Système solaire

Structure

Généralités

L’écliptique vu par la mission Clementine, alors que le Soleil était partiellement masqué par la Lune. Trois planètes sont visibles dans la partie gauche de l’image. De gauche à droite : Mercure, Mars et Saturne.
Comparaison à l'échelle des diamètres du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et composée...), de ses planètes (Mercure, Vénus, 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...), Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) et 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....).

Le principal corps céleste 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 (autrement dit, notre système...) est le Soleil, une 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 proche de la Terre.) naine jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) de la séquence principale de type G2 qui contient 99,86 % de toute la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre...) connue du système solaire et le domine gravitationnellement. Jupiter et Saturne, les deux plus massifs objets orbitant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent...) du Soleil, regroupent à eux deux plus de 90 % de la masse restante.

La plupart des grands objets 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 du Soleil le sont dans un plan proche de celui de l’orbite terrestre, nommé écliptique (L'écliptique est le grand cercle sur la sphère céleste représentant la trajectoire annuelle du soleil vue de la Terre. Plus précisement, il s'agit de...). Typiquement, 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 (La ceinture de Kuiper (parfois appelée ceinture d'Edgeworth-Kuiper, ['kœj.pər] en néerlandais), est une zone du système solaire s'étendant au-delà de l'orbite de Neptune, entre 30 et 55 unités...) ont pour la plupart une orbite qui forme un angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) significativement plus grand par rapport à lui.

Toutes les planètes et la plupart des autres objets orbitent dans le même sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du...) que la rotation du Soleil, c’est-à-dire dans le sens 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 =...) des aiguilles d’une montre du point (Graphie) de vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) d’un observateur situé au-dessus du pôle nord (Le pôle Nord géographique terrestre, ou simplement pôle Nord, est le point le plus septentrional de la planète Terre. Il est défini comme le point...) solaire. Certains objets orbitent dans un sens rétrograde ( On dit d'un objet du système solaire qu'il a un mouvement rétrograde s'il effectue une révolution autour de son corps. Le terme rétrograde est synonyme d'arriéré,...), comme la comète (En astronomie, une comète est un petit astre brillant constitué de glace et de poussière du système solaire, dont l'orbite a...) de Halley.

Les orbites des principaux corps du système solaire, à l’échelle.

Les trajectoires des objets gravitant autour du Soleil suivent les lois de Kepler (En astronomie, les lois de Kepler décrivent les propriétés principales du mouvement des planètes autour du Soleil, sans les expliquer. Elles ont été découvertes par Johannes Kepler à partir...). Ce sont approximativement des ellipses dont l'un des foyers est le Soleil. Les orbites des planètes sont quasiment circulaires. Celles des corps plus petits présentent des excentricités diverses et peuvent être fortement elliptiques. C'est notamment le cas des comètes et de certains autres petits corps, de certaines planètes naines et plus généralement des objets transneptuniens y compris ceux de la ceinture de Kuiper et du Nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage...) d'Oort.

La distance d'un corps au Soleil varie au cours de sa rotation autour du Soleil. On appelle le point le plus proche du Soleil de l'orbite d'un corps sa périhélie (Le périhélie est le point de l'orbite d'un corps céleste (planète, comète, etc.) qui est le plus rapproché du Soleil (grec : helios) autour duquel il tourne.), le plus éloigné étant son aphélie (L'aphélie est le point de l'orbite d'un objet (planète, comète, etc.) où il est le plus éloigné de l' étoile, autour duquel il tourne.).

De façon informelle, le système solaire est souvent divisé en zones distinctes. Le système solaire interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le "Diplôme...) inclut les quatre planètes telluriques et la ceinture d’astéroïdes. Le reste du système peut être considéré simplement comme système solaire externe ; d’autres séparent la région au-delà de Neptune des quatre géantes gazeuses.

La majorité des planètes du système solaire possède leur propre système secondaire. Les corps planétaires en rotation autour d'une 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 équilibre hydrostatique, c'est-à-dire sous...) sont appelés satellites naturels ou lunes. La plupart des plus grands satellites naturels évoluent sur une orbite synchrone, présentant toujours la même face à la planète autour de laquelle ils gravitent. Les quatre plus grandes planètes ont également un anneau planétaire (Un anneau planétaire est un anneau composé de poussières et d'autres petites particules orbitant autour d'une planète dans une région en forme de disque plat. Les anneaux planétaires les plus spectaculaires et connus sont ceux de...).

Soleil

Le Soleil tel qu’il est vu depuis la Terre.

