Système solaire

Système solaire
Montage présentant les composants principaux du système solaire (échelle non respectée), de gauche à droite :
Pluton, Neptune, Uranus, Saturne, Jupiter, la ceinture d'astéroïdes, le Soleil, Mercure, Vénus, la Terre et sa
Lune, et Mars. Une comète est également représentée sur la gauche.
Le système solaire, en astronomie, est le nom donné au système planétaire composé du Soleil et des corps
célestes ou objets définis gravitant autour de lui : les huit planètes, leurs 165 satellites naturels connus1 (appelés
usuellement des « lunes »), les cinq planètes naines, et les milliards de petits corps (astéroïdes, objets glacés,
comètes, météoroïdes, poussière interplanétaire, etc.).
De façon schématique, le système solaire est composé du Soleil, de quatre planètes telluriques internes, d'une
ceinture d'astéroïdes composée de petits corps rocheux, quatre géantes gazeuses externes et une seconde
ceinture appelée ceinture de Kuiper, composée d’objets glacés. Au-delà de cette ceinture se trouve un disque
d’objets épars, nommé suivant la théorie avancée par Jan Oort, le nuage d'Oort.
De la plus proche à la plus éloignée (du Soleil), les planètes du système se nomment Mercure, Vénus, Terre,
Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Six de ces planètes possèdent des satellites en orbite et chacune des
planètes externes est entourée d’un anneau planétaire de poussière et d’autres particules.
Toutes les planètes, excepté la Terre, portent les noms de dieux et déesses de la mythologie romaine.
Les planètes naines portent les noms de divinités diverses. On en dénombre cinq au 17 septembre 2008. Ce
sont : Pluton, le plus ancien objet connu de la ceinture de Kuiper, Cérès, le plus grand objet de la ceinture
d’astéroïdes, Éris la plus grosse des planètes naines, qui se trouve dans le disque des objets épars, Makemake et
Haumea objets de la ceinture de Kuiper. Les planètes orbitant au-delà de Neptune ce qui est le cas de quatre
d'entre-elles sont également classifiées comme plutoïdes
Par extension, le terme « système solaire » est employé pour désigner d’autres systèmes planétaires ; on parle
plutot de « système stellaire ».
Terminologie
Planètes normales et naines du système solaire ; les dimensions du Soleil et des planètes sont à l’échelle, mais
aucunes de leurs distances.
Les objets ou corps orbitant autour du Soleil sont divisés en trois classes : planètes, planètes naines et petits
corps.
 Une planète est un corps en orbite autour du Soleil. Ce corps est suffisamment massif pour constituer
une forme sphérique et avoir nettoyé son voisinage immédiat de tous les objets plus petits. On connaît
huit planètes : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune. Un moyen
mnémotechnique de se souvenir de leur ordre, est la phrase : « Mon Vieux, Tu M’as Jeté Sur Une
Nappe. » ou bien encore « Me Voici Toute Mouillée, Je Suis Une Nuée. »
 Une planète naine est, selon la définition officielle (décision du 24 août 2006 de l’Union astronomique
internationale), un corps en orbite autour du Soleil. Ce corps, bien que suffisamment massif pour
constituer une forme sphérique, n’a pas fait place nette dans son voisinage. En septembre 2008, cinq
corps étaient officiellement désignés de la sorte : Pluton, Éris, Makemake, Haumea et Cérès. D’autres
corps pourraient l’être dans le futur, tels Sedna, Orcus ou Quaoar.
 Tous les autres objets en orbite autour du Soleil sont définis comme petits corps du système solaire2.
Les satellites naturels, ou lunes, sont les objets en orbite autour des planètes, des planètes naines et des petits
corps plutôt qu’autour du Soleil.
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.
Le principal corps céleste du système solaire est le Soleil, une étoile de la séquence principale de type G2 qui
contient 99,86 % de toute la masse connue du système solaire et le domine gravitationnellement3. Jupiter et
Saturne, les deux plus massifs objets orbitant autour du Soleil, regroupent à eux deux plus de 90 % de la masse
restante.
La plupart des grands objets en orbite autour du Soleil le sont dans un plan proche de celui de l’orbite terrestre,
nommé écliptique. 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 ont pour la plupart une orbite qui forme un angle
significativement plus grand par rapport à lui.

