Le système solaire

Le système solaire........................................................................................................................... 1

1 Géocentrisme, Héliocentrisme et nouvelles révolutions.............................. 4

1.1 Les premières questions............................................................................................................................................................................ 4

1.2 La vision grecque......................................................................................................................................................................................... 4

1.3 La Renaissance............................................................................................................................................................................................ 5

1.4 Les Lumières............................................................................................................................................................................................... 5

1.5 XIXème=achèvement, XXème =révolution.............................................................................................................................................. 6

2 Un descriptif moderne du système solaire................................................................. 9

2.1 La nomenclature de 2000 Milliards de corps célestes......................................................................................................................... 9

2.2 Caractéristiques physiques des principaux corps du Système Solaire.......................................................................................... 10

2.3 Les planêtes telluriques........................................................................................................................................................................... 15

2.3.1 Généralités............................................................................................................................................................................................. 15

2.3.2 Structure physique des Planètes telluriques................................................................................................................................... 16

2.3.3 Histoire comparée des planètes Telluriques.................................................................................................................................... 18

2.3.3.1 L’origine des atmosphères.......................................................................................................................................................... 18

2.3.3.2 Planétologie et climatologie........................................................................................................................................................ 19

2.3.4 Les satellites des planètes telluriques.............................................................................................................................................. 21

2.3.4.1 La Lune.......................................................................................................................................................................................... 21

2.3.4.2 Phobos et Deimos........................................................................................................................................................................ 21

2.4 Les planêtes joviennes.............................................................................................................................................................................. 22

2.4.1 Généralités............................................................................................................................................................................................. 22

2.4.2 Structure physique des Planètes joviennes..................................................................................................................................... 22

2.4.3 Les satellites des planètes joviennes................................................................................................................................................ 25

2.4.3.1 Les satellites de Jupiter.............................................................................................................................................................. 25

2.4.3.2 Les satellites de Saturne.............................................................................................................................................................. 27

2.4.3.3 Les satellites d'Uranus................................................................................................................................................................. 27

2.4.3.4 Les satellites de Neptune............................................................................................................................................................ 29

2.4.3.5 Les satellites de Pluton................................................................................................................................................................ 29

2.5 Les planètes mineures............................................................................................................................................................................. 30

2.5.1 Introduction.......................................................................................................................................................................................... 30

2.5.1.1 Les principes généraux................................................................................................................................................................ 30

2.5.1.2 Les catégories détaillées............................................................................................................................................................. 31

2.5.2 Les satellites internes.......................................................................................................................................................................... 31

2.5.2.1 Les satellites internes à Mercure............................................................................................................................................... 31

2.5.2.1 Les satellites internes à Vénus................................................................................................................................................... 31

2.5.3 Les satellites coorbitaux...................................................................................................................................................................... 32

2.5.3.1 Les coorbitaux de Vénus.................................................................................................................................................................. 32

2.5.3.2 Les coorbitaux de La Terre.............................................................................................................................................................. 32

2.5.3.3 Les coorbitaux de Mars.................................................................................................................................................................... 32

2.5.4 Les astéroïdes proches de la Terre.................................................................................................................................................... 32

2.5.5 Les cross -orbitaux............................................................................................................................................................................... 33

2.5.5.1 Les cross-orbitaux de la Terre.................................................................................................................................................... 33

2.5.5.2 Les cross -orbitaux de Mars....................................................................................................................................................... 33

2.5.5.3 Les Damocloïdes ":...................................................................................................................................................................... 33

2.5.6 La ceinture d'astéroïdes Cisjovienne................................................................................................................................................ 33

2.5.7 Les astéroïdes troyens........................................................................................................................................................................ 35

2.5.7.1 Les troyens de Mercure.............................................................................................................................................................. 35

2.5.7.2 Les troyens de Vénus.................................................................................................................................................................. 35

2.5.7.3 Les troyens de la Terre................................................................................................................................................................ 35

2.5.7.4 Les troyens de Mars.................................................................................................................................................................... 35

2.5.7.5 Les troyens de Jupiter................................................................................................................................................................. 35

2.5.7.6 Les troyens de Saturne................................................................................................................................................................ 35

2.5.7.7 Les troyens d'Uranus................................................................................................................................................................... 35

2.5.7.8 Les troyens de Neptune.............................................................................................................................................................. 36

2.5.6 Les centaures........................................................................................................................................................................................ 37

2.5.7 La ceinture transneptunienne............................................................................................................................................................ 38

2.5.7.1 Généralités..................................................................................................................................................................................... 38

2.5.7.2 -les objets résonants avec Neptune : les Plutinos et Hyperplutinos................................................................................... 38

2.5.7.3 les objets non résonants : les Cubewanos............................................................................................................................... 38

2.5.7.4 les Objets du disque dispersés ou Scattered-Disk Objects (SDOs)..................................................................................... 38

2.5.8 Les explorations................................................................................................................................................................................... 39

2.6 Détermination de la taille probable de la plus grosse planète mineure (ou planète X)................................................................ 39

3 L’origine du système solaire.............................................................................................. 41

4 Le chaos dans le système solaire................................................................................... 44

4.1 L’origine du chaos.................................................................................................................................................................................... 44

4.2 La dérive du système solaire................................................................................................................................................................... 45

4.3 Le chaos et la vie........................................................................................................................................................................................ 46

4.4 Le chaos dans les astéroïdes................................................................................................................................................................... 46

4.5 La course chaotique des satellites........................................................................................................................................................ 47

4.6 Les orbites planétaires............................................................................................................................................................................. 47

Annexe A Liste des satellites............................................................................................... 48

Satellite de la Terre......................................................................................................................................................................................... 48

Satellites de Mars............................................................................................................................................................................................ 49

Astéroïdes......................................................................................................................................................................................................... 49

Satellites de Jupiter........................................................................................................................................................................................ 51

Satellites de Saturne....................................................................................................................................................................................... 53

Satellites d'Uranus.......................................................................................................................................................................................... 54

Satellites de Neptune....................................................................................................................................................................................... 55

Satellites de Pluton.......................................................................................................................................................................................... 55

Ceinture de Kuiper.......................................................................................................................................................................................... 55

Annexe B Origine des noms....................................................................................................... 56

1 Géocentrisme, Héliocentrisme et nouvelles révolutions

1.1 Les premières questions

Où sommes-nous?

A cette question centrale, l'Homme a initialement donné la réponse évidente d'une place fixe, au point d'équilibre d'un univers organisé autour de ce centre.

Cette fixité devait s'accompagner de grandeurs définies dans l'absolu: les vitesses, les mouvements, le temps.

L'œil humain étant la référence absolue la fixité apparente des étoiles devenait fixité des positions relatives des étoiles piquées sur une sphère céleste tournant en un seul bloc.

L'errance périodique du Soleil, de la Lune et des planètes les faisait mouvoir par des forces divines pour les rapprocher de la mouvance humaine. Mais la régularité du ciel définissait un espace éternel et pur, les phénomènes de la Terre subissant la corruption du temps.