Le Soleil, au sein de notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.), est une étoile de type naine jaune parmi tant d'autres : la Voie lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le nom de la...) contient entre 200 et 400 milliards d'étoiles, dont 20 à 40 milliards seraient des naines jaunes. Comme toute étoile selon les lois de la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général...) actuelle, sa masse permet à la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence...) en son cœur d’être suffisamment élevée pour provoquer des réactions de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la fusion s'effectue à...) thermonucléaire en continu, ce qui produit d’énormes quantités d’énergie, la majeure partie rayonnée dans l’espace sous forme de rayonnement électromagnétique (Un rayonnement électromagnétique désigne une perturbation des champs électrique et magnétique.) comme la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.).

Le Soleil est une naine jaune modérément grande, mais le nom est trompeur puisque le Soleil est plus large et plus lumineux que la majorité des étoiles de la Voie lactée (la plupart des étoiles de la Voie lactée étant des naines rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), plus petites). Il se situe vers le milieu de la séquence principale du diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données...) de Hertzsprung-Russell ; cependant, les étoiles plus brillantes et plus chaudes que le Soleil sont rares tandis que les étoiles moins lumineuses et plus froides sont courantes.

Le diagramme de Hertzsprung-Russell ; la séquence principale va du bas à droite au haut à gauche.

On pense que la position du Soleil sur la séquence principale indique qu’il est loin d’avoir épuisé ses réserves d’hydrogène pour la fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des deux principaux types de réactions nucléaires appliquées. Il ne faut pas confondre la fusion nucléaire avec la fusion du...). Il devient progressivement plus brillant : au début de son histoire, sa luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) était inférieure d'un bon tiers de celle d’aujourd’hui.

Le calcul du rapport entre l’hydrogène et l’hélium à l’intérieur du Soleil suggère qu’il est environ à mi-chemin de son cycle de vie (La vie est le nom donné :). Dans plus de cinq milliards d’années, il quittera la séquence principale et deviendra plus grand, plus brillant, plus froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) et plus rouge : une géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le diagramme de Hertzsprung-Russell, les géantes forment deux...) rouge. À ce moment, sa luminosité sera plusieurs milliers de fois celle d’aujourd’hui.

Le Soleil est une étoile de population I ; il est né après une ou plusieurs « générations » d'étoiles. Il contient plus d’éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium (des « métaux » dans le langage astronomique) que les étoiles de population II. Ces éléments métalliques ont été formés dans l’explosion des noyaux d’étoiles les plus massives, les supernovas. Les étoiles anciennes contiennent peu de métaux tandis que les étoiles ultérieures en contiennent ainsi plus. On pense que cette haute métallicité a été indispensable au développement du système planétaire (Un système planétaire (parfois appelé abusivement système stellaire) est composé de planètes et divers corps célestes...), car les planètes se forment par accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par apport de matière.) de « métaux ».

Milieu interplanétaire (Le milieu interplanétaire est la matière diffuse qui constitue l'espace du système solaire et à travers laquelle se déplacent les objets et les véhicules spatiaux.)

La couche de courant héliosphérique.

En plus de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...), le Soleil rayonne un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un...) continu de particules chargées (un plasma) appelé vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont éjectés de la haute atmosphère du Soleil. Pour les étoiles autres que le Soleil, on parle généralement de vent stellaire.). Ce flux s’étend à la vitesse (On distingue :) approximative de 1,5 million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un millier de...) de kilomètres par heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure...), créant une atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) ténue, l’héliosphère, qui baigne le système solaire jusqu’à environ 100 unités astronomiques (marquant l’héliopause). Le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés...) composant l’héliosphère est connu sous le nom de milieu interplanétaire. Le cycle solaire (Un cycle solaire est une période pendant laquelle l'activité du Soleil varie en reproduisant les mêmes phénomènes que pendant la période de même durée précédente.) de onze ans et les fréquentes éruptions solaires et éjections de masse coronale perturbent l’héliosphère et créent un climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie qui désigne...) spatial. La rotation du champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction,...) solaire agit sur le milieu interplanétaire pour créer la couche de courant héliosphérique, la plus grande structure du système solaire.

Une aurore australe vue depuis l’orbite terrestre.

Le champ magnétique terrestre (La Terre possède un champ magnétique produit par les déplacements de son noyau externe – composé essentiellement de fer et de nickel en fusion conducteurs –...) protège l’atmosphère du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu sur Neptune et sur Saturne....) solaire. Vénus et Mars ne possèdent pas de champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique et le vent solaire souffle graduellement leur atmosphère dans l’espace. Sur Terre, l’interaction du vent solaire et du champ magnétique terrestre cause les aurores polaires.

