détrônés, ce qui nécessita une révolution conceptuelle dans la compréhension des planètes. Comme l'historien des sciences Thomas Kuhn l'a noté dans son livre La structure des révolutions scientifiques : « Les coperniciens qui déniaient son titre traditionnel de 'planète' au Soleil... changeaient leur acception de 'planète' de façon qu'elle continue d'apporter des distinctions utiles dans un monde où les corps célestes... étaient vus différemment de la façon dont ils avaient été vus avant... En regardant la Lune, dit (…) le converti au Copernicianisme, 'il fut un temps ou j'ai pris la Lune pour (ou j'ai vu la Lune comme) une planète, mais je me trompais ». Copernic fait une référence indirecte à la Terre comme une planète dans le De Revolutionibus en disant : « Ayant ainsi présumé les mouvements que j'attribue à la Terre plus bas dans ce volume, par une longue et intense étude, je trouvai finalement que si les mouvements des autres planètes sont corrélés avec la trajectoire de la Terre… ». Galilée affirme aussi indirectement que la Terre est une planète dans le Dialogue sur les deux grands systèmes du monde : « La Terre, pas moins que la Lune ou n'importe quelle autre planète, doit être comptée parmi les corps naturels qui ont un mouvement circulaire ».

Les planètes modernes

William Herschel, découvreur d'Uranus

En 1781, l'astronome William Herschel scrutait le ciel pour mettre en évidence d'insaisissables parallaxes stellaires, quand il observa ce qu'il désigna comme une comète dans la constellation du Taureau. À la différence des étoiles qui demeuraient de faibles points de lumière même sous de forts agrandissements, la taille de cet objet augmentait en proportion de la puissance utilisée ; que cet étrange objet puisse être une planète n'apparut tout simplement pas à Herschel ; les cinq planètes autres que la Terre avaient fait partie de la conception de l'Univers par l'humanité depuis l'antiquité. Comme les astéroïdes restaient encore à découvrir, les comètes étaient les seuls objets en mouvement que l'on s'attendait à trouver dans un télescope. Cependant, à la différence d'une comète, l'orbite de cet objet, clairement quasi-circulaire se situait dans le plan elliptique. Avant qu'Herschel n'annonçât la découverte de sa comète, son collègue, l'Astronome Royal britannique Nevil Maskelyne, lui écrivit : « Je ne sais comment la désigner. Il est aussi vraisemblable que ce soit une planète régulière se mouvant sur une orbite presque circulaire autour du Soleil qu'une comète se mouvant sur une ellipse très excentrique. Je ne lui ai encore vu aucune coma ou queue ». La « comète » était aussi très éloignée, trop éloignée pour une faible comète pour se résoudre seule. En réalité, elle fut reconnue comme la septième planète et dénommée Uranus d'après le père de Saturne.

Les irrégularités induites par la gravitation observées dans le trajectoire d'Uranus conduisirent en réalité à la découverte de Neptune en 1846, et les irrégularités présumées de l'orbite de Neptune menèrent subséquemment aux recherches qui permirent finalement de localiser Pluton en 1930. Tout d'abord estimée comme ayant approximativement la même masse que la Terre, l'observation grignota graduellement la masse estimée de Pluton jusqu'à la révélation qu'elle valait à peine un cinq-centième de celle de la Terre, bien insuffisante pour avoir eu aucune influence sur l'orbite de Neptune. En 1989, Voyager 2 a déterminé que les irrégularités étaient dues à une surestimation de la masse de Neptune.