Aristarque de Samos fut historiquement le premier à énoncer un modèle replaçant le Soleil au centre de l'univers en estimant sa taille supérieure à celle de la Terre et soulevant pour la première fois la notion de relativité des mouvements, aucun effet mécanique de notre rotation autour du Soleil ne semblant perceptible.

En renversant le problème de notre distance par rapport au Soleil, il poussa Archimède à se poser le problème du volume de l'Univers en éprouvant son nouveau système de numérotation arithmétique.

Archimède supposa que le rapport des rayons de l'univers et du rayon de l'orbite terrestre autour du Soleil était égal au rapport de la taille de l'univers sur la taille de la Terre.

En imaginant cet univers rempli de grains de sable, il aboutit étonnamment au même chiffre qu'énonça Eddington 23 siècles plus tard pour un univers immensément plus grand mais immensément plus vide (10 puissance 63 grains ou 10 puissance 80 atomes).

1.2 La vision grecque

Les Grecs ont découvert la représentation abstraite et rigoureuse du Monde. Ils ont énoncé des règles générales déductibles de principes premiers: les axiomes inventant par-là même la géométrie et l'arithmétique.

Thalès aurait par l'observation des premières pyramides posé le principe de l'équivalence des angles. Cette démarche étroitement couplée à l'énoncé d'un monde idéal conduisit les philosophes grecs à poser le principe de la sphéricité de la Terre.

Par l'inclinaison de l'ombre du Soleil au même moment en deux points de la Terre, Erathostène calcula la circonférence terrestre; le premier étalon cosmique était posé.

En mesurant l'ombre projetée de la Terre sur la Lune, la distance à la Lune fut estimée. Par mesure de l'écartement du trio Terre-Lune -Soleil quand ce trio forme un angle droit, la distance au Soleil fut également approchée et donc sa dimension réelle.

Le soleil d'un simple bouclier brillant au-dessus des montagnes était devenu une sphère aux dimensions presque inacceptables.

1.3 La Renaissance

Le seul progrès notable au Moyen âge fut la reconnaissance effective d’une Terre ronde dont la rotation expliquait l’alternance des jours mais la Terre restait au centre d’équilibre du Monde et notre maintien à la surface d’une sphère en rotation rapide n’était pas expliqué.

Copernic au milieu du XVème siècle restaura les principes des précurseurs grecs. La vision simpliste d'une Terre au centre du Monde s'était maintenue malgré ses questionnements et le système dit de Ptolémée d'Alexandrie s'était progressivement complexifié pendant 14 siècles pour rendre compte des écarts dans les orbites des planètes.

Copernic simplifia le problème en supposant des orbites sphériques autour du Soleil brisant un dogme théologique.

Mais ce fut Kepler qui, énonçant l'ellipticité des orbites, les rendit à nouveau conformes aux observations.

Galilée par la première utilisation de l'optique découvrit la diversité du Monde, des satellites tournant autour de Jupiter tout comme la Lune autour de la Terre, une Lune d'ailleurs montagneuse à l'image de nos paysages. Le nuage flou de la Voie Lactée devenait une mer d'étoiles.

L'observation de 2 supernovae aux XV et XVIème siècle contribua à briser la barrière artificielle entre le monde Terrestre et le Cosmos.

En se demandant à la suite du martyr Giordano Bruno si les étoiles n'étaient pas autant de soleils, le centre de l'univers s'était perdu.

1.4 Les Lumières

L'âge classique restaura de l'ordre dans le bouleversement révolutionnaire de la renaissance par le premier énoncé mathématique d’une Loi naturelle.

Newton découvrit le principe de l'attraction universelle et vérifia que la Lune tournait autour de la Terre par l'équilibre entre sa chute et son inertie. L'attraction à la surface de la Terre déduit du calcul correspondait aux observations. A partir d’une description locale, l’observation de l’attraction des corps, Newton avait procédé à une généralisation à l’ensemble de l’univers. Le calcul permettait de prédire et le modèle pouvait être confronté à l’observation; la physique moderne était né.

L'âge classique repoussa toute les distances: les expéditions épiques autour du monde permettant de mesurer l'instant de passage de Vénus devant le Soleil permirent d'estimer précisément notre distance au Soleil et cet étalon permit à Bessel en 1838, grâce à un télescope équipé par l'opticien Fraunhoffer, la première mesure fiable de l'éloignement d'une étoile: à peu près 100 000 milliards de kilomètres...

L'observateur le plus remarquable de cette période fut William Herrschel d'origine allemande qui, installé en Angleterre à la fin du XVIIIème siècle, consacra sa vie (et celles de ses proches) à la découverte: celle d'Uranus, celle des nébuleuses planétaires, signal de fin de vie d'une étoile moyenne. Il baptisa Orion "un foyer de jeunes étoiles", essayant de tracer notre position dans la Voie Lactée. Il comprit qu'Andromède était un vivier d'étoiles semblable à notre galaxie...

L'âge classique fut aussi celui de l'apparition de la chimie qui déboucha au XIXème siècle sur l'étude des spectres stellaires manifestement ressemblant au spectre solaire. Les conditions physiques de température, de pression, de densité pouvaient être directement étudiées

1.5 XIXème=achèvement, XXème =révolution

Neptune fut découvert à partir de la théorie de la gravitation qui était l’archétype d’une théorie déterministe.

Bien qu’observée précédemment par Galilée et Lalance, Neptune ne fut effectivement découvert par l’astronome prussien Galle en 1846 sur la base des calculs de Le Verrier. Le calcul fut effectué de façon similaire par Adams en Angleterre. La découverte de Neptune souvent présentée comme le triomphe des mathématiques appliqués à la mécanique céleste trouve ses fondements dans la chance et l’obstination des chercheurs car les différentes hypothèses de masse et de distance prises par Le Verrier et Adams étaient fausses mais leurs erreurs se compensaient.

Pluton fut découvert en 1930 par le jeune astronome Clyde Tombaugh au terme de vingt cinq ans de campagnes par plusieurs observatoires. Là aussi Pluton fut recherché mathématiquement comme un facteur perturbant Neptune mais la position réelle de la planète éloignée de la prédiction démontre que la découverte est liée à l’acharnement à trouver ce qui devait exister. En fait l’orbite de Neptune est beaucoup plus régulière que celle estimée au début du siècle, là encore cette course à la découverte reposait sur une erreur.

Le XIXème siècle apparut à ses contemporains comme un siècle où les théories physiques allaient être parachevées et où les vérités essentielles étaient sur le point d’être formulées.

Ce siècle fut marqué par la découverte des ondes électromagnétiques (théorie ondulatoire d’Augustin Fresnel, théorie électromagnétique de James Clerck Maxwell, mise en évidence par Heinrich Hertz) et des principes de la thermodynamique (Sadi Carnot, James Joule, Rüdolf Clausius, William Thomson Kelvin, Ludwig Bolztmann).

Ces théories furent prolongées conceptuellement et ne trouvèrent leurs applications astronomiques qu’au XXème siècle.