L’héliosphère protège en partie le système solaire des rayons cosmiques, protection augmentée sur les planètes disposant de champ magnétique. La densité de rayons cosmiques dans le milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement proche. Ce gaz est habituellement extrêmement...) et l'intensité du champ magnétique solaire changent sur de très longues périodes, donc le niveau de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) cosmique dans le système solaire varie, mais on ignore de combien.

Le milieu interplanétaire héberge au moins deux régions de poussières cosmiques en forme de disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.). La première, le nuage de poussière zodiacal, réside dans le système solaire interne et cause la lumière zodiacale (La lumière zodiacale est une faible lueur triangulaire qui peut être perçue sur le ciel nocturne et qui s'étend à partir des environs du Soleil le long du plan...). Il fut probablement formé par des collisions à l’intérieur de la ceinture d’astéroïdes causées par des interactions avec les planètes. La deuxième s’étend de 10 à 40 UA et fut probablement créée lors de collisions similaires dans la ceinture de Kuiper.

Système solaire interne

Le système solaire interne désigne traditionnellement la région située entre le Soleil et la ceinture d’astéroïdes. Composés principalement de silicates et de métaux, les objets du système solaire interne orbitent près du Soleil : le rayon de la région tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) entière est plus petit que la distance entre Jupiter et Saturne.

Ceinture intra-mercurienne

Très récemment des nuages de poussières intramercuriens ont été détectés entre le Soleil et Mercure. Des recherches sont toujours menées afin de trouver des corps plus gros: les Vulcanoïdes. Des comètes orbitent aussi dans cette zone : les astéroïdes apoheles.

Planètes internes

Les planètes internes. De gauche à droite : Mercure, Vénus, la Terre et Mars (dimensions à l’échelle).

Les quatre planètes internes possèdent une composition dense et rocheuse, peu ou pas de satellites naturels et aucun système d’anneaux. De taille modeste (la plus grande de ces planètes étant la Terre dont le diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre...) est de 12 756 km), elles sont composées en grande partie de minéraux à point de fusion élevé, tels les silicates qui forment leur croûte solide et leur manteau semi-liquide, et de métaux comme le fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le...) et le nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) qui composent leur noyau. Trois des quatre planètes (Vénus, la Terre et Mars) ont une atmosphère substantielle ; toutes présentent des cratères d’impact et des caractéristiques tectoniques de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) comme des rifts et des volcans.

Mercure

Mercure est la planète la plus proche du Soleil (0,4 UA de demi-grand axe soit 58 millions de km du soleil ), ainsi que la plus petite et la moins massive (Le mot massif peut être employé comme :) -4900 km de diamètre- juste plus du vingtième de la masse terrestre (0,055 masse terrestre). Elle est connue depuis l'antiquité et doit son nom au dieu Mercure, qui était chez les Romains le messager des dieux, et dieu du commerce et du voyage ; cela est du au fait quelle se déplace très vite. Mercure ne possède aucun satellite naturel (Un satellite naturel est un objet qui orbite autour d'une planète ou d'un autre objet plus grand que lui-même et qui n'est pas d'origine humaine, par opposition aux satellites artificiels. De tels objets sont...) et ses seules caractéristiques géologiques connues, en dehors des cratères d’impact, sont des dorsa, probablement produites par contraction thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des...) lors de la solidification (La solidification est l'opération au cours de laquelle un liquide passe à l'état solide. Cela peut se faire par refroidissement (cas le plus courant), par augmentation de la pression, ou bien par une combinaison...) interne, plus tôt dans son histoire. L’atmosphère de Mercure, quasiment inexistante, est formée d’atomes arrachés à sa surface par le vent solaire, ou momentanément capturé à ce vent. L’origine de son grand noyau de fer liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) et son fin manteau, composée de différents métaux, n’a toujours pas été expliquée de manière adéquate. Parmi les scénarios hypothétiques, il est possible que ses couches externes aient été balayées par un impact géant ou qu’elle a été stoppée dans son accrétion par l’énergie solaire. Sa période de révolution (La période de révolution, est le temps mis par un astre pour accomplir sa trajectoire, ou révolution, autour d’un autre astre. Comme une planète autour du Soleil, ou un satellite autour d’une planète.) est d'environ 88 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...) et sa période de rotation (La période de rotation désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour faire un tour sur lui même. Par exemple, la Terre a une période de rotation d'environ 24 heures.) est de 58 jours.

