Système solaire - Définition

Découverte et exploration

Observations pré-télescopiques

Le concept de système solaire n'existait pas de façon répandue avant une époque récente. En règle générale, la Terre était perçue comme stationnaire au centre de l'Univers et souvent de nature intrinsèquement différente à celui-ci. Un cosmos héliocentrique fut cependant postulé à plusieurs reprises, comme par exemple par le philosophe grec Aristarque de Samos, le mathématicien et astronome indien Aryabhata ou l'astronome polonais Nicolas Copernic.
Néanmoins, les avancées conceptuelles du XVII^e siècle, conduites par Galileo Galilei, Johannes Kepler et Isaac Newton, popularisèrent l'idée que la Terre se déplaçait non seulement autour du Soleil, mais que les mêmes lois physiques s'appliquaient aux autres planètes.

Les cinq planètes les plus proches de la Terre (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne) sont parmi les objets plus brillants du ciel et étaient nommées πλανήτης (planētēs, signifiant « errant ») par les astronomes grecs dans l'Antiquité. Hormis le Soleil, il s'agit des seuls membres du système solaire connus avant les observations instrumentales.

Observations instrumentales

Réplique du télescope d'Isaac Newton.

Les premières observations du système solaire en tant que tel furent réalisées à partir de la mise au point de la lunette astronomique puis du télescope par les astronomes. Galilée fut parmi les premiers à découvrir des détails physiques sur d'autres corps : il observa que la Lune était couverte de cratères, que le Soleil possédait des taches et que quatre satellites orbitaient Jupiter. Christian Huygens poursuivit les découvertes de Galilée en découvrant Titan, le satellite de Saturne, et la forme des anneaux de cette planète. Jean-Dominique Cassini découvrit ensuite quatre autres lunes de Saturne, la division de Cassini dans ses anneaux et la grande tache rouge sur Jupiter.

Edmond Halley réalisa en 1705 que les apparitions répétées d'une comète concernait le même objet, revenant régulièrement tous les 75 à 76 ans. Ce fut la première preuve qu'autre chose que les planètes orbitait autour du Soleil.

En 1781, William Herschel observa ce qu'il pensa être une nouvelle comète, mais dont l'orbite révéla qu'il s'agissait d'une nouvelle planète, Uranus.

Giuseppe Piazzi découvrit Cérès en 1801, un petit corps situé entre Mars et Jupiter qui fut initialement considéré comme une nouvelle planète. Des observations ultérieures révélèrent des milliers d'autres objets dans la même région, ce qui conduit à leur reclassification comme astéroïdes.

Les écarts entre la position d'Uranus et les calculs théoriques de son orbite conduisirent à suspecter qu'une autre planète plus lointaine en perturbait le mouvement. Les calculs d'Urbain Le Verrier permirent la découverte de Neptune en 1846. La précession de l'avance du périhélie de Mercure conduisit également Le Verrier à postuler l'existence d'une planète située entre Mercure et le Soleil, Vulcain en 1859, ce qui s'avéra au bout du compte être une fausse piste. Les anomalies de trajectoire des planètes externes firent émettre par Percival Lowell l'hypothèse d'une planète X. Après sa mort, l'observatoire Lowell conduisit une recherche qui aboutit à la découverte de Pluton par Clyde Tombaugh en 1930. Pluton se révéla être trop petit pour perturber les orbites des géantes gazeuses et sa découverte fut une coïncidence. Comme Cérès, il fut d'abord considéré comme une planète avant d'être reclassifié en 2006 comme planète naine.

En 1992, David C. Jewitt et Jane Luu découvrirent (15760) 1992 QB₁. Cet objet se révéla être le premier d'une nouvelle catégorie, qui fut nommée ceinture de Kuiper, un analogue glacé à la ceinture d'astéroïdes et dont Pluton fait partie.

Mike Brown, Chadwick Trujillo et David L. Rabinowitz annoncèrent la découverte d'Éris en 2005, un objet épars plus grand que Pluton, et d'ailleurs le plus grand découvert en orbite autour du Soleil depuis Neptune.

Exploration spatiale

Vue d'artiste de Pioneer 10 lorsque la sonde dépassa l'orbite de Pluton en 1983. La dernière transmission fut reçue en janvier 2003, à plus de 82 UA de distance. La sonde, vieille de plus de 35 ans, fut la première à entrer dans le système solaire externe et s'éloigne du Soleil à plus de 43 400 km/h.