Les satellites

Galilée (savant)

Lorsque Copernic eut placé la Terre parmi les planètes, il plaça également la Lune en orbite autour d'elle, faisant de la Lune le premier satellite naturel « découvert ». La découverte par Galilée en 1610 des quatre lunes Galiléennes donna du crédit aux arguments de Copernic, puisque si d'autres planètes pouvaient avoir des satellites, alors la Terre le pouvait aussi. Cependant, une certaine confusion demeurait sur le fait que ces objets fussent ou non des « planètes ». Galilée avait initialement l'intention de les nommer les « étoiles Médicéennes », en l'honneur de ses bienfaiteurs, les Médicis, mais s'y référait également comme aux « quatre planètes volant autour de l'étoile de Jupiter à des intervalles et périodes inégaux avec une vitesse prodigieuse ». De la même façon, Christian Huygens, lors de sa découverte de la plus grosse lune de Saturne, Titan, en 1665, employa pour la décrire de nombreux termes différents dont « planeta » (planète), « stella » (étoile), « Luna » (Lune), et « satellite », plus moderne. Jean-Dominique Cassini, en annonçant sa découverte des lunes de Saturne, Japet et Rhéa, en 1671 et 1672, les décrivit comme de « Nouvelles Planètes autour de Saturne ». Cependant, lorsque le Journal de Scavans rapporta la découverte de Cassini de deux nouvelles lunes, en 1686, il s'y référa strictement comme à des « satellites ». Lorsque William Herschel annonça sa découvertes de deux objets en orbite autour d'Uranus, en 1787, il s'y référa comme à des « satellites » et à des « planètes secondaires ». Ultérieurement, tous les compte-rendus de découverte de satellites naturels utilisèrent exclusivement le terme de « satellite » alors que le livre de 1868, Smith's Illustrated Astronomy se référait aux satellites comme à des « planètes secondaires ».

Les planètes mineures

Giuseppe Piazzi, découvreur de Cérès

Un résultat inattendu de la découverte d'Uranus par William Herschel fut de paraître valider la loi de Titius-Bode, une fonction mathématique qui prédit la taille des demis grand-axes des orbites des planètes. Les astronomes avaient jusque là considéré cette « loi » comme une pure coïncidence, mais Uranus se situe à très peu près de la valeur prédite. Comme cette loi prédisait également la présence d'un corps entre Mars et Jupiter, jusque là inobservé, les astronomes concentrèrent leur attention dans cette région, dans l'espoir qu'elle puisse à nouveau être vérifiée. Finalement, en 1801, l'astronome Giuseppe Piazzi découvrit un nouvel astre miniature, Cérès, évoluant précisément à la place correcte dans l'espace. L'objet fut proclamé comme étant une nouvelle « planète ».

Puis, en 1802, Heinrich Olbers découvrit Pallas, une seconde « planète », approximativement à la même distance du Soleil que Cérès. Que ces deux planètes puissent occuper la même orbite mit en défaut la théorie centenaire ; même Shakespeare avait ridiculisé cette thèse en écrivant « Deux étoiles ne peuvent se mouvoir sur une même sphère ». Malgré cela, en 1804, un autre corps Junon fut découvert sur une orbite similaire. Puis en 1807, Olbers découvrit un quatrième objet, Vesta à une distance orbitale comparable.

Herschel suggéra que l'on place ces quatre corps dans une classification séparée : les astéroïdes (littéralement « comme des étoiles » puisqu'ils étaient trop petits pour que leur disque soit résolu, apparaissant alors comme des étoiles), bien que la plupart des astronomes auraient préféré que l'on se réfère à eux comme à des planètes. Cette réticence fut confortée par le fait qu'il était difficile de les distinguer des étoiles non encore cartographiées, ces quatre corps demeurèrent les seuls astéroïdes connus jusqu'à 1845.

Les textes scientifiques en 1828, après la mort d'Herschel, continuaient de décompter les astéroïdes parmi les planètes. Avec l'arrivée de cartes stellaires plus complètes, la recherche des astéroïdes reprit, un cinquième puis un sixième corps fut découvert par Karl Ludwig Hencke en 1845 et 1847. En 1851, le nombre des astéroïdes avait atteint 15, et on adopta une nouvelle méthode pour les classer, en leur affectant un numéro devant leur nom selon l'ordre de leur découverte, ce qui les plaça par inadvertance dans leur propre catégorie. Cérès devint ainsi « (1) Cérès », Pallas devint « (2) Pallas », et ainsi de suite… Jusqu'au années 1860, le nombre d'astéroïdes connus avait dépassé la centaine, en Europe et aux États-Unis les observatoires commencèrent à s'y référer collectivement en utilisant la terminologie de « planètes mineures », ou encore de « petites planètes », bien que cela prît plus de temps pour y regrouper les quatre premiers astéroïdes. À ce jour, « planètes mineures » demeure la désignation officielle pour tous les petits corps en orbite autour du Soleil, et chaque nouvelle découverte est numérotée dans le Catalogue des planètes mineures sous l'aval de l'UAI.

