Le système solaire
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Le système solaire Club d’Astronomie de Louviers 22 avril 2017 L’étoile mystérieuse (Hergé) Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Pourquoi ces termes ? Nous allons définir ce qu’est le système solaire. Définition Système : n.m Ensemble d’éléments considérés dans leur relation à l’intérieur d’un tout fonctionnant de façon unitaire. Définition solaire : adj qui est propre au soleil. Le système solaire est l’ensemble de tous les corps qui subissent l’influence gravitationnelle du soleil, plus le soleil. Cela inclut notamment les planètes, leurs satellites, les astéroïdes, les comètes ... Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Formation du système solaire. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Notre étoile Une étoile est une masse compacte de gaz, au contraire des nébuleuses, en équilibre hydrostatique et dont le cœur combine des éléments par fusion thermonucléaire. En équilibre hydrostatique signifie que sa gravitation, due à sa masse, lui donne et sa forme de boule et cette délimitation nette tandis que la pression qui règne à l’intérieur de l’étoile l’empêche de s’effondrer. Le soleil est une étoile comme les autres. Il est dans la moyenne, il existe des étoiles plus grosses mais aussi des plus petites. Le diamètre du soleil est 109 fois plus grand que le diamètre de la Terre. La surface du soleil est chaude avec ces 5500◦ C mais comparé au cœur et ces 15 millions de degrés ce n’est rien. Le cœur réprésente le quart du diamètre du soleil. C’est le lieu de la nucléosynthèse stellaire. La masse du soleil est de 2.1030 kg, il est composé principalement d’Hydrogène(75% ou 92%) et d’Hélium (25% ou 8%) puis d’Oxygène, Carbone, Azote, Néon, Fer, Silicium, Magnésium plus d’autres traces d’éléments. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Nucléosynthèse stellaire Si la température au cœur d’une étoile dépasse les 10 millions de degrés, les noyaux d’hydrogène ont assez d’énergie pour franchir la barrière coulombienne ils vont alors fusionner pour finalement produire de l’hélium dont le noyau contient deux protons et deux neutrons. Cette fusion libère de l’énergie depuis le cœur vers l’extérieur. L’étoile atteint son premier équilibre et mérite son nom d’étoile. C’est l’état dans lequel se trouve notre soleil actuellement. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Nucléosynthèse stellaire Globalement la réaction s’écrit : Equation de la fusion 4p ↔ 4He + 2e+ + 2ν + E Quand l’hydrogène commencera à manquer et que sa fusion en hélium ne suffira plus à maintenir l’équilibre hydrostatique. Le soleil se contractera provoquant une plus grande pression dans le cœur et donc une plus grande température. À 100 millions de degrés, c’est l’hélium qui pourra fusionner et lancer un nouveau cycle de transformation aboutissant à des atomes plus lourds (Carbone et Oxygène). Ce sera son dernier équilibre car il n’est assez massif pour poursuivre. Globalement la réaction s’écrit : Equation de la fusion 4 4 2He + 2He ↔ 8 4 4Be + 2He ↔ 12 4 6C + 2He ↔ 8 4Be + γ 12 6C + γ 16 8O + γ Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Et si... Le fer est l’élément le plus stable de tous les éléments, il ne fusionnera pas. Lorsqu’il n’y a plus assez de combustible, l’étoile s’effondre sur son coeur de Fer et implose. L’étoile devient une supernova, dans cette période tous les éléments plus lourds que le Fer sont synthétisés. Tous ce qui fait ce que nous sommes, ce que nous avons, ce que nous respirons est l’héritage d’étoiles mortes. Comme dit Hubert Reeves, nous sommes des poussières d’étoiles. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Le soleil, d’accord mais ensuite ? Durant l’antiquité, les contemporains d’Aristote pouvaient distinguer de nombreuses lumières célestes qui, sur un temps court, semblaient immobiles mais qui, alors que la nuit suivait son cours, se déplaçaient d’un bloc dans le ciel, du Levant vers le Couchant. Or, il y avait quelques objets célestes qui ne suivaient pas le même cours. Les Grecs appelèrent ces objets des planètes. Ce terme vient du grec qui signifie « errant ». Pourtant, elles n’errent pas tant que ça. Elles sont en orbite autour du soleil. Définition d’une orbite En mécanique céleste et en mécanique spatiale, une orbite est la courbe fermée représentant la trajectoire que dessine, dans l’espace, un objet céleste sous l’effet de la gravitation et de forces d’inertie. Une telle orbite est dite périodique. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Le soleil, d’accord mais ensuite ? La courbe en question est une ellipse dont l’objet le plus massif (en réalité, le centre de gravité de l’ensemble) est un des foyers. Le point de l’orbite le plus éloigné de ce foyer est appelé apoapside. Mais dans le cas des orbites autour de la Terre c’est apogée, du soleil c’est aphélie, d’un trou noir c’est apomélasme, de Vénus c’est apocythère, de la Lune c’est aposélène. De même, le point le plus proche de ce foyer est appelé périapside. OUAAAAHHH ! ! ! ! ! Tout ça pour introduire le terme de périhélie dont j’aurai besoin plus tard. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Les lois de Kepler Ces lois décrivent les mouvements des planètes en orbite autour du soleil. Elles ont été énoncés par Johannes Kepler (1571-1630) en s’appuyant sur les mesures très précises d’un autre astronome Tycho Brahé. Les deux premières lois de Kepler sont publiées en 1609 et la troisième en 1618. Les orbites elliptiques, telles qu’énoncées dans ses deux premières lois, permettent d’expliquer la complexité du mouvement apparent des planètes dans le ciel sans recourir aux épicycles. Elles s’énoncent ainsi : Première loi : loi des orbites Dans le référentiel héliocentrique, les planètes du système solaire décrivent des trajectoires elliptiques, dont le Soleil occupe l’un des foyers. Deuxième loi : loi des aires Le segment de droite reliant le soleil à la planète balaye des aires égales pendant des durées égales. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Les lois de Kepler Troisième loi : loi des périodes T2 a3 = constante Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Le périhélie de Mercure La mécanique classique, newtonnienne, celle qui explique le mouvement des astres avec une précision remarquable s’est trouvé face à un phénomène inexplicable. L’orbite de Mercure change à chaque passage par son périhélie. On parle de précession du périhélie de Mercure. Ce phénomène a une périodicité de 225000 ans, ce qui est énorme. La variation de l’orbite de Mercure est de l’ordre de 42 secondes d’arc par siècle, c’est l’angle sous lequel on voit un livre à un kilomètre de distance, ce qui est très faible. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Le périhélie de Mercure Mais Urbain Le Verrier va tenter d’élucider ce mystère. Il va prendre en compte l’influence de toutes les planètes connues alors pour calculer l’orbite de Mercure. C’est un échec. Le Verrier se met donc en quête d’un planète inconnue entre le soleil et Mercure et qui s’appelle déjà : VULCAIN ! Après énormément de calculs permettant de déterminer où devrait se situer une telle planète, les astronomes la cherchent et .... ne trouvent rien. Il faudra attendre Einstein pour l’expliquer. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire mal de crâne La présence d’un corps massif courbe l’espace-temps sous l’effet de sa masse. Cette courbure affecte l’orbite de tout corps qui tourne autour de l’étoile. Et l’effet sur Mercure est mesurable car c’est la planète la plus proche du soleil. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Titius Bode En 1766, l’astronome allemand Johann Daniel Tietz (ses travaux étaient signés sous son nom latin Titius) découvre une curiosité mathématique au sujet des planètes du système solaire. Il constate que leur distance au soleil semble respecter une règle relativement simple. loi de Titus-Bode r = 0.4 + 0.3 × 2n−1 où r est la distance en U.A, n est le rang des planètes à partir de Vénus. Pour Mercure, r = 0.4 , dreelle = 0.39 Pour Vénus, n = 1, r = 0.7, dreelle = 0.72 Pour la Terre,n = 2,r = 1 , dreelle = 1 Pour Mars, n = 3, r = 1.6, dreelle = 1.52 Pour Jupiter, n = 4,r = 2.8 , dreelle = 5.2 Pour Saturne, n = 5, r = 5.2 , dreelle = 9.55 Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Correction avec le décalage et la découverte de Uranus La découverte de Uranus par Herschel en 1781 vient confirmer cette loi. Pour Uranus, n = 7, r = 19.6 , dreelle = 19.2 Pour Jupiter n = 5, r = 5.2 , dreelle = 5.2 Pour Saturne n = 6, r = 10 , dreelle = 9.55 Plusieurs astronomes vont alors chercher et il vont observer Céres en 1801. Elle sera considérée comme une planète. Le système solaire sera composé de Mercure, Vénus, Terre, Mars, Céres, Jupiter, Saturne, Uranus. En 1802, dans la même zone, on découvre