Le XXème siècle apparaît comme un siècle révolutionnaire aussi bien dans les concepts physiques que dans les techniques d’observation. Leur cadre d’application a modifié partiellement notre vision du système solaire mais a radicalement transformé notre approche conceptuelle du Monde. Les aspects particuliers au système solaire ne peuvent être évoqués que comme un cas particulier.

<> 4 révolutions conceptuelles datent du début du siècle :
- le chaos déterministe d’Henri Poincaré (étude des phénomènes macroscopiques intégrant les limitations de la connaissance d’un système) Au niveau du système solaire cette théorie s’applique aux processus d’évolution des orbites, des climats et des atmosphères.
- la relativité spéciale d’Albert Einstein (théorie de la mesure des objets sans accélération par rapport au référentiel). Cette théorie impacte la description de tout objet, de la microphysique aux étoiles en déplacement rapide. Dans le système solaire elle n’est appliquée en soi qu’à l’explication de la source de l’énergie du Soleil, aux variations des longueurs d’onde des rayonnements et à la détermination fine des trajectoires des sondes spatiales

-la physique quantique (Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Edwin Schrödinger, Louis de Broglie, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Paul Dirac, Enrico Fermi) qui par sa description événementielle et centrée sur les possibilités de l’acte d’observation détermine par son couplage partiel avec la relativité spéciale la compréhension actuelle :
- de la structure microphysique de la matière (au seul niveau du système solaire, explication des champs magnétiques du Soleil et des planètes, de la proportion et de l’origine des éléments chimiques, du rayonnement et des flux de particules reçues d’origine interne (vent solaire, neutrinos solaires) et externes (rayons cosmiques, flux de neutrinos de supernovae),
- des processus chimiques (à la surface des planètes) , - des formes extrêmes de la matière et de la génération d’énergie aux cœurs d’astres massifs (structure et équilibre du Soleil et des planètes).
Toutes ces capacités se généralisent à la compréhension des phénomènes physiques quelle que soit sa distance par le principe de l’extension des mêmes lois à toutes les échelles. Elle permet aussi par son application à la cosmologie de retracer les séquences de la théorie créationniste du Big-Bang.

- la relativité généralisée d’Albert Einstein en collaboration avec Marc Grossman (extension de la relativité spéciale à tout objet en accélération et par le principe d’équivalence aux lois du mouvement d’un corps soumis à un champ de pesanteur. Cette théorie permet une description des objets macroscopiques (de la formation des trous noirs aux modèles d’évolution globale de l’Univers). Au niveau du système solaire, elle permet l’explication des dérives orbitales à long terme et permet de décrire les mouvements fins de libration de la Lune.

Le couplage récent de la relativité généralisée à la physique quantique n’a pas encore permis de prédiction vérifiable mais débouche sur les théories du Tout (unification des interactions).

L’essor technologique du XXème siècle a permis une exploitation plus poussée de l’information fournie par les rayonnements électromagnétiques et a débouché au tournant du XXIème siècle sur des méthodes de détection fondamentalement nouvelles. Comme pour les révolutions conceptuelles, le système solaire n’est évoqué que comme un domaine d’application particulier.

L’étude in situ par l’envoi de sondes a permis depuis les années soixante d’approfondir notre connaissance des atmosphères planétaires et de la structure interne des planètes (géologie, magnétisme, hydrodynamisme).

Les techniques de spectroscopie et l’essor fantastique dans la précision des mesures ont permis une connaissance aussi bien des atmosphères externes et des champs magnétiques des objets du système solaire et des étoiles de notre Galaxie, la connaissance de la structure et de la composition des nébuleuses et des environnements galactiques, la détermination des structures des galaxies et de leur champ magnétique, des variations de leur étoiles principales.

La modélisation des fonctionnements stellaires et une tâche souvent ingrate de classification ont débouché sur la constitution de méthodes de détermination de distances stellaires, un pilier essentiel de la détermination des distances cosmologiques. L’évolution de l’astrométrie au travers de l’utilisation de satellite a permis d’affiner fortement les mesures de distances. L’utilisation des décalages des spectres a servi à Edwin Hubble à l’édification d’un calibrage des distances galactiques.

La radioastronomie terrestre sur la base de grands instruments éventuellement constitués en réseau (de local à intercontinental) permet l’étude d’objets proches (Jupiter, Soleil) ou lointains (champ magnétique galactique, milieu diffus du domaine galactique ou extragalactique).

Les satellites ont permis de nous affranchir des fenêtres réduites d’observation des longueurs d’onde imposées par l’atmosphère terrestre et de découvrir de nouvelles classes d’objets ou phénomènes (pulsars, trous noirs, noyaux actif de galaxies, naines brunes, fonds diffus cosmologique), en ouvrant sur l’astronomie en infrarouge des objets froids (étoiles en début de vie, disque proto-planétaires, nébuleuses, étoiles naines, spectre du cœur galactique masqué par des poussières, galaxies lointaines du fait du décalage cosmologique), de rayons X pour les événements extrêmes (émission synchrotron autour d’étoiles à neutrons, chute de matière sur novæ, disque d’accrétion en rotation rapide, explosion de supernovae), de rayons gamma (supernovae, rayons cosmiques)

Les premières planètes extra solaires sont aujourd’hui détectées par 3 méthodes dont les domaines d’application ne se recoupent que partiellement : les mesures des vitesses radiales des étoiles par effet Doppler, d’atténuation de luminosité (notamment des étoiles à éclipses), de chronométrage d’éclipses. Demain est envisageable une observation directe de ces astres, notamment dans le domaine de l’infrarouge et plus sûrement par l’utilisation de l’interfométrie (recorrélation d’un signal arrivé sur des détecteurs espacés équivalent à détecteur de même diamètre).

L’utilisation des effets Doppler a aussi permis de découvrir la structure interne du Soleil (hélio sismologie) avec l’espoir d’étendre cette technique à des astres proches.

Les techniques de chronométrage ont permis également de confirmer l’effet des ondes gravitationnelles sur des couples serrés d’étoiles massives.

Les techniques de neutralisation de l’effet d’aberration stellaire ou d’interférométrie de télescopes donnent un nouvel élan aux observatoires terrestres. Mais l’interférométrie à très large base dans l’espace devrait aboutir à des gains en résolution de plusieurs ordres de grandeurs permettant d’étudier d’éventuelles Terres extra solaires.

Les techniques informatiques utilisées dans le traitement du signal interviennent dans tous les domaines précédemment cités et dans l’accession à de nouvelles méthodes telles l’interférométrie,

Ces techniques informatiques permettent aussi la modélisation : compréhension du fonctionnement du soleil, des atmosphères planétaires, de l’origine et de l’évolution des champs magnétiques, du problème de la stabilité à long terme des orbites au sein du système solaire.