Depuis le début de l'ère spatiale, de nombreuses missions d'exploration par sondes spatiales ont été mises en œuvre. Toutes les planètes du système solaire ont été visitées à divers degrés par des sondes robotisées : au minimum, des photographies en furent prises, et dans certains cas des atterrisseurs ont effectué des tests sur les sols et les atmosphères.

Le premier objet humain lancé dans l'espace fut le satellite soviétique Spoutnik 1 en 1957, qui orbita la Terre pendant trois mois. La sonde américaine Explorer 6, lancée en 1959, fut le premier satellite à renvoyer une image de la Terre prise de l'espace. La première sonde à voyager avec succès vers un autre corps fut Luna 1 qui dépassa la Lune en 1959 ; à l'origine, elle devait la percuter mais manqua sa cible et devient le premier objet artificiel à entrer en orbite solaire. Mariner 2 fut la première sonde à survoler une autre planète, Vénus, en 1962. Le premier survol réussi de Mars fut effectué par Mariner 4 en 1964 ; Mercure fut approchée par Mariner 10 en 1974.

Photographie de la Terre (entourée d'un cercle) prise par la sonde Voyager 1, à six milliards de kilomètres de distance. Les raies lumineuses sont des pics de diffraction provenant du Soleil (hors-cadre, sur la gauche).

La première sonde à explorer les planètes externes fut Pioneer 10, qui survola Jupiter en 1973. Pioneer 11 visita Saturne en 1979. Les deux sondes Voyager réalisèrent un survol de toutes les géantes gazeuses à partir de leur lancement en 1977. Elles survolèrent Jupiter en 1979 et Saturne en 1980 et 1981. Voyager 2 continua par un survol d'Uranus en 1986 et de Neptune en 1989. Les sondes Voyager sont sur le chemin de l'héliogaine et de l'héliopause ; selon la NASA, elles ont rencontré le choc terminal à environ 93 UA du Soleil.

Aucun objet de la ceinture de Kuiper n'a encore été visité par une sonde, mais New Horizons, lancée le 19 janvier 2006, est en route pour cette région ; la sonde doit survoler Pluton en juillet 2015, ainsi que par la suite d'autres corps si cela s'avère possible.

En 1966, la Lune devint le premier objet du système solaire en dehors de la Terre autour duquel un satellite artificiel fut mis en orbite (Luna 10). Elle fut suivie par Mars en 1971 (Mariner 9), Vénus en 1975 (Venera 9), Jupiter en 1995 (Galileo, qui réalisa le premier survol d'un astéroïde, Gaspra, en 1991), l'astéroïde Éros en 2000 (NEAR Shoemaker) et Saturne en 2004 (Cassini–Huygens). La sonde MESSENGER est actuellement sur le trajet de Mercure qu'elle devrait orbiter en 2011, tandis que Dawn devrait atteindre l'astéroïde Vesta en 2011 et la planète naine Cérès en 2015.

La première sonde à se poser sur un autre corps fut la sonde soviétique Luna 2, qui impacta la Lune en 1959. La surface de Vénus fut atteinte en 1966 (Venera 3), Mars en 1971 (Mars 3, bien que le premier atterrissage sur Mars ne fut réalisé que par Viking 1 en 1976), Éros en 2001 (NEAR Shoemaker) et le satellite de Saturne Titan en 2005 (Huygens). L'orbiteur Galileo lâcha également une sonde dans l'atmosphère de Jupiter en 1995 ; la géante gazeuse ne possédant pas de surface à proprement parler, la sonde fut détruite par la température et la pression lors de sa descente.

Exploration humaine

L'exploration humaine du système solaire est pour l'instant limitée aux environs immédiats de la Terre. Le premier être humain à avoir atteint l'espace (définie comme une altitude de plus de 100 km) et à orbiter la Terre fut le cosmonaute soviétique Youri Gagarine le 12 avril 1961. Le premier homme à marcher sur une autre surface du système solaire fut l'astronaute américain Neil Armstrong, qui atterrit sur la Lune le 21 juillet 1969. La première station orbitale pouvant héberger plus d'un passager fut le Skylab américain, qui accueillit des équipes de trois astronautes entre 1973 et 1974. La première station permanente fut la station spatiale soviétique Mir, qui fut occupée en continu entre 1989 et 1999, à laquelle succéda la station spatiale internationale, hébergeant une présence humaine dans l'espace depuis lors.