Chapitres
- 01. L'astronomie
- 02. Les lois de Kepler
- 03. L'Univers
- 04. Le Système Solaire
- 05. Les planètes
- 06. Les satellites
L'astronomie
Définition
L'astronomie est une science, celle de l'observation des astres. Elle se donne pour but d'expliquer leur origine, leur formation ainsi que leurs caractéristiques.
Depuis toujours les hommes se sont intéressé au ciel et ce qu'il y avait au-dessus de leur tête. Du point de vue des astronomes scientifiques ou amateurs, depuis l'Antiquité, sur le plan scientifique comme religieux, les astres nous intéressent.
Histoire
On considère l'astronomie comme l'une des sciences les plus anciennes. Depuis l'Antiquité, les Hommes ont pris l'habitude à s'intéresser à ce qu'il se passe dans les étoiles. Ils avaient remarqué certaines constellations ainsi que les cycles saisonniers avec les équinoxes par exemple
Durant le Néolithique, des cercles mégalithiques sont construits par les Hommes à des fins d'observatoires astronomiques.
Durant l'Antiquité, les connaissances scientifiques des astres continuent de s'étoffer, notamment avec les civilisation Maya qui réussissent à déterminer avec précision les éclipses, les phases solaires et ainsi construisent un calendrier.
C'est seulement vers - 1200 avant J.-C. qu'une dimension mathématique est ajoutée aux observation qui s'effectuent alors juste à l'œil nu.
La distinction entre astronomie et astrologie est née. L'astronomie devient donc une science.
Des mesures sont effectuées et permettent de déterminer les trajectoires des astres, puis enfin du Soleil et de la Lune.
Les grecs amèneront à leur tour leur expertise au domaine de l'astrologie, notamment avec les premières évocations du système héliocentrique (ayant pour centre le Soleil). On peut maintenant aussi calculer de manière simple les trajectoire des astres et aussi prévoir les éclipses lunaires comme solaires.
Arrivé à la Renaissance, Copernic sera le premier à proposer un vrai modèle héliocentrique du Système Solaire. Il sera par la suite repris et amélioré par Kepler et Galilée. Ce dernier mettra même au point une lunette d'astronomie tandis que Kepler énoncera des lois qui permettent de comprendre les mouvements des astres autour du Soleil.
L'époque moderne amènera pour finir son lot d'améliorations technologiques, notamment avec des appareils de plus en plus précis et efficaces. On comprendra alors que les étoiles que nous observons sont très lointaines et qu'elles sont semblables à notre Soleil, dans d'autres températures, couleurs et tailles.
Hubble présentera alors sa vision de l'Univers. Il a démontré de nombreuses choses en rapport avec l'espace et l'Univers en général. On lui doit par exemple la loi de Hubble, qui décrit la distance entre une galaxie et son observateur selon la vitesse d'éloignement constatée.
Il énonce le terme de Big Bang et décrit ainsi une théorie sur la naissance de l'Univers.
Les lois de Kepler
Les lois de Kepler sont des lois relatives à la vitesse ainsi qu'à l'accélération. Voici l'énoncé de de la seconde loi de Kepler :
Quand une planète parcourt son orbite, le rayon Soleil-planète balaie des aires égaux en des intervalles de temps égaux
Cette loi s'applique à la vitesse de déplacement d'une planète autour de son orbite. Comme les orbites sont elliptiques, afin de parcourir une aire donnée, il faut que la planète parcourt une distance plus grande quand elle est proche du Soleil et une distance plus petite quand elle est loin du soleil. La seconde loi de Kepler sert donc à lier la vitesse et la distance des planètes selon leur proximité avec le soleil.
L'Univers
Par définition, l'Univers définit l'ensemble de tout ce qui existe.
A l'échelle humaine, l'Univers se limite cependant à ce que l'on peut observer, à l'œil ou grâce à l'astronomie.
On dit souvent que plus on voit loin, plus on regarde dans le passé. En effet, la lumière se propageant à une vitesse de 299 792 458 m / s, des années, voire des milliers d'années nous séparent de ce que nous pouvons voir depuis la Terre.
L'Univers, qui englobe tout, est encore mal défini. Au niveau de nos connaissances scientifiques actuelles, nous ne sommes pas capables de dire s'il est fini ou infini.
Certaines théories penchent du côté de l'infini tandis que d'autres le pensent fini mais non borné. La différence ? Un univers infini serait continu, avec des planètes, des étoiles, des objets, de la lumière et autres. Alors qu'un Univers fini non borné pourrait être fini mais sans rien "derrière", soit à l'extérieur de l'Univers. Pour cause, la définition de l'Univers est que justement il englobe tout. Dire que l'Univers serait fini signifierait qu'il en existe en extérieur, ce qui est impossible.
