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Formation du système solaire
Comme nous l’avons déjà vu, c’est à l’intérieur des étoiles que se forment
les éléments dont nous et la Terre sommes composés (à part l’hydrogène
et la majorité de l’hélium).
Il a donc fallu que plusieurs générations d’étoiles existent puis éjectent
leur matière dans l’espace (recyclage cosmique) avant que le système
solaire se forme.
Puis il y a environ 5 milliards d’années, un nuage de gaz et de poussières
a commencé à se contracter. Plus le nuage se contracte, plus la gravité
est forte au centre et c’est là que se retrouve le plus de gaz. Bientôt un
étoile naîtra, notre Soleil.
Mais tout le gaz ne se retrouve pas au centre. Certains endroits dans le
nuage sont plus denses et commencent à attirer plus de gaz et poussières.
Disque protoplanétaire
En se contractant, le nuage de gaz s’aplatit et sa rotation augmente. Pensez
encore une fois à un patineur qui ramène ses bras en tournant: sa vitesse de
rotation augmente. La même chose se produit ici: la rotation s’intensifie et
devient plus définie dans un plan. La forme aplatie vient du fait que les objets
qui ne sont pas dans le plan de rotation finissent pas s’effondrer dans le
centre, alors que les objets dans le plan peuvent continuer à orbiter le centre.
Formation des planétésimaux
Au début, les poussières s’accrochent l’une l’autre et forment des plus
gros flocons de poussière. Ce processus continue jusqu’à ce qu’on se
retrouve avec des petites roches, puis des plus grosses. Éventuellement,
lorsque les roches sont rendues assez grosses, la gravité commence à
avoir un effet important et permet d’attirer encore plus de poussières et
d’autres roches.
Ce processus se fait tranquillement. Certaines roches sont complètement
détruites lorsqu’elles entrent en collision avec d’autres. Certaines ne
rencontreront pas beaucoup d’autre matière et resteront assez petites.
Mais éventuellement, on se retrouve avec des roches assez
importantes, que l’on nomme planétésimaux (petites planètes).
Planétésimaux
Ces planétésimaux continuent à ramasser les poussières autour d’eux et
leur gravité font que certains entrent en collision. On se retrouve alors
avec moins de planétésimaux, mais ceux-ci deviennent plus gros.
Au fur et à mesure que les planétésimaux grossissent, l’espace autour
d’eux se vide. Au départ, la matière était répartie un peu partout,
maintenant, elle est concentrée à certains endroits et le reste est plus
vide. Animation

Formation des planètes
Il est difficile de modéliser parfaitement la formation d’un système
planétaire mais les meilleurs modèles montrent qu’on se retrouve avec des
objets de quelques centaines de kilomètres de grosseur en quelques
millions d’années.
Bien que cela semble long, c’est en fait un intervalle de temps assez court
au niveau astronomique. De plus, il faut considérer que le système solaire
est très grand et que la chance que deux objets entrent en collision est
relativement faible. Mais avec assez de temps, les planètes se forment et
l’espace entre les planètes se vide.
Une fois que le Soleil est ‘allumé’, c’est-à-dire une fois que la fusion
nucléaire a commencé, sa radiation fait évacuer le gaz qui reste du nuage
initial. Le Soleil émet un vent solaire, qui n’est pas un vent fait d’air comme
sur Terre, mais bien un flot de gaz ionisé et de radiation. C’est ce vent
solaire qui ‘pousse’ le gaz vers l’extérieur et aide à vider l’espace
interplanétaire.
Les planètes
Mais le système solaire ne contient pas uniquement les planètes et le
soleil. On y retrouve des milliers de roches de toutes les grosseurs, les
plus grandes étant nommées astéroïdes. En fait, la différence entre un
gros astéroïde et une petite planète peut être difficile à définir…
Nous comptons 8 planètes officielles dans le système solaire. Elles sont très
différentes les unes des autres et nous les étudierons en détails plus loin.
Collisions
Il est facile d’imaginer qu’il y avait beaucoup plus de collisions au début de
la formation du système solaire, quand il y avait beaucoup plus de roches
et de planétésimaux. D’ailleurs, quand la Terre s’est formée, il y a eu au
début ce qu’on appelle la période de grand bombardement. Des roches
entraient en collision avec la Terre tellement fréquemment que la surface
de la Terre était extrêmement chaude (les roches étaient en fusion). La
Terre continuait donc à accumuler de la matière et sa masse augmentait.
En fait, ce processus est toujours en cours, mais à
un rythme beaucoup moins rapide qu’avant.
L’espace entre les planètes n’est pas complètement
vide et il reste encore des millions de petites
roches, ainsi que des plus grosses (astéroïdes).
Grâce à leur plus grande gravité, les planètes
continuent à attirer des roches vers elles. On estime
qu’à chaque jour, des centaines de tonnes de
matériel s’ajoute à la Terre!
Mouvement des planètes
Cette théorie de la formation des planètes explique bien pourquoi presque
tout dans le système solaire est en rotation dans le même sens. Cela vient
de la rotation initiale dans le disque protoplanétaire.
Les planètes tournent autour du Soleil dans le sens anti-horaire, vu du pôle
nord de la Terre. Et les planètes tournent sur elles-mêmes dans le même
sens, sauf deux: Vénus, qui tourne complètement à l’envers et Uranus, qui
« roule » sur le côté. Des collisions très violentes semblent être la cause
de ces rotations inverses. Imaginez la force d’impact nécessaire pour
arrêter la rotation d’un sens et faire tourner la planète dans le sens inverse!