De nouvelles techniques complémentaires en phase de déploiement permettront l’étude :
-de la répartition des masses sans émission électromagnétiques mais à effet gravitationnel (lentilles gravitationnelles permettant de révéler les masses cachées extra galactiques) -des neutrinos ou/et des événements rares liés aux rayons cosmiques, ceci à base de matrice de détecteurs dans des masses liquides de grand volume (études de la structure du Soleil et des supernovae, voire de fonds diffus cosmologique) -des ondes gravitationnelles par des détecteurs de modification de chemin optique d’émission laser (études de binaires serrées, de la formation de trous noirs, de la coalescence d’étoiles, du processus d’inflation primordiale de l’Univers).

Le XXème siècle fut donc le siècle de l’explosion des techniques, nous plongeant immensément loin dans l’espace dans le temps. Si le XVIème siècle fut la fin du géocentrisme, il n’y jamais eu, à proprement parler, d’héliocentrisme car la complexité de la Voie Lactée se révéla rapidement. Mais sa profondeur dimensionnelle ne se démontra qu’au XIXème siècle. En rejetant notre galaxie comme un cas particulier, le XXème siècle accéda à l’étude théorique et observationnelle du Cosmos dans toute son étendue accessible. Mais la vision assez uniforme du milieu du XXème siècle fut elle-même balayée par la réinvention du processus évolutif du Big-Bang et par l’accession à la dimension de la complexité, révélant la diversité extraordinaire des objets de notre univers, leur enchaînement évolutif, leurs interactions, rouvrant aussi le débat sur la multiplicité ou la singularité de la vie. La fin du XXème siècle semble même rejeter la matière classique comme un cas particulier du contenu dans notre univers et le questionnement sur l’origine du Monde nous amène à des modèles qui envisagent notre horizon cosmologique comme une bulle au sein d’un ensemble immense, infiniment divers mais peut-être à jamais inaccessible à toute certitude.

Et même plus profondément encore, notre approche conceptuelle de la réalité a été révolutionnée, brisant l’absolu séparation du temps et de l’espace, en localisant totalement la perspective de l’écoulement du temps et de la mesure. Et tout inversement les concepts de la physique microscopique extensible à toute échelle envisage le monde comme le produit d’une infinité d’observations locales et non d’une réalité indépendante. Cette même approche permet de considérer chaque aspect du réel comme une facette de lois unifiables et démontre que la séparation des objets, la granularité des objets de la physique est un concept non pas corpusculaire mais relatif au système considéré et à son couplage lorsqu’il fut généré.

Enfin l’imprédictibilité de l’évolution, dépassant l’échelle de l’incertitude de la microphysique, a fini par gagner toutes les échelles de l’univers par la notion de chaos déterministe.

Et c’est bien la vision unifiée et totale non pas de l’Univers mais de ses processus et de ses variations qui est devenu l’enjeu ultime de la physique.

La nouvelle révolution démarrée voici un siècle s’est propagée jusqu’aux fondements et étend ses lumineuses perspectives vers notre futur.

2 Un descriptif moderne du système solaire

categories objets

2.1 La nomenclature de 2000 Milliards de corps célestes.

Le système solaire doit être décrit par catégorie.

Tout d’abord le Soleil, étoile de taille moyenne situé au milieu de sa vie de 10 milliards d’années. Il représente 99% de la masse du système solaire. Avec un diamètre de 1,3 million de kilomètres. Du fait du rapport des diamètres, le système solaire pourrait englober 3000 milliards de milliards de Soleil.

Le Soleil possède une structure en oignon comme toutes les étoiles avec un noyau entouré d’une couche où l’énergie thermique produite dans le noyau se diffuse par radiation sans mouvement majeur de la matière du fait de la pression. Au-dessus de cette couche radiative, la couche externe est une zone convective; dans cette zone l’évacuation de l’énergie produit de grands mouvements convectifs d’où la formation en surface de millions de granules, chacune de la taille de la France.

Autour du soleil, on distingue 5 zones: les planètes telluriques, la ceinture d'astéroïde, les planètes joviennes, la ceinture de Kuiper et la sphère de Oort.

Excepté la sphère de Oort, les orbites de tous les corps se trouvent proches du plan de l’écliptique.

Ce plan contient le cercle virtuel formé par le parcours apparent du Soleil vu de la Terre.

2.2 Caractéristiques physiques des principaux corps du Système Solaire

* On parle de rotation moyenne pour le Soleil et les planètes joviennes qui sont des astres fluides; la période à l’équateur étant dans ce cas plus courte qu’aux pôles.

** La température de Surface correspond à la surface d’émission lumineuse pour le Soleil (photosphère) et à l’altitude où la pression est de 1 atmosphère terrestre pour les planètes joviennes.

L'unité astronomie ou 1 U.A. (la valeur 1 est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil = 149,5 millions de kilomètres).