A ce jour, les limites de l'Univers observable dépendent de la distance à laquelle nous pouvons voir. Cette distance se situe à 100 milliards d'années lumière, soit la distance parcourue par la lumière en 100 milliard d'années. Il reste néanmoins possible d'augmenter cette distance avec l'arrivée de nouveaux appareils tels que des télescopes plus puissants.
Cependant, la seule lumière visible qui nous apparaît est celle provenant du Big Bang, soit une lumière datant de 13,8 millions d'années.
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Le Système Solaire
Le Système solaire est le système planétaire dans lequel nous vivons et dans lequel se trouve notre Terre. Il est intégré dans la galaxie de la Voie Lactée.
Un système planétaire est un système dans lequel on retrouve des planètes avec des corps inertes tels que des astéroïdes ou des comètes. Le tout gravite autour d'une étoile.
L'adjectif solaire est relatif au Soleil. Le système solaire est donc constitué du Soleil et d'astres qui orbitent autour de lui tels que des planètes, comètes, astéroïdes, etc. Le système solaire est né il y a environ 4,6 milliards d' années, dans un énorme nuage de gaz et de poussières. Au centre du nuage, une boule lumineuse s'est formée : le Soleil. Des grains de poussières qui tournaient autour du Soleil se sont regroupés pour devenir de grosses boules de tailles différentes: les planètes.
Le Soleil est une étoile comme celles que l’on peut observer la nuit. Il est plus lumineux et semble plus gros que les autres étoiles, car il est beaucoup plus proche de la Terre.
Le Soleil, et donc le système solaire, fait partie d’une galaxie, la voie lactée, qui regroupe des centaines de milliards d'étoile. Celle-ci est observable dans des conditions optimales sous forme d'une bande blanchâtre dans le ciel nocturne.
La Voie Lactée n'est elle-même qu'une galaxie parmi des milliards d'autres.
Le Système solaire est composé de plusieurs corps, ici classés des plus proches au plus éloignés du centre :
- Le Soleil ;
- 4 planètes telluriques : Mercure, Vénus, la Terre, Mars ;
- Une ceinture d'astéroïdes ;
- 4 planètes géantes :
- Deux géantes de gaz : Jupiter et Saturne ;
- Deux géantes de glace : Uranus et Neptune.
- La ceinture de Kuiper.
Le Soleil
Le Soleil est notre étoile. Il tourne à 28 000 années lumière du centre de notre galaxie, la Voie Lactée, le tout à une vitesse de 225 kilomètres par seconde.
Il représente le plus gros objet de notre système solaire et occupe à lui seul 99 % de la masse du système solaire.
Il se compose de 75 % d'hydrogène et de 25 % d'hélium.
La température en son centre peut atteindre les 14 000 000 K, soit 13 999 726, 85 °C.
On estime sa durée de vie à environ encore 7 milliards d'années.
Le Soleil est le centre de notre système solaire mais il n'est pas du tout au centre de la Voie Lactée. De même que la Terre et les planètes tournent autour du Soleil (elles effectuent des révolutions), l' ensemble du Système Solaire tourne autour du centre de la Voie Lactée. Le Soleil est une étoile d'un diamètre de 1 392 000 km, soit 108 fois le diamètre de la Terre (12 756 km). Comme toutes les étoiles, le Soleil est une boule de gaz très chauds. Au cœur du soleil, des milliers d'explosions se produisent en permanence, comme celles des bombes atomiques. Ces explosions dégagent de la chaleur et de la lumière qui remontent à la surface et le font briller. Et cela peut encore durer 5 milliards d'années ! Le Soleil est la seule source primaire de lumière du système solaire. Les autres astres sont visibles, car ils diffusent la lumière du Soleil : ce sont des sources secondaires. Tant qu'il sera encore chaud, il produira de la lumière. Mais, quand plus aucune explosion ne se produira, il se refroidira lentement. Privée de la lumière et de la chaleur du Soleil qui est l'étoile la plus proche de nous, la Terre ne serait qu'une planète sans vie. Si le Soleil s'éteignait, nous continuerions encore à le voir pendant 8 minutes puis ce serait le noir complet.
Les planètes
On définit une planète comme un corps céleste évoluant en orbite autour d'une étoile.
Leur particularité est d'avoir une masse suffisante pour pouvoir garder un équilibre en orbite autour de son étoile. De plus, cela signifie qu'elle a réussi à éliminer tous les corps à proximité en les absorbant.
Certaines caractéristiques sont nécessaires pour que l'on puisse différencier la planète du corps quelconque. Tout particulièrement des critères de masse et de taille. On considère qu'un corps céleste est une planète si sa masse est d'au moins 5 x 1020 kg et que sa taille possède un diamètre d'au moins 800 kg.
Une planète émet également quelques ondes infrarouges du fait de leur faible température.
Les planètes du Système Solaire sont classées en deux parties : les planètes internes et les planètes externes.
Les planètes internes sont définies comme les quatre planètes les plus proches du Soleil : Mercure, Vénus, la Terre et Mars.