Écliptique
Le système solaire est très plat, tout comme l’était le disque protoplanétaire.
Imaginez le plan que fait la Terre dans son orbite autour du Soleil, c’est ce
qu’on appelle l’écliptique. Les autres planètes orbitent le Soleil presque
dans le même plan, certaines planètes déviant d’à peine quelques degrés.
Vu de la Terre, l’écliptique est le chemin que suit le Soleil dans le ciel. Par
définition, le Soleil est toujours sur l’écliptique dans le ciel et les planètes ne
sont jamais très loin.
Animation 1
Animation 2
Structure du système solaire
Quand nous parlons du système solaire, nous imaginons habituellement les
planètes en orbite autour du soleil.
La distance de Pluton au Soleil peut
s’exprimer de différentes façons:
- 5,9 x 109km
- 39,5 unités astronomiques
- 5,4 heures-lumières
- 0,00062 années-lumière
Mais le système solaire s’étend
beaucoup plus loin. Nous pouvons
le séparer en 5 régions principales
Structure du système solaire
1) Région solaire: Cette
région est en fait,
constituée seulement du
Soleil, la source
d’énergie principale de
notre système solaire.
Sur cette image, on peut
voir une gigantesque
éruption solaire ainsi
que plusieurs autres
plus petites éruptions.
Structure du système solaire
Cette image montre bien
la taille de ces éruptions
solaires comparativement
à la taille de la Terre.
Cette éruption, est
beaucoup plus petite que
la grosse de l’image
précédente.
Heureusement, nous
sommes assez loin du
Soleil et avons un champ
magnétique suffisamment
puissant pour ne pas
subir l’effet total d’une
telle éruption.

Structure du système solaire
2) Planètes terrestres: Cette région est constituée de toutes les planètes qui
ont une surface solide visible. Ces planètes sont les planètes les plus
proches du Soleil et sont vues en ordre de distance, avec leurs tailles à
l’échelle, sur l’image ci-dessous.
Structure du système solaire
3) Planètes gazeuses: Cette région est constituée de toutes les planètes
pour lesquelles on ne voit pas de surface visible. Ces planètes sont les
planètes les plus éloignées du Soleil et sont vues ici en ordre de distance,
avec leurs tailles à l’échelle.
Structure du système solaire
Ces planètes gazeuses sont toutes géantes comparativement à la Terre.
Structure du système solaire
4) La ceinture de Kuiper: Cette région est en fait une seconde ceinture d’astéroïde
située au-delà de toutes les planètes de notre système solaire. Elle est très similaire à
la ceinture d’astéroïde séparant les planètes terrestres des planètes gazeuses, mais
environ 20 fois plus large et de 20 à 200 fois plus massive. Toutes les planètes naines
découvertes dans notre système se situent dans cette ceinture d’astéroïdes, incluant
pluton et possiblement Triton, la plus grosse lune de Neptune qui orbite dans le sens
inverse de tous les autre objets dans le système solaire.

Structure du système solaire
5) Le nuage d’Oort: Cette région est sphérique et, jusqu’à présent, encore
théorique, car on n’a pas de télescopes suffisamment puissants pour pouvoir
observer les petits objets, comme des milliards de comètes, qui la compose.
Les astronomes théorisent que cette région serait la source principale des
comètes de notre système solaire.
Ce nuage serait situé très loin, à environ une année-lumière du Soleil, ce qui
correspond au quart de la distance du Soleil à Proxima du Centaure, l’étoile la
plus proche de nous. Pour vous donner une idée de cette distance, la ceinture
de Kuiper est environ 40 fois plus loin du Soleil que la Terre et le nuage
d’Oort serait environ 1000 fois plus loin que la ceinture de Kuiper. Il
délimiterait les frontières de notre système solaire.
Les seules indications que nous avons qui sembleraient confirmer l’existence
de ce nuage, sont les comètes qui viennent nous visiter périodiquement et qui
ont leur point de leur orbite le plus éloigné du Soleil situé à la distance
théorique du Nuage de Oort et ne proviennent d’aucune direction particulière.
Structure du système solaire
L’image ci-dessus montre l’apparence probable de notre système solaire vu
de l’extérieur du nuage d’Oort.
Vue de la Terre
Selon vous, à l’œil nu et à partir de la Terre, nous pouvons voir des objets
provenant de combien de ces 5 régions, et quels sont ces objets?
Les planètes terrestres sont, bien sûr, visibles à l’œil nu, bien que Mercure
soit souvent difficile à voir à cause de sa constante proximité au Soleil.
Pouvez-vous expliquer pourquoi on n’aperçoit jamais Mercure ou Vénus très
longtemps avant ou après le coucher du Soleil, mais que toutes les autres
planètes peuvent être visible à n’importe quel moment de la nuit?
Ce phénomène est dû aux orbites de Mercure et Vénus qui sont plus près du
Soleil que celle de la Terre, ce qui fait en sorte que, contrairement aux autres
planètes situées plus loin que la Terre, elles ne peuvent jamais passer
derrière la Terre dans leur orbite, donc dans notre ciel nocturne. À leur point
le plus loin du Soleil par rapport à nous, Mercure et Vénus sont quand même
situées entre nous et le Soleil, jamais derrière nous.
Vue de la Terre
Cette image pourra peut-être vous aider à visualiser ce concept.