Vénus

Vénus (0,7 UA) est proche de la Terre en taille et en masse (0,815 masse terrestre) et, comme elle, possède un épais manteau de silicate entourant un noyau métallique, une atmosphère significative et une activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) géologique interne. Cependant, elle est beaucoup plus sèche et la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) de son atmosphère (au sol) est 90 fois celle de la nôtre. Vénus ne possède aucun satellite (Satellite peut faire référence à :). Il s’agit de la planète la plus chaude, avec une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant...) de surface supérieure à 450°C, maintenue essentiellement par l’effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments...) causé par son atmosphère très riche en gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) carbonique. Aucune activité géologique récente n’a été détectée sur Vénus ; son absence de champ magnétique ne permettant pas d’empêcher l'appauvrissement de son atmosphère, cela suggère cependant qu’elle est réalimentée régulièrement par des éruptions volcaniques. Sa période de révolution est d'environ 225 jours.

Terre

La Terre (1 UA) est la plus grande, la plus massive et la plus dense des planètes internes, la seule dont on connaisse une activité géologique récente et qui abrite la vie. Son hydrosphère (L'hydrosphère est, de façon générale, l'enveloppe externe d'une planète ou d'un satellite qui regroupe l'eau sous ses états liquide, solide ou...) liquide est unique parmi les planètes telluriques et elle est la seule planète où une activité tectonique (La tectonique (du grec « τ?κτων » ou « tekt?n » signifiant batisseur, charpentier) est l'étude des structures géologiques d'échelle kilométrique et plus (chaînes de...) a été observée. L’atmosphère terrestre est radicalement différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité...) de celle des autres planètes, ayant été altérée par la présence de formes de vie pour contenir 21 % d’oxygène. La Terre possède un satellite (Satellite peut faire référence à :), 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...), le seul satellite significativement grand des planètes telluriques du système solaire. Sa période de révolution est d'environ 365 jours.

Mars

Mars (1,5 UA) est deux fois plus petite que la Terre et Vénus, et a seulement le dixième de la masse terrestre (0,107 masse terrestre). Elle possède une atmosphère ténue, principalement de dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de...). Sa surface, constellée de vastes volcans comme Olympus Mons (le plus massif (Le mot massif peut être employé comme :) du système solaire), de vallées, de rifts comme Valles Marineris, montre des signes d’une activité géologique voire hydraulique (L'hydraulique désigne la branche de la physique qui étudie les liquides. En tant que telle, les champs d'investigation qu'elle propose regroupent...) qui a peut-être persisté jusqu’à récemment. Mars possède deux petits satellites naturels (Déimos et Phobos), probablement des astéroïdes capturés. Sa période de révolution est d'environ 687 jours.

Ceinture d'astéroïdes

Schéma de la ceinture d'astéroïdes et des astéroïdes troyens.

Les astéroïdes sont principalement de petits corps du système solaire composés de roches et de minéraux métalliques non-volatils. La ceinture d'astéroïdes occupe une orbite située entre Mars et Jupiter, à une distance comprise entre 2,3 et 3,3 UA du Soleil. On pense qu'il s'agit de restes du système solaire en formation qui n'ont pas pu s'accréter en un corps plus gros à cause des interférences gravitationnelles de Jupiter.

Les astéroïdes varient en taille, depuis plusieurs centaines de kilomètres à des poussières microscopiques. Tous les astéroïdes, sauf le plus grand, Cérès, sont considérés comme des petits corps, bien que certains tels Vesta ou Hygie pourraient être reclassés comme planètes naines s'il est démontré qu'ils ont atteint un équilibre hydrostatique.

La ceinture d'astéroïdes contient des dizaines de milliers, éventuellement des millions, d'objets de plus d'un kilomètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par...) de diamètre. Malgré ceci, la masse totale de la ceinture ne dépasse probablement pas un millième de celle de la Terre. La ceinture est très peu densément peuplée ; les sondes spatiales l'ont traversée régulièrement sans incident. Les astéroïdes d'un diamètre compris entre 10 et 10-4 m sont appelés météoroïdes.

Cérès
Cérès vu par le télescope spatial Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100...).

Cérès (2,77 UA) est le plus grand corps de la ceinture d'astéroïdes et sa seule planète naine (En astronomie, une planète naine est un type d'objet céleste du système solaire, intermédiaire entre une planète et un petit corps.). D'un diamètre légèrement inférieur à 1000 km, suffisant pour que sa propre gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) lui donne une forme sphérique, Cérès fut considéré comme une planète quand il fut découvert au XIXe siècle, puis recatégorisé comme astéroïde (Un astéroïde est un objet céleste dont les dimensions varient de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres et...) dans les années 1850 lorsque des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) révélèrent leur abondance. Il fut à nouveau classifié comme planète naine en 2006.

Groupes d'astéroïdes

Les astéroïdes de la ceinture principale sont divisés en plusieurs groupes et familles suivant leurs caractéristiques orbitales. Certains astéroïdes comportent des lunes, parfois aussi larges qu'eux-mêmes. La ceinture contient également des comètes d'où pourrait provenir l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) terrestre.