Pallas. Le système solaire sera composé de Mercure, Vénus, Terre, Mars, Céres, Pallas, Jupiter, Saturne, Uranus. En 1804, c’est Junon qui apparaît. Le système solaire sera composé de Mercure, Vénus, Terre, Mars, Céres, Junon, Jupiter, Saturne, Uranus. En 1807, Vesta. En 1845, Astrée En 1847, Hebe, Iris, Flora puis Metis, Hygea. Bref, c’est le bazar pour poli Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Les astronomes se dirent que c’était assez. Chaque caillou tournant autour du soleil ne pouvait pas forcément recevoir le nom de planète. Il fut rapidement démontré qu’à l’exception de Céres et Vesta, tous ces « morceaux »avaient des formes irrégulières, leur taille n’était pas suffisante pour que la gravité leur donne une forme sphérique. Il fut décidé que tous ces corps, même Céres serait des astéroïdes. On recense actuellement des centaines de milliers d’astéroïdes dans cette ceinture. Quand à savoir pourquoi cette ceinture. Les scientifiques considèrent que cette ceinture a été formée en même temps que le système solaire, comme une large bande de poussière et de roches disséminées sur une orbite mais la présence de Jupiter et son influence gravitationnelle à empêché une éventuelle planète de se former. Il est vraisemblable que Céres, avec son millier de kilomètres de diamètre, a été une protoplanète de ce système et qu’elle urait pu devenir une planète à part entière par accrétion avec d’autres roches. Elle aurait pris la place de la planète manquante. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Observation du 20 avril 2017 Bravant le froid, les courageux astronomes du club d’astronomie de Louviers se sont réunis à Tostes pour ..... OBSERVER JUPITER et voici ce que l’on a vu à 21h45. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Observation du 20 avril 2017 Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Où est Charlie ? Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Pour les couche-tard A 2h du matin Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Quizz Combien de jours terrestres dure une année sur Mercure ? 55 jours 66 jours 77 jours 88 jours La réponse est : 88 jours Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Quizz Combien de jour(s) mercurien(s) dure une année sur Mercure ? entre 1 et 2 jours entre 5 et 6 jours entre 10 et 11 jours entre 17 et 18 jours La réponse est : 1 jour dure 59 jours terrestres donc entre 1 et 2 jours Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Quizz Combien d’années terrestres dure une année sur Neptune ? 112 ans 165 ans 202 ans 212 ans La réponse est : 165 ans Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Quizz Sur quelle planète se situe le plus grand volcan du système solaire ? Jupiter Mercure Mars Terre La réponse est : Le mont Olympe a une largeur de 600 km et il est haut de 26000 mètres. Il se trouve sur Mars. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Quizz Si on avait un saladier assez grand pour recevoir toutes les planètes du système solaire, quelle(s) planète(s) flotterai(en)t ? Jupiter Saturne Uranus Neptune La réponse est : la densité de Saturne est de 0,7. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Quizz Quel(s) satellite(s) est plus gros que Mercure ? Aucun Ganymède Titan Encelade La réponse est : Ganymède est la plus grosse lune du système solaire devant Titan. Toutes deux sont plus grosses que Mercure. 8% et 6% plus gros Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Quizz Quelle planète est la plus dense ? Mercure Venus Terre Mars La réponse est : La Terre est la plus dense avec une densité de 5,5g.cm−3 juste devant Mercure. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Quizz A quelle vitesse la Terre voyage-t-elle autour du Soleil ? 30000 km.h−1 70000 km.h−1 90000 km.h−1 110000 km.h−1 La réponse est : 110000 km.h−1 ou 30 km.s−1 Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Quizz Parmi ces planètes laquelle présente une rotation rétrograde ? Mercure Vénus Terre Mars La réponse est : Vénus ; à noter qu’Uranus est, quand à elle, couchée sur le côté Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Quizz Hypérion, Rhéa, Phœbe, Kiviuq, Skoll, Narvi, Epiméthée sont des satellites de quelle planète ? Neptune Uranus Jupiter Saturne La réponse est : Saturne a au moins 62 Satellites. Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire Remerciements MERCI de votre attention ! Club d’Astronomie de Louviers Le système solaire