Pluton

Clyde Tombaugh, découvreur de Pluton

Le long passage de Cérès du statut de planète à celui d'astéroïde est réapparu dans l'histoire avec Pluton, qui fut désigné comme une planète peu après sa découverte par Clyde Tombaugh en 1930. Uranus et Neptune avaient été déclarés comme des planètes sur la base de leurs orbites circulaires, de leurs masses importantes, et de leur proximité au plan de l'écliptique. Aucune de ces caractéristiques ne s'appliquait à Pluton, un petit corps glacé dans une région de géantes gazeuses, avec une orbite qui l'emporte bien au délà du plan de l'écliptique, et même à l'intérieur de l'orbite de Neptune. En 1978, les astronomes découvrirent la plus grosse lune de Pluton, Charon, qui leur permit de découvrir sa masse. On découvrit que Pluton était beaucoup plus léger que toutes les prévisions, un sixième seulement de celle de la Lune. Cependant, pour autant qu'on puisse le dire, il était unique. Puis, à partir de 1992, les astronomes commencèrent à détecter un grand nombre de corps glacés, au-delà de l'orbite de Neptune, comparables à Pluton par leur composition, dimension et caractéristique orbitale. Ils conclurent à la découverte de la Ceinture de Kuiper (parfois dénommée « ceinture d'Edgeworth-Kuiper ») dont l'hypothèse avait été formulée depuis longtemps. Il s'agit d'un anneau de débris glacés, source des comètes de courtes périodes, dont la période orbitale est inférieure à 200 ans.

L'étendue de l'orbite de Pluton coïncidant avec cette ceinture, son statut de planète fut remis en question. Beaucoup de scientifiques conclurent que Pluton devrait être reclassé comme planète mineure, exactement comme Cérès l'avait été un siècle plus tôt. Mike Brown, de l'Institut de technologie de Calfornie (CALTECH) suggéra que « planète » devrait être redéfini comme « tout corps du système solaire dont la masse excède le total des masses de l'ensemble des autres corps situés sur la même orbite ». Les objets d'une masse inférieure à cette limite deviendraient des « planètes mineures ». En 1999, Brian Marsden, du Minor Planet Center de l'université Harvard suggéra que l'on affecte à Pluton le numéro de planète mineure 10 000 tout en lui conservant son statut officiel de planète. Ce projet de « rétrogradation » de Pluton provoqua une protestation publique, en réponse à laquelle l'UAI affirma clairement que ce n'était pas le moment pour qu'elle envisage de supprimer Pluton de la liste des planètes.

Michael E Brown, découvreur d'Eris

La découverte de plusieurs autres objets transneptuniens (TNO pour « Trans-Neptutian Object »), d'une taille approchant celle de Pluton, tels que Quaoar et Sedna, continuèrent d'éroder l'argument selon lequel Pluton était exceptionnel par rapport au reste de la population des TNO. Le 29 juillet 2005, Mike Brown et son équipe annoncèrent la découverte d'un TNO dont les dimensions se confirmaient comme supérieures à celles de Pluton nommée Éris. Immédiatement après la découverte de cet objet, il y eut de nombreuses discussions afin de déterminer s'il fallait la désigner comme la « dixième planète ». La NASA émit même un communiqué de presse la présentant comme telle. Cependant, accepter Éris comme étant la dixième planète exigeait implicitement une définition de « planète » plaçant la taille de Pluton comme minimum arbitraire. De nombreux astronomes, clamant que la définition des planètes ne se révélait pas être d'une valeur hautement scientifique, préférèrent reconnaître que l'identité historique de Pluton en temps que planète valait par son antériorité dans la liste de planètes.

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