Le système solaire interne est également constellé d'astéroïdes situés en dehors de la ceinture et dont l'orbite croise éventuellement celle des planètes telluriques.

Système solaire externe

Au-delà de la ceinture d'astéroïdes s'étend une région dominée par les géantes gazeuses. De nombreuses comètes à courte période, y compris les centaures, y résident également.

La zone ne possède pas de nom traditionnel correctement défini. Il est fait souvent mention du système solaire externe, par opposition au système solaire interne, mais le terme a récemment commencé à être utilisé exclusivement pour la zone située après l'orbite de Neptune.

Les objets solides de cette région sont composés d'une plus grande proportion de « glaces » (eau, ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des nitrures d'hydrogène). C'est une molécule pyramidale à base trigonale : l'atome d'azote (N) est au sommet et les trois atomes...), méthane) que leurs correspondants du système solaire interne.

Planètes externes

Les géantes gazeuses. De haut en bas : Neptune, Uranus, Saturne et Jupiter (image non à l'échelle).

Les quatre planètes externes sont des géantes gazeuses et regroupent à elles quatre 99% de la masse qui orbite autour du Soleil. L'atmosphère de Jupiter et Saturne est principalement constituée d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) et d'hélium ; celle d'Uranus et de Neptune contient un plus grand pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une expression comme « 45 % » (lue « 45 pour cent ») est en réalité la...) de glaces. Il a été suggéré qu'elles appartiennent à une catégorie distincte, les « géantes glacées ». Les quatre géantes gazeuses possèdent des systèmes d'anneaux, mais seuls ceux de Saturne peuvent être facilement observés depuis la Terre. En outre, le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de leurs satellites naturels est élevé voire très élevé (On en a détecté plus de soixante autour de Jupiter et de Saturne).

Jupiter

Jupiter (5,2 UA), avec 318 masses terrestres, est aussi massive que 2,5 fois toutes les autres planètes. Elle est composée essentiellement d'hydrogène et d'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des éléments. Son point...). Sa forte chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) interne crée un certain nombre de caractéristiques semi-permanentes dans son atmosphère, comme des bandes de nuages ou la Grande tache rouge (La grande tache rouge de Jupiter est un gigantesque anticyclone de l'atmosphère de Jupiter situé à 22°S de latitude. Long d'environ 25 000 km et large de près de 12 000 km...). Jupiter possède 63 satellites connus ; les quatre plus gros, (appelés aussi satellites galiléens car découverts par l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) italien Galilée (Galilée ou Galileo Galilei (né à Pise le 15 février 1564 et mort à Arcetri près de Florence, le 8 janvier 1642) est un physicien et astronome italien du XVIIe siècle, célèbre pour avoir jeté les fondements des sciences...) au XVIIème siècle), Ganymède, Callisto, Io et Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent eurasiatique, voire...), présentent des similarités avec les planètes telluriques, comme le volcanisme. Ganymède, le plus gros satellite du système solaire, est plus grand que Mercure.

Sa période de révolution est d'environ 12 ans.

Saturne

Saturne (9,5 UA), connue pour son système d'anneaux, possède des caractéristiques similaires à Jupiter, comme sa composition atmosphérique. Elle est moins massive (95 masses terrestres) et possède 60 satellites connus (ainsi que trois non confirmés) ; deux d'entre eux, Titan (Cliquez sur l'image pour une description) et Encelade, présentent des signes d'activité géologique, essentiellement du cryovolcanisme. Titan est plus grand que Mercure, il est le seul satellite du système solaire à avoir une atmosphère substantielle.

Sa période de révolution est d'environ 29 ans.

Uranus

Uranus (19,6 UA), avec 14 masses terrestres, est la moins massive des géantes gazeuses. De façon unique parmi les planètes du système solaire, elle orbite le Soleil sur son côté, l'axe de sa rotation étant incliné d'un peu plus de 90° par rapport à son orbite. Son noyau est nettement plus froid que celui des autres géantes gazeuses et rayonne très peu de chaleur dans l'espace. Uranus possède 27 satellites connus, les plus grands étant Titania, Obéron (Obéron peut faire référence à :), Umbriel (Umbriel (U II Umbriel) est le troisième plus grand satellite d'Uranus. Il fut découvert en 1851 par William Lassell.), Ariel et Miranda.

Sa période de révolution est d'environ 84 ans.

Neptune

Neptune (30 UA), bien que plus petite qu'Uranus, est légèrement plus massive (17 masses terrestres) et par conséquent plus dense. Elle rayonne plus de chaleur interne, mais pas autant que Jupiter ou Saturne. Neptune possède 13 satellites connus. Le plus grand, Triton, est géologiquement actif et présente des geysers d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant majoritaire de...) liquide. Triton est le seul grand satellite placé sur une orbite rétrograde.