	Distance moyenne au Soleil	Masse (Terre:1)	Diamètre Equatorial (km)	Densité en g/cm³ (eau=1)	Durée rotation moyen*	Durée de l’année (en jours)	Nombre Satellites	Tempér de surface (Cels)**	Tempé d’équi-libre calculée	Atmosphère
Soleil	0	332 952	1 392 000	1,20	27,3 jours	27,3 jours	2000 milliards	5800°	5800°
Mercure	0, 36	0,055	4 878	5,48	58,65 jours	87,97	0	-180°/ +460°	+232°	Ne,H (résiduel)
Vénus	0,72	0,816	12 101	5,24	243,01 jours	224,70	0	+480°	+42°	CO₂ (95%), N₂
Terre	1,00	1,000	12 756	5,52	23,93 heures= 1 jour	365,25	1	-80°/ +76°	-23°	N₂(78%), O₂(21%)
Mars	1,52	0,107	6 794	3,94	24,61 heures	686,98	2	-120°/ +30°	-57°	CO₂(90%), Ar, N₂
Cères	2,76	0,000145	958	1,98	522 jours	4,6 ans	0	-200°	-200°	----
Pallas	2,77	0,000053	~520	4,2
Vesta	2,36	0,000050	530	3,9
Hygiea	3,13		430
Europa	3,10		312
Cybela	3,43		>300
Davida	3,17		336
Interamnia	3,06		>300
Jupiter	5,20	317,9	142 984	1,34	9,83 heures	11,86 ans	30 + anneaux	-145°	-163°	NH₃, CH₄, H₂, He
Saturne	9,54	95,2	120 536	0,7	10,23 heures	29,45 ans	36 + anneaux	-170°	-193°	NH₃, CH₄, H₂, He
Chiron (1977UB)	8,4-19		170		5,9 heures	50,7 ans
Uranus	19,22	14,6	51 118	1,47	16 heures	84,01 ans	21 + anneaux	-220°	-213°	NH₃ CH₄ H₂, He
Neptune	30,11	17,2	49 528	1,73	18,2 heures	164,79 ans	8 + anneaux discontinus	-200°	-222°	NH₃ CH₄ H₂, He
Pluton	39,80	0,002	2 320	2,05	- 6,39 jours	248,54 ans	1 (Charon 1270 km)	-230°	-230°	N₂
Ceinture transneptunienne ***
2002 KX14	37,3-40,4		738
2003 VS2	36,4-42,4		786
2001 QF298	34,7-43,6		708
Eris (2003 ub313)	37,7-97,5		2400	2	> 8heures	556,7	1 (Dysnomia 300 km)	-240°	-240°	CH4
2001 QS297	43,7-43,7		520
2002 VT130	41,0-43,9		501
2002 XV93	34,5-44,1		660
2001 KD77	35,0-44,2		501
2001 XR254	42,0-44,3		501
2003 QW90	41,8-44,7		738
Quaoar (2002LM60)	41,9 -44,9		1230	2		286 ans	?	-230°		H2O
1997 CS29	48,4-44,8		602
Rhadamanthus (1999 HX11)	33,2-45,2		302			246 ans
Varuna (2000 WR106)	40,9-45,3		980	1	3,17 heures	283 ans	?	-230°	?	?
2001 QS322	42,3-45,3		550
2002 GV31	40,5-45,9		575
2002 PQ145	41,2-46,0		575
1995 SM55	37,3 -46,1		701
2003 AZ84	32,6-46,6		820
2002 PM149	41,6-46,6		501
2002 XW93	28,2-46,7		524
2002 GF32	32,3-46,7		501
2001 QY297	40,4-46,8		575
2001 UQ18	41,6-46,8		602
Deucalion (1999 HU11)	41,5 -47		316			295 ans
2002 MS4	35,8-47,5		837
2002 VU130	30,8-47,7		501
2002 XH91	40,3-47,8		501
1999 TC36	30,5-47,9		642
1996 TO66	37,9-48,3		738
Orcus (2004 DW)	30,5- 48,3	~10^-4	1 195	2		248 ans	?	-228°
2002 TX300	37,8- 48,3		949
2001 YH140	36,4 -48,7		524
2002 UX25	36,4-48,7		891
2002 PJ149	41,9-48,8		575
2001 CJ105	39,9-48,9		500
Ixion (2001KX76)	29,9 -49,0		930			248 ans	?
2001 GJ32	39,7-49,0		520
2000 CN105	40,6-49,0		660
2003 UZ117	39,7-49,3		524
2003 QM91	41,1-49,3		575
2002 GH32	36,2-49,6		524
1999 CD158	37,6-50,0		630
2002 VE95	28,0-50,6		575
Chaos (1999 WH24)	40,9 -50,6		679			310 ans
2001 UO18	28,2-50,7		660
Huya (2000 EB173)	28,5-50,7		540			250 ans
2005 FY9	38,5- 53,1		1800			309 ans
2003 EL61	35,1 -51,2		1900x1500x 1000	3	3,91 heures	285,4 ans	2 satellites			H2O
2001 CZ31	49,9-51,2		549
2001 KA77	40,3-51,9		660
2002 CY248	40,1-52,4		660
2001 XD255	26,0-52,9		524
2002 AW197	41,3-53,6		886			327 ans
2002 KW14	37,2-56,5		602
2003 FE128	36,1-56,7		549
2000 CO105	40,5-58,9		549
2002 WC19	35,3-60,6		708
2003 FY128	36,0-62,7		693
1995 TL8	40,0-64,5		549
1998 SM165	29,9-64,9		550x330				1
2001 UR163	36,8-65,8		786
2002 TC302	39,0-71,3		837
2002 JR146	33,0-73,8		524
2000 YW134	41,2-75,3
1999 DE9	32,3-79,9		708
2003 QA91	26,1-106,2		602
1996 TL66	35,0-131,6		632
1996 GQ21	38,2-151,1		601
2000 CR105	44,2 -410		398			3420 ans
2001 FP185	34,2-421		380
1996PW	2,5 -518		7
Oort interne
Sedna (2003 VB12)	76,1 - 975,0		1500 (1180 à 1800 km)		10 heures	12050 ans	1 (?)	-240°	?
2000 OO67	20,7-1008		100 km

<>2.3 Les planêtes telluriques (système solaire interne)

2.3.1 Généralités

Les planètes telluriques possèdent un cœur ferrique entouré d’un manteau rocheux avec une mince pellicule atmosphérique produite après leur formation.

Leur évolution dépend essentiellement de leur masse qui a déterminé leur capacité à conserver ou pas une atmosphère, de façon directe par la vitesse d'échappement moléculaire et par l'entretien ou pas de l'activité volcanique. L'évolution atmosphérique, couplée à l'éloignement de la planète au Soleil, a déterminé l'emballement catastrophique de Vénus et de Mars, par un phénomène de trappe du carbone pour Vénus, par la dissipation de l'atmosphère et par la sublimation de ses mers dans le cas de Mars.

L'heureuse exception fut la Terre qui a pu préserver un équilibre délicat.

La Terre possède en effet la caractéristique remarquable de posséder un couple masse et distance au Soleil compatible des 3 états de l’eau et notamment de sa forme liquide. Cette masse importante lui a permis de conserver son atmosphère et un volcanisme actif, ce qui a induit au travers d'un cycle thermique, sédimentaire et volcanique de conserver un taux de gaz à effet de serre modéré, de s'adapter à une évolution importante du flux solaire et donc de conserver ses océans indispensables à la stabilité thermique et à la survie du couple océan-atmosphère. Conditions toutes indispensables pour l'éclosion de la vie dans le milieu liquide. Le couplage entre la vie marine et l'atmosphère a induit un enrichissement progressif en oxygène de son atmosphère et l'extension de la vie sur les croutes continentales.