En ce qui concerne les planètes externes sont quant à elles les quatre suivantes : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.
Différence entre planète et étoile
Une petite astuce pour différencier simplement la planète de l'étoile : une étoile émet de la lumière qui provient de son activité propre alors qu'une planète ne fait que refléter la lumière du système solaire dans lequel elle s'inscrit.
Planète tellurique
Une planète tellurique est une planète composée de roches et de métaux. Sa structure est souvent la même avec un noyau, un manteau et une croûte.
Leur noyau est habituellement constitué de fer avec un manteau de silicates qui l'entoure. Leur surface est également solide, avec un sol en roche avec des cratères, canyons et montagnes. Leur atmosphère est gazeux, avec pour origine des impacts de corps étrangers tels que des comètes ou encore une activité volcanique.
Dans notre Système Solaire, il existe quatre planètes telluriques, il s'agit des quatre planètes internes : la Terre, Mars, Mercure et Vénus.
Ce tableau reprends les caractéristiques de ces quatre planètes :
| Planète | Masse (kg) | Rayon à l'équateur (km) | Inclinaison de l'axe (°) | Gravité (m.s-2) |
|---|---|---|---|---|
| Mars | 6,44171 × 1023 | 3396,2 | 25,19 | 3,69 |
| Terre | 5,9724 × 1024 | 6378,137 | 23,44 | 9,780 |
| Vénus | 4,8675 × 1024 | 6051,8 | 177,36 | 8,87 |
| Mercure | 3,301 × 1023 | 2439,7 | 0,03 | 3,70 |
La Terre
La Terre est la troisième planète du Système solaire. Elle effectue le tour du Soleil en 365 jours. Il s'agit à ce jour de la seule planète sur laquelle la vie est possible. Il s'agit également de la planète sur laquelle nous nous trouvons.
Son atmosphère se compose à 75% d'azote pour 21 % d'oxygène.
Elle possède un champ magnétique initié par les courants électriques de son noyau en acier.
Elle possède un satellite, la Lune qui influe sur ses marées.
Planète gazeuse
Les planètes gazeuses, en opposition aux planètes telluriques, sont des planètes constituées en grande partie de gaz. Le plus souvent, il s'agit d'hélium et d'hydrogène. Egalement appelées planètes joviennes, en rapport avec Jupiter, elles ne sont pas exclusivement faite de gaz mais peuvent avoir un noyau liquide voire même solide.
Dans notre Système Solaire, deux planètes externes sont des planètes gazeuses : Saturne et Jupiter.
Leur structure est représentée par une partie de plus de 95 % de gaz. Dans le cas de Jupiter et Sature, la structure externe est un amas d'hydrogène, tantôt moléculaire, tantôt métallique. Son atmosphère est constituées de gaz tels que de l'ammoniac et de la vapeur d'eau. Plus on se rapproche du cœur de la planète et plus cet hydrogène devient liquide. Leur noyau est finalement un amas de roches glacées.
Les deux planètes gazeuses de notre Système Solaire sont également connues pour posséder des anneaux.
Les anneaux planétaires
Les anneaux ont plusieurs origines supposées sans qu'il ait été possible à ce jour d'en assurer une.
On suppose que les anneaux sont soit des restes de satellites ayant évolué autour des planètes auparavant, soit des restes non accrétés de nébuleuses présentes autour des planètes qui, perturbés par des météorites, se seraient mis en orbite autour de la planète.
Les anneaux se composent à chaque fois de petits débris et petites particules de poussière. Leur localisation et éloignement de la planète autour de laquelle ils gravitent l'empêchent de devenir un satellite.
Les anneaux gardent cependant des caractéristiques différentes selon la planète à laquelle ils appartiennent : certains débris seront plus gros, d'autres glacés par exemple.
Quatre des planètes de notre Système Solaire possèdent des anneaux.
Les satellites
A l'exception de Mercure et de Vénus, les planètes principales du système solaire possèdent un ou plusieurs satellites. Au total, on en connaît aujourd'hui soixante et un. Vingt-sept ont été découverts grâce aux photographies prises par des sondes spatiales. Les satellites peuvent être classés en trois familles selon leur taille. Les plus grands sont la Lune, les quatre principaux satellites de Jupiter (Io, Europe, Ganymède et Callisto) le plus gros satellite de Saturne (Titan) et le principal satellite de Neptune (Triton). Ils ont plus de 3 000 km de diamètre. Certains, comme la Lune et Callisto, sont formés de roches, les autres d'un mélange de glaces et de roches. Les satellites de taille moyenne ont entre 200 et 1 600 km environ de diamètre. On les trouve autour de Saturne, Uranus, Neptune et Pluton. La plupart sont formés d'un mélange de glaces et de roches. Enfin, les minisatellites, de forme irrégulière et de moins de 200 km de large (quelques kilomètres seulement pour les plus petits) constituent la troisième famille. Les deux plus connus sont les satellites de Mars, Pholas et Deimos.
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