Sa période de révolution est d'environ 164 ans.

Comètes

Vue de la comète Hale-Bopp.

Les comètes sont de petits corps célestes du système solaire, généralement de quelques kilomètres de diamètre, principalement composés de glaces volatiles. Elles possèdent des orbites hautement excentriques, avec un périhélie souvent situé dans le système solaire interne et un aphélie au-delà de Pluton. Lorsqu'une comète entre dans le système solaire interne, la proximité du Soleil provoque la sublimation et l'ionisation (L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une molécule. L'atome - ou la molécule - en perdant ou en gagnant des charges n'est plus neutre électriquement. Il est alors appelé ion.) de sa surface, créant une queue : une longue trainée de gaz et de poussière.

Les comètes à courte période (comme la comète de Halley) parcourent leur orbite en moins de 200 ans et proviendraient de la ceinture de Kuiper ; les comètes à longue période (comme la comète Hale-Bopp) ont une périodicité de plusieurs milliers d'années et tiendraient leur origine du nuage d'Oort. D'autres enfin ont une trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) hyperbolique et proviendraient de l'extérieur du système solaire, mais la détermination de leur orbite est difficile. Les vieilles comètes qui ont perdu la plupart de leurs composés volatiles sont souvent considérées comme des astéroïdes.

Centaures

Les centaures, qui s'étendent entre 9 et 30 UA, sont des corps glacés analogues aux comètes orbitant entre Jupiter et Neptune. Le plus grand centaure connu, Chariklo, mesure entre 200 et 250 km de diamètre. Le premier centaure découvert, Chiron, fut considéré comme une comète puisqu'il développait une queue cométaire. Certains astronomes classent les centaures comme des objets de la ceinture de Kuiper internes épars, des équivalents des objets épars externes.

Astéroïdes troyens

Les astéroïdes troyens sont deux groupes d'astéroïdes situés aux points de Lagrange L4 ou L5 de Jupiter (des zones gravitationnellement stables en avant et en arrière de son orbite).

Neptune et Mars sont également accompagnés par quelques astéroïdes troyens.

Région transneptunienne

La zone au-delà de Neptune, souvent appelée région transneptunienne, est toujours largement inexplorée. Il semble qu'elle consiste essentiellement en de petits corps (le plus grand ayant le cinquième du diamètre de la Terre et une masse bien inférieure à celle de la Lune) composés de roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un assemblage...) et de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.).

Ceinture de Kuiper

Diagramme indiquant la position de tous les objets de la ceinture de Kuiper connus.

La ceinture de Kuiper, la principale structure de la région, est un grand anneau de débris similaire à la ceinture d'astéroïdes, mais composée principalement de glace. La première partie de la ceinture s'étend entre 30 et 50 UA du Soleil et s'arrête à la « falaise de Kuiper », la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde...) partie va au délà (100 UA voire plus). On pense que la région est la source des comètes de courte-période.

Elle est principalement composée de petits corps, mais plusieurs des plus gros objets, comme Quaoar, Varuna, ou Orcus, pourraient être reclassifiés comme planètes naines. On estime à 100 000 le nombre d'objets de la ceinture de Kuiper d'un diamètre supérieur à 50 km, mais sa masse totale est estimée à un dixième, voire un centième de celle de la Terre. Plusieurs objets de la ceinture possèdent des satellites multiples et la plupart sont situés sur des orbites qui les emmènent en dehors du plan de l'écliptique.

La ceinture de Kuiper peut être grossièrement divisée entre les objets « classiques » et ceux 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...) avec Neptune. Comme par exemple les plutinos, qui parcourent deux orbites quand Neptune en parcourt trois, mais il existe d'autres rapports.

La ceinture en résonance débute à l'intérieur même de l'orbite de Neptune. La ceinture classique des objets n'ayant aucune résonance avec Neptune s'étend entre 39,4 et 47,7 UA. Les membres de cette ceinture classique sont appelés cubewanos, d'après le premier 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 précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) de ce genre à avoir été découvert, (15760) 1992 QB1.

Pluton et Charon (Charon (P I Charon, Pluton I) est le plus grand satellite naturel de Pluton.)
Diagramme montrant les orbites alignées des plutinos et autres objets de la ceinture de Kuiper en résonance avec Neptune (en rouge) et des objets classiques (en bleu).
Pluton et ses trois lunes connues.