2.3.2 Structure physique des Planètes telluriques

Mercure

Venus

Terre

Mars

	Mercure	Vénus	Terre	Mars
Densité moyenne en g/cm³	5,42	5,24	5,52	3,94
Magnétosphère	Moment magnétique ~ 3 10¹² Tm³ Champ en surface ~ 5 10^-3 gauss gauss axe du champ incliné de 7° par rapport à l'axe de rotation Champ résiduel après refroidissement du coeur	Moment magnétique ~ 3 10¹⁴ Tm³ Champ en surface: 25 10^-5 gauss	Moment magnétique ~ 7,8 10¹⁵ Tm³ Champ en surface = 0,45 gauss Variation facteur 2 en 20 000 ans Inversion fréquente polarité à l'échelle plusieurs dizaines de milliers d'années Champ presque dipolaire axe du champ incliné de 11° par rapport à l'axe de rotation modifié par magnétisme rémanent de roches anciennes et perturbations (orages magnétiques) dues à des courants de particules ionisées parcourant l'ionosphère (~80 km) et la magnétosphère. Rayon magnétosphère ~ 100 000 km (direction du Soleil)	Moment magnétique ~ 2 10¹¹ Tm³ ~ 9 10^-5 gauss Pas de champ global: magnétisme rémanent de roches anciennes ferromagnétiques: anomalies magnétiques 10 fois plus importantes qu'anomalies terrestres.
Atmosphère	10^-9 millibars: Trace d'Hélium, sodium et potassium (influencé par le vent solaire)	93000 millibars (150 km de CO₂, nuage d’acide sulfurique (soufre + oxygène océans évaporés)	1015 millibars (N₂ par dégazage alliage fer/nickel et O₂ par photosynthèse)	6 millibars (CO₂ résiduel après sublimation océans)
Océans / Glaces	aucune	Disparition en 100 millions d'années	H₂O: 3000 m Banquises H₂O: 2000 à 3000 m	Banquises boréale H₂O et australe CO₂
Croûte	50 km Volcanisme initial probable Basaltes: FeO~3% _masse	Probablement identique à Terre (~ 100 km) Pas de dorsales ou zone de subduction: pas de tectonique. Volcanisme probable Forte corrélation reliefs et anomalies de gravité d’où intérieur très rigide ou reliefs supporté par courants ascendants du manteau Basaltes: FeO~8,6%_masse	30 à 70 km Tectonique des plaques Expansion des fonds océaniques par remontée magmatique et flottaison des plaques lithosphériques sur les courants de convection lents du manteau Basaltes (Mid-Ocean-Ridge Basalts): FeO=10,5%_masse	~ 100-250km Pas de tectonique depuis 3,9 milliards d'années Volcanisme éteint de points chauds Couche interne rigide (lithosphère): 200 km FeO~20%_masse
Manteau	Manteau conductif (sans convection) Silicates et Fer FeO~2,5%_masse	Manteau convectif probable ~ 2200 km Silicates et Fer FeO~7%_masse	Manteau convectif: 2900 km (<3000 K) FeO=8%_masse	Manteau faiblement convectif Silicates (Olivine sur Spinel) évaluation 1400 km (<3000 K) FeO~18%_masse
Noyau	Noyau Silicates et Fer (FeO) 1800 km FeO~2,5%_masse Partiellement fondu	Noyau Silicates et Fer (FeO) FeO~7,5%_masse évaluation Noyau Totalement fondu (~ 2900 km) Pas de graine Centre= 290Gpa	Noyau Silicates et Fer FeO=8%_masse Noyau externe liquide (2200 km) Graine Fer + Métaux lourds 1250 km Centre= 360 Gpa	Coeur (Fe,Ni,FeS), , FeO~18%_masse Evaluation 1700 km Totalement fondu ~2200K Centre= 40Gpa

2.3.3 Histoire comparée des planètes Telluriques

2.3.3.1 L’origine des atmosphères

Les planètes internes se sont formées de façon homogène par collision d’une multitude de corps planétaires. Sous l’effet de la chaleur qu’elles avaient emmagasinée lors de leur formation et du chauffage dû aux désintégrations radioactives, ces planètes se sont différenciées: cette différenciation correspond à une redistribution des éléments chimiques à l’intérieur de la planète.

Le noyau s’est constitue par individualisation d’une phase de fer et de nickel qui s’est rassemblée au centre de la planète par gravitation.

En surface on retrouve les éléments les plus légers tels les granites continentaux plus légers que les basaltes des dorsales océaniques qui par subduction provoquent l’expansion continuelle des fonds océaniques.

Les grandes différences dans les concentrations de gaz neutre entre Vénus la Terre et Mars éliminent les hypothèses de l’acquisition des atmosphères par capture des gaz de la nébuleuse primitive ou par bombardement météoritiques. Reste l’hypothèse de l’accrétion: les composés volatils étaient présents dans les poussières qui ont formé les planétoïdes.

Les isotopes des gaz rares présent dans les laves nous renseignent sur la composition du manteau terrestre. L’atmosphère primitive vient du dégazage de ce manteau supérieur au travers des panaches hydrothermaux résultant du volcanisme des dorsales.

La grande taille de Vénus et la Terre a induit un échauffement interne important et un dégazage des roches en moins de 1 milliard d’années. Mais la petite taille de Mars n’a induit qu’un dégazage partiel.

La distance au soleil a été le principal facteur d’évolution.

Sur les 3 planètes, des mers et des banquises se sont formées, le CO₂ s’est fixé dans les roches calcaires et l’hydrogène s’est échappé.

Sur Terre, l’histoire de la conquête de l’oxygène a pu être reconstituée par la découverte de la composition des roches non oxydées dans les sédiments détritiques vieux de plus de 2 milliards d’années, suivi par l’apparition de lit de Fer rouge par l’oxydation il y a 1,8 milliards d’années. Cette époque correspond à l’apparition des algues bleu-vert pratiquant la photosynthèse à partir du CO₂extrait du bicarbonate de calcium. Elle fut suivie y a 420 millions d’années par l’explosion de la biomasse lors de la colonisation des terres protégées des UV par l’ozone, sous-produit d’une haute teneur en oxygène.

Parallèlement à l’oxygène (21 % de l’atmosphère hors vapeur d’eau), le N₂ (78%) et CO₂ (2 pour mille) se sont formés par le dégazage de l’azote et du carbone contenus dans les alliages de fer -nickel et réaction chimique avec l’oxygène de l’olivine et du pyroxène.

Or la proximité de Vénus, La Terre et Mars induit une même composition initiale en Azote et Dioxyde de carbone. Si dans le cas de Vénus le CO₂ est resté dans l’atmosphère, sur Terre il a été fixé dans l’eau et le carbonate de calcium des roches qui à elles seules contiennent l’équivalent de 20 atmosphères de dioxyde de carbone. Vénus et la Terre possèdent donc bien la même quantité d’azote et de gaz carbonique si l’on tient compte du CO₂ fixé dans les roches terrestres.

L’azote étant neutre géochimiquement s’est progressivement stocké dans l’atmosphère au contraire de l’oxygène qui tourne dans le cycle océans, biosphère, atmosphère et roches sédimentaires.

La quantité d’oxygène dépend de la vitesse de réaction entre le réservoir atmosphérique d’oxygène et le réservoir du carbone dans les roches sédimentaires.

La photosynthèse produit de l’oxygène et consomme du gaz carbonique, la respiration des êtres vivants absorbe l’oxygène et produit du gaz carbonique.

Les bactéries provoquent un cycle de l’azote qui transforme en nitrate qui consomme par d’autres bactéries rejettent l’azote. On estime à 15% de l’atmosphère la partie en transit.

L’hélium vient de la désintégration radioactive et le néon du nuage solaire. Enfin l’ozone est constitue par la destruction de l’O₂ par les UV et la recombinaison des atomes d’oxygène. L’ozone protège des UV mais sa proportion est limite notamment par sa réactivité au fluor.

Vénus à l’origine devait posséder des océans proches des océans terrestres car les conditions d’accrétion étaient les mêmes. La température de surface était de 80°C et une atmosphère de 2 bars, riche de 20 à 30% de vapeur d’eau, était essentiellement composée de N₂ avec 1 pour 3000 de CO₂.

Le dégazage du CO₂ a provoqué son élévation à 100 bars mais l’oxygène produit par l’évaporation des océans a disparu en 4 milliards d’années par l’apparition de nouvelles roches et l’enfouissement des roches oxydées à un rythme comparable au rythme terrestre. Seul subsiste l’hydrogène lourd dans l’atmosphère vénusienne produit tardif mais non réactif de l’évaporation.