Toutes les planètes et la plupart des autres objets orbitent dans le même sens que la rotation du Soleil, c’est-à-
dire dans le sens inverse des aiguilles d’une montre du point de vue d’un observateur situé au-dessus du pôle
nord solaire. Certains objets orbitent dans un sens rétrograde, comme la comète 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. 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.
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 plus éloigné étant son aphélie
De façon informelle, le système solaire est souvent divisé en zones distinctes. Le système solaire interne inclut
les quatre planètes telluriques et la ceinture d’astéroïdes. Le reste du système peut être considéré simplement
comme système solaire externe4 ; d’autres séparent la région au-delà de Neptune des quatre géantes gazeuses5.
La majorité des planètes du système solaire possède leur propre système secondaire. Les corps planétaires en
rotation autour d'une planète sont appelés satellites naturels ou lunes. La plupart des plus grands satellites
naturels évolue 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.
Soleil [modifier]
Le Soleil tel qu’il est vu depuis la Terre.
Le Soleil au sein de notre galaxie est une étoile parmi tant d'autres. Comme toute étoile selon les lois de la
physique actuelle, sa masse permet à la densité en son cœur d’être suffisamment élevée pour provoquer des
réactions de fusion nucléaire en continu, ce qui produit d’énormes quantités d’énergie, la majeure partie
rayonnée dans l’espace sous forme de rayonnement électromagnétique comme la lumière visible.
Le Soleil est une naine jaune modérément grande, mais le nom est trompeur puisque le Soleil est plus large et
plus lumineux que la moyenne des étoiles de la Voie lactée. Il se situe vers le milieu de la séquence principale
du diagramme 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 courantes6.
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. Il devient progressivement plus brillant : plus tôt dans son histoire, sa
luminosité était inférieure aux trois quarts de celle d’aujourd’hui7.
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. Dans plus de cinq milliards d’années, il quittera la séquence principale et deviendra plus
grand, plus brillant, plus froid et plus rouge : une géante rouge8. 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 II9. 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, car les planètes se forment par accrétion de « métaux »
Système solaire interne [modifier]
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 toute entière est plus petit que la distance entre Jupiter et Saturne.
Ceinture intra-mercurienne
Très recemment des nuages de poussières intramercuriens ont été detectés 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 zones: les Astéroïde Apohele
Planètes internes [modifier]
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. 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 et le nickel 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 comme des rifts et des
volcans.
Mercure
Mercure est la planète la plus proche du Soleil (0,4 UA de demi-grand axe), ainsi que la plus petite et la moins
massive, juste plus du vingtième de la masse terrestre (0,055 masse terrestre). Mercure ne possède aucun
satellite naturel et ses seules caractéristiques géologiques connues, en dehors des cratères d’impact, sont des
dorsa, probablement produites par contraction thermique lors de la solidification interne, plus tôt dans son
histoire19. L’atmosphère de Mercure, quasiment inexistante, est formée d’atomes arrachés à sa surface par le
vent solaire20, ou momentanément capturé à ce vent. L’origine de son grand noyau de fer et son fin manteau 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 solaire21,22. Sa période de révolution est d'environ 88 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
géologique interne. Cependant, elle est beaucoup plus sèche et la pression de son atmosphère (au sol) est 90 fois
celle de la nôtre. Vénus ne possède aucun satellite. Il s’agit de la planète la plus chaude, avec une température
de surface supérieure à 450°C, maintenue essentiellement par l’effet de serre causé par son atmosphère23.
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 volcaniques24. 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 liquide est unique parmi les
planètes telluriques et elle est la seule planète où une activité tectonique a été observée. L’atmosphère terrestre
est radicalement différente de celle des autres planètes, ayant été altérée par la présence de formes de vie pour
contenir 21 % d’oxygène25. La Terre possède un satellite, la Lune, 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 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. Sa surface,
constellée de vastes volcans comme Olympus Mons, de vallées, de rifts comme Valles Marineris, montre des
signes d’une activité géologique qui a peut-être persisté jusqu’à récemment26. Mars possède deux petits
satellites naturels (Déimos et Phobos), probablement des astéroïdes capturés27. Sa période de révolution est
d'environ 687 jours.
Ceinture d'astéroïdes
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 en contient des dizaines de milliers, éventuellement des millions, d'objets de plus d'un
kilomètre de diamètre28. Malgré ceci, la masse totale de la ceinture ne dépasse probablement pas un millième de
celle de la Terre29. 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 météoroïdes30.
Cérès
Cérès (2,77 UA) est le plus grand corps de la ceinture d'astéroïdes et sa seule planète naine. D'un diamètre
légèrement inférieur à 1000 km, suffisant pour que sa propre gravité lui donne une forme sphérique, Cérès fut

considéré comme une planète quand il fut découvert au XIXe siècle, puis recatégorisé comme astéroïde dans les
années 1850 lorsque des observations révélèrent leur abondance31. 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 comètes32 d'où pourrait provenir l'eau 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 [modifier]
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,
méthane) que leurs correspondants du système solaire interne.
Planètes externes
Les géantes gazeuses. De haut en bas : Neptune, Uranus, Saturne et Jupiter (dessin pas 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 et d'hélium ;
celle d'Uranus et de Neptune contient un plus grand pourcentage de glaces. Il a été suggéré qu'elles
appartiennent à une catégorie distincte, les « géantes glacées »33. Les quatre géantes gazeuses possèdent des
systèmes d'anneaux, mais seuls ceux de Saturne peuvent être facilement observés depuis la Terre.
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. Sa forte chaleur interne crée un certain nombre de
caractéristiques semi-permanentes dans son atmosphère, comme des bandes de nuages ou la Grande tache
rouge. Jupiter possède 63 satellites connus ; les quatre plus gros, Ganymède, Callisto, Io et Europe, présentent
des similarités avec les planètes telluriques, comme le volcanisme34. 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 et Encelade, présentent des signes d'activité géologique,
essentiellement du cryovolcanisme35. 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'espace36. Uranus possède 27 satellites connus, les plus grands étant Titania,
Obéron, Umbriel, 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 Saturne37. Neptune
possède 13 satellites connus. Le plus grand, Triton, est géologiquement actif et présente des geysers d'azote
liquide38. Triton est le seul grand satellite placé sur une orbite rétrograde.
Sa période de révolution est d'environ 164 ans.

Comètes [modifier]
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 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 hyperbolique et proviendraient de l'extérieur du système solaire, mais la détermination de leur orbite
est difficile39. Les vieilles comètes qui ont perdu la plupart de leurs composés volatiles sont souvent considérées
comme des astéroïdes40.
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 diamètre41. Le
premier centaure découvert, Chiron, fut considéré comme une comète puisqu'il développait une queue
cométaire42. Certains astronomes classent les centaures comme des objets de la ceinture de Kuiper internes
épars, des équivalents des objets épars externes43.
Astéroïdes troyens [modifier]
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 [modifier]
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 et de glace.
Ceinture de Kuiper [modifier]
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 partie va au délà (100 UA voir 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 Terre44. 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.