Pluton (39 UA en moyenne), une planète naine, est le plus grand objet connu de la ceinture de Kuiper. Découvert en 1930 et considéré comme une planète, il fut reclassifié en août 2006 lors de l'adoption d'une définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) formelle de ces différents corps. Pluton possède une orbite excentrique inclinée de 17° sur le plan de l'écliptique et qui s'étend de 29,7 UA au périhélie à 49,5 UA à l'aphélie.

La plus grande lune de Pluton, Charon, est suffisamment grande pour que l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme l'énonçait...) gravite autour d'un centre de gravité (Le centre de gravité est le point d'application de la résultante des forces de gravité ou de pesanteur. Il est également le point d'intersection de tous les plans qui divisent le corps en deux parties de poids égal. De ce...) situé au-dessus de la surface de chacun des deux corps. Deux autres petites lunes, Nix et Hydra, orbitent le couple Pluton-Charon.

Pluton est en résonance orbitale (Une résonance orbitale, en astronomie, a lieu lorsque deux objets orbitant autour d'un troisième ont des périodes de révolution dont le rapport est une fraction entière simple. C'est un cas particulier de...) 3:2 avec Neptune (la planète orbite deux fois autour du Soleil quand Neptune orbite trois fois). Les objets de la ceinture de Kuiper qui partagent cette résonance sont nommés plutinos.

Objets épars

Les objets de la ceinture de Kuiper. En noir : objets épars ; en bleu : objets classiques ; en vert : objets en résonance avec Neptune.

Les objets épars s'étendent bien au-delà de la ceinture de Kuiper. On pense qu'ils proviennent de cette ceinture mais en ont été éjectés par l'influence gravitationnelle de Neptune lors de sa formation. La plupart des objets épars possèdent un périhélie dans la ceinture de Kuiper et un aphélie pouvant atteindre 150 UA Soleil. De façon typique, leur orbite est fortement inclinée, souvent presque perpendiculaire (En géométrie plane, on dit que deux droites sont perpendiculaires quand elles se coupent en formant un angle droit. Le terme de perpendiculaire vient du latin per-pendiculum (fil à plomb) et justifie la généralisation de la notion...) à l'écliptique. Certains astronomes les considèrent comme d'autres éléments de la ceinture de Kuiper et les appellent d'ailleurs des « objets épars de la ceinture de Kuiper ».

Éris
Éris et sa lune Dysnomie.

Éris (68 UA en moyenne) est le plus gros objet épars connu et a d'ailleurs provoqué une clarification (La clarification consiste à extraire quelques concepts simples et significatifs d'une description ou explication présentée de façon obscure, volontairement ou non, par son auteur....) du statut de planète à sa découverte, puisqu'il est au moins 5% plus grand que Pluton (diamètre estimé de 2400 km). Il possède une lune, Dysnomie. Comme Pluton, son orbite est fortement excentrique (périhélie à 38,2 UA, la distance moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...) de Pluton au Soleil, aphélie à 97,6 UA) et fortement inclinée sur l'écliptique, à 44°.

Régions lointaines

Héliopause (En astronomie, l'héliopause est la limite où le vent solaire de notre Soleil est arrêté par le milieu interstellaire.), Héliosphère, Héliogaine

La sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois...) Voyager 1 (Voyager 1 est la première des deux sondes du programme Voyager lancées en 1977. Sa mission principale était d'étudier les planètes géantes...) pénétrant l'héliogaine.

L'héliosphère est divisée en deux régions distinctes. Le vent solaire voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et démocratisé, au cours du XXe siècle...) à sa vitesse maximale jusqu'à environ 95 UA, trois fois la distance moyenne entre Pluton et le Soleil. Ensuite, le vent solaire entre en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) avec les vents opposés en provenance du milieu interstellaire. Il ralentit, se condense et subit des turbulences, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la...) une grande structure ovale (Dans le sens étymologique, un ovale est une forme d'œuf. En mathématiques, et plus particulièrement en géométrie, le terme « ovale » désigne une courbe plane...) appelée l'héliogaine qui ressemble et se comporte de façon assez similaire à la queue d'une comète, s'étendant encore sur 40 UA dans un sens et sur plusieurs fois cette distance dans la direction opposée. La limite externe de l'héliosphère, l'héliopause, est le point où le vent solaire s'éteint et où débute l'espace interstellaire.

La forme de l'héliopause est affectée par les interactions avec le milieu interstellaire, ainsi que par les champs magnétiques solaires dominant au sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) (l'hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) s'étend 9 UA plus loin que l'hémisphère sud). Au-delà de l'héliopause, à environ 230 UA du Soleil, s'étend une onde de choc (Une onde de choc est un type d'onde, mécanique ou d'une autre nature, associé à l'idée d'une transition brutale. Elle peut prendre la forme d'une vague de haute pression, et elle est alors souvent...), une zone de plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions et d'électrons). Le plasma quark-gluon est un plasma qui constituerait les grandes étoiles à neutrons avant qu'elles ne s'effondrent...) laissée par le Soleil au cours de son trajet à travers la Voie lactée.