La vapeur d’eau échappé a augmenté l’effet de serre et accélérer l’évaporation: c’est un effet de serre divergeant au contraire de l’effet de serre stabilisé terrestre.

Si l’effet de serre terrestre est le produit combiné de la vapeur d’eau du CO₂ et des nouveaux polluants soufrés, l’atmosphère augmentant de 33°C la température au sol, l’effet de serre de Vénus due au CO₂ a augmenté la température de 500°C.

Sur Mars, le dégazage de seulement 20% n’aurait permis que de ne former qu’une couche de 100 mètres d’eau et de 2 à 5 bars de CO₂, mais l’absorption du CO₂ par les roches et surtout l’absence de leur renouvellement par la tectonique des plaques a atténué l’effet de serre: la température est passé sous 0°C et l’eau liquide a disparu, se fixant en glace selon un effet de glaciation divergente.

Des modèles indiquent qu’une Terre 5% plus près du Soleil se serait transformée en Vénus et 1% plus loin en Mars...

2.3.3.2 Planétologie et climatologie

Les planétisimaux ayant formé Vénus et la Terre ont vu leurs éléments volatils (et notamment l’eau) s’évaporer et seule l’accrétion hétérogène explique la présence d’eau. La teneur élevée en eau lourde dans l’atmosphère de Vénus s’explique par la présence d’un océan primitif sur Vénus semblable à la Téthys du début de la Terre.

La teneur en CO₂ entre Vénus et la Terre est semblable: dans le cas de la Terre le gaz a été absorbé par les roches pour former des carbonates. Dans le cas de Vénus, l’eau de l’atmosphère n’a pas été bloquée comme sur Terre par une trappe froide stratosphérique.

La proximité au soleil, par les effets de marées engendrées, a également provoqué un ralentissement considérable de la vitesse de rotation journalière et réduit le champ magnétique et il n’y a pas eu piégeage des particules par des couches hautes ionisées couplées au champ magnétique. La masse de Vénus a été insuffisante pour maintenir un noyau fluide et un volcanisme actif mais la disparition du mouvement différentiel a supprimé la dynamo.

La contribution des facteurs négatifs a donc permis à l’eau est de monter dans la haute atmosphère pour être dissociée par les UV, de par sa plus faible masse l’hydrogène s’est échappé dans l’espace. Il ne subsiste plus aujourd’hui qu’une faible proportion de dioxyde de soufre et de vapeur d’eau (moins d’un dix millième). Mais leur combinaison a engendré les nuages d’acide sulfurique de la haute atmosphère. Avec une atmosphère sèche la température s’est élevée et a commencé à dissiper tous les carbonates accumulés dans les roches, ce qui a provoqué l’emballement de l’effet de serre jusqu’à la situation actuelle: une pression au sol de 93 bars avec un taux de gaz carbonique à 97% pour une température de 450°C.

Rappel : l’effet de serre est lié au fait que le rayonnement solaire absorbé par le couple sol + atmosphère et ré émis dans l’infrarouge est fortement absorbé par le CO₂et par tout autre absorbant (sur Terre il y a aussi beaucoup de vapeur d’eau et le méthane CH₄ou l’oxyde nitreux NO₂ tous deux en forte augmentation).

Sur Terre, la formation de la Lune par la percussion d’une planète de la taille de Mars a éliminé la première atmosphère: l’atmosphère actuelle est le double produit du dégazage des roches et de la Vie.

Le cycle du carbone stabilise le climat terrestre.

En effet l’évaporation de l’eau sous la chaleur augmente les pluies qui augmentent en retour la dissolution du CO₂ de l'atmosphère. Celui-ci va fixer du carbonate en attaquant les roches. Le taux de carbone dans l’atmosphère diminuant, la température s’abaissera. Le phénomène joue dans l’autre sens lors d’une diminution de la température et donc de l’évaporation.

Les carbonates formés dans les roches sont poussés à terme sous les socles océaniques et provoquent la poussée des montagnes et autres volcans. Le carbonate dissous dans la lave est réinjecté dans l’atmosphère.

Les coquillages marins en fixant une partie du carbone par la constitution de carbonate calcique ont ralentit le cycle du carbone, les coquillages étant tôt ou tard reconvertit dans les sédiments marins.

Les plantes terrestres à l’origine du pétrole et charbon ont accumulé depuis le milieu du Secondaire voici environ 300 millions d’années, environ 25% du gaz carbonique de l’atmosphère. Les plantes ont donc permis à notre climat d’être tempéré en enfouissant dans le sol une partie importante du carbone du CO₂, l’oxygène rejeté servant essentiellement à la respiration des parasites mobiles (les animaux dont nous sommes une branche modeste mais à fort impact).

Mais le taux de gaz carbonique est passé de 1 pour 4000 au début du siècle à 1 pour 3000 aujourd’hui.

Si la restitution du gaz carbonique par la décomposition des énergies fossiles (et plus sûrement encore la dissipation dans l’atmosphère de composés soufrés à l’effet de serre très efficace) élevait la température jusqu’au point d’emballement où l’absorption du gaz carbonique par l’océan deviendrait insuffisante, la chaleur libérerait les carbonates des roches accroissant encore l’effet de serre jusqu’au résultat final: une atmosphère de 60 bars et des océans évaporés...

Sur Mars, la pression de l’atmosphère composée à 95% de gaz carbonique fut initialement de 10 bars. L’eau liquide y a coulé entre -3,8 milliards et -2 milliards d’années. Mais la masse de Mars ne représente que le dixième de celui de la Terre et le huitième de Vénus. Mars contenait donc dès l’origine bien moins d’éléments radioactifs permettant de maintenir sur une durée géologique le maintien de la fusion du noyau d’où le ralentissement de l’activité volcanique et la disparition du champ magnétique induit par le mouvement fluide du noyau. L’activité volcanique qui a permis le dégazage initial s’est essoufflé et n’a pu contrebalancer la fuite de l’atmosphère due à la faible gravité de Mars. Cette fuite s’est accélérée lorsque les hautes couches ionisées qui faisaient office de piège n’ont plus subi l’influence du champ magnétique martienne. Avec la dissipation de l’atmosphère, l’effet de serre a disparu, l’eau a gelé et s’est sublimé en gaz sous la baisse de pression. Mars est devenu un immense désert avec deux pôles où la neige carbonique se dépose alternativement pendant les hivers austral et boréal.

Ainsi d’une situation initialement la même voici 3,8 milliards d’années: 3 planètes dotées d’une atmosphérique azotée et carbonique de plusieurs bars, nous constatons aujourd’hui 3 situations totalement distinctes: un four, un éden, un désert glacial.