Aucune sonde spatiale (Une sonde spatiale est un vaisseau spatial non habité envoyé par l'homme pour étudier à plus ou moins grande distance les corps célestes se trouvant dans le système solaire...) n'a dépassé l'héliopause et les conditions dans l'espace interstellaire ne sont pas connues. On sait assez peu à quel point l'héliosphère protège le système solaire des rayons cosmiques. Une mission spécifique a été suggérée.

Nuage de Hills et Nuage d'Oort

Vue d'artiste (Est communément appelée artiste toute personne exerçant l'un des métiers ou activités suivantes :) de la ceinture de Kuiper et de l'hypothétique Nuage d'Oort.

Le Nuage de Hills est une zone hypothétique, intermédiaire de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort.

Le nuage d'Oort est une zone hypothétique regroupant jusqu'à un trillion d'objets glacés et dont on pense qu'il est la source des comètes à longue période. Il entourerait le système solaire vers 50 000 UA, peut-être même jusqu'à 154 000 UA. On pense qu'il serait composé de comètes qui ont été éjectées du système solaire interne après des interactions avec les géantes gazeuses. Les objets du nuage d'Oort se déplacent très lentement et peuvent être affectés par des évènements peu fréquents comme des collisions, les effets gravitationnels d'une étoile proche ou une 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 conjugué des forces de gravitation de...) galactique.

Photographie de Sedna.
Sedna et le nuage de Hills

Sedna est un grand objet rougeâtre ressemblant à Pluton dont l'orbite très excentrique amène à 76 UA du Soleil au périhélie et à 928 UA à l'aphélie et qui prend 12 050 ans à être parcourue. Michael Brown (Michel Stuart Brown est un médecin américain, prix Nobel de médecine en 1985 avec Joseph Goldstein pour leurs travaux sur la...), qui découvrit l'objet en 2003, a déclaré qu'il ne peut pas s'agir d'un objet épars car son périhélie est trop lointain pour avoir été affecté par Neptune. Il considère, avec d'autres astronomes, qu'il s'agit du premier membre connu d'une population nouvelle, qui pourrait inclure l'objet (148209) 2000 CR105, qui possède un périhélie de 45 UA, un aphélie de 415 UA et une période orbitale (En astronomie, la période orbitale désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour effectuer une orbite complète. Par exemple, la Terre...) de 3420 ans. Brown nomme cette population le « nuage d'Oort interne » car il se serait formé selon un procédé similaire, mais à une moins grande distance du Soleil. Sedna est très probablement une planète naine, même si sa forme n'est pas connue avec certitude.

Limites

La limite entre le système solaire et l'espace interstellaire n'est pas précisément définie. On pense que le vent solaire laisse la place au milieu interstellaire à quatre fois la distance entre Neptune et le Soleil. Cependant, la sphère de Hill (Une sphère de Hill est une approximation de la sphère d'influence gravitationnelle d'un objet, limitée par les perturbations dues au corps autour duquel l'objet orbite. Elle fut théorisée par l'astronome américain George...) du Soleil, c'est-à-dire sa zone d'influence gravitationnelle, pourrait s'étendre jusqu'à 1000 fois plus loin, jusqu'à 154202 UA avec c/1992 J1. Malgré des découvertes récentes comme celle de Sedna, la zone située entre la ceinture de Kuiper et le nuage d'Oort est globalement inconnue. Par ailleurs, celle située entre le Soleil et Mercure fait toujours l'objet d'études.

Éléments orbitaux des planètes et planètes naines

Orbites des planètes et planètes naines du système solaire
Demi 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.) (UA) Excentricité (Cet article décrit l'excentricité en mathématiques et en psychologie.) Inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence (généralement le...) (°) Période (années)
Mercure 0.38710 0.205631 7.0049 0.2408
Vénus 0.72333 0.006773 3.3947 0.6152
Terre 1.00000 0.016710 0.00000 1.00000
Mars 1.52366 0.093412 1.8506 1.8808
Cérès 2.7665 0.078375 10.5834 4.601
Jupiter 5.20336 0.048393 1.3053 11.862
Saturne 9.53707 0.054151 2.4845 29.457
Uranus 19.1913 0.047168 0.7699 84.018
Neptune 30.0690 0.008586 1.7692 164.78
Pluton 39.4817 0.248808 17.1417 248.4
Éris 68.1461 0.432439 43.7408 562.55
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