Résumons le tableau des températures

	Vénus	Terre	Mars
Hier, le début de la vie (- 3,8 milliards d’années)	+80°C	+55°C	+30°C
Aujourd’hui, le tournant	+450°C	+15°C	-20°C
Demain (+200 ans)	+450°C	+35°C *	-20°C
Après demain (10000 ans)		+200°C *

* Si la décomposition soudaine des matières fossiles et l’expulsion des matières soufrées dépasse les capacités d’absorption du gaz carbonique par l’océan qui le transforme en carbonates, le passage a u delà de 1000 ppm nécessite seulement 200 ans de croissance au rythme actuel. Au delà de ce seuil les clarathes de méthane sont déstabilisés ce qui provoque un emballement de la température. et une remontée de thermocline. des organismes méthanogènes jusqu'à la surface; les océans rejètent du soufre et une extinction massive des espèces se produit..
Le rythme de rejet des composants à effet de serre n'ayant aucun précédent une incapacité du système à l'aborber pourrait induire un emballement définitif et dans le pire des cas une évaporation des océans

2.3.4 Les satellites des planètes telluriques

Les corps sont décrits avec les paramètres suivants

l'aphélie (notée a) est le point de l'orbite du corps le plus loin du Soleil

La période orbitale est la durée pour une rotation autour de l'astre central

H est la magnitude visuelle absolue

Diamètre de l'astre (valeur moyenne)

Densité

La période de rotation sur lui-même de l'astre.

2.3.4.1 La Lune

Terre Satellite Data

Nom a (km) Période Orbital (jours) H (mag) Diamètre (km) Densité Période rotation (jours)

Regular Satellites

Lune 384000 27,32 -12,6 1738 3,35 27,32

2.3.4.2 Phobos et Deimos

Terre Satellite Data

Nom a (km) Orbital Période (jours) H (mag) Diamètre (km) Densité Période rotation (jours)

Regular Satellites

Phobos 9378 0,38 ? 9x13 1,9 0,38

Deimos 23459 1,26 ? 5x7 1,75 1,26

2.4 Les planêtes joviennes (système solaire externe)

2.4.1 Généralités

Les planètes joviennes sont constituées essentiellement de gaz et de liquide.

Leurs cœurs rocheux sont bien plus gros que la Terre bien que de faibles dimensions par rapport à ces planètes. Elles ont conservé leurs atmosphères primitives dont la composition même et la description dynamique reste mal connue.Elles possèdent toutes des anneaux du fait des phénomènes de marée sur leurs plus proches satellites.

Toutes ces planètes sont suffisamment massives pour constituer un cortège de satellites très diversifiés pour partie orginels et pour les plus externes souvent capturées.

Ces planètes externes, bien que plus stables sur le long terme que les planètes telluriques, auraient subi des transferts d'orbites notamment dues à des éjections cométaires vers l'intérieur ou l'extérieur du système solaire. L'orbite de Jupiter se seraient ainsi reserrée vers le Soleil tandis que Neptune aurait glissé d'environ 7 à 8 U.A. dispersant les corps rocheux à sa proximité et formant le disque dispersé de la ceinture de Kuiper. Ceci expliquerait également la masse relativement importante d'Uranus et Neptune de l'ordre de 15 masses terrestres ce qui ne se justifie qu'en supposant une formation un peu plus proche de la zone de condensation de la glace vers l'orbite actuelle de Jupiter.

Jupiter, dont le coeur rocheux a attiré les très nombreuses comètes formées dans la zone de condensation de la glace pour former un astre de plus de 300 masses terrestres, joue un rôle essentiel dans la stabilisation ou la dispersion des corps de petites tailles qui circulent dans la zone des planetes telluriques. La masse de la planète géante a été une cause déterminante dans la faible taille de Mars, dans la formation des ceintures d'astéroïdes , dans la détermination de l'orbite de nombreuses comètes dans le plan de l'écliptique et dans l'injection de petits corps dans la zone orbitale terrestre.

La structure interne de ces planètes géantes a été déterminée par le profil et l'intensité de leur magnétosphère et par la détermination théoriques de leur composition et du comportement de la matière condensée sous de très hautes conditions de températures et de pression.

Au contraire de toutes les autres planètes où la stabilité contre la gravitation est due à des répulsions électrostatiques, la masse de Jupiter approche du seuil de 10^-3 masse solaire où la gravité est compensée par la pression due au phénomène d'exclusion des électrons comme dans le cas des naines blanches.

2.4.2 Structure physique des Planètes joviennes

Jupiter

Saturne

Uranus

Neptune

	Jupiter	Saturne	Uranus	Neptune
Densité moyenne en g/cm³	1,34	0,7	1,47	1,73
Magnétosphère	Moment magnétique ~ 1,0 10²⁰ T/m³ Champ en "surface" ~ 4 gauss Champ presque dipolaire axe du champ incliné de 11° par rapport à l'axe de rotation Source excentrée de 0,1 rayon jovien Réservoir particule électrique alimenté par satellite IO et rotation rapide planète entraîne les particules de la magnétosphère interne vers un disque équatorial où circule un courant influençant le champ magnétique Rayon magnétosphère ~ 3 millions de km (direction du Soleil)	Moment magnétique ~1,5 10¹⁹ T/m³Champ en "surface" ~ 1 gauss Axe magnétique incliné à seulement 1° par rapport à axe de rotation Anomalies magnétiques en longitude près de surface: orages magnétiques Rayon magnétosphère grande variabilité sur quelques jours ~ 1,2 millions de km (direction du Soleil)	Moment magnétique ~3 10¹⁸ T/m³Champ en "surface" ~0,1 à 1,1 gauss Axe magnétique incliné à 60° par rapport à axe de rotation Rayon magnétosphère: ~ 500 000 km (direction du Soleil) Champ magnétique engendré par effet dynamo de l'océan liquide contenant atomes ionisés	Moment magnétique ~ 10¹⁸ T/m³ Champ en "surface" ~ 0,1 à 0,9 gauss Axe magnétique incliné à 47° par rapport à axe de rotation: source à mi-distance entre noyau et surface
Source d'énergie interne	Energie émise= 1,7 *Energie solaire absorbée Dissipation de la chaleur du noyau solide compressé depuis l'accrétion planétaire initiale.	Energie émise =1,76 * Energie solaire absorbée Source d'énergie thermique : chute gravitationelle goutte d'hélium non miscible dans H métallique	Pas de source d'énergie interne	Energie émise= 2,7 * Energie solaire absorbée: Source d'énergie thermique : chute gravitationelle de gouttes de carbone pur (diamant) produites par destruction par pression du méthane CH₄

La connaissance directe des planètes joviennes ne concernant que les 1000 à 2000 km de la haute atmosphère, il s'agit de modèles.

	Jupiter	Saturne	Uranus	Neptune
Atmosphère	Nuages d’ammoniac/ méthane: 140 km par rapport au niveau (0°C, 5 bars) Variation (+140 km, 150K, 0,01 bar), (90 km, 120K, 0,1 bar), (-20 km, +310K, 10 bars) Vent 1200 km/h H₂(90%)_,He (10%) gazeux : 3000 km Continuum de phase gazeuse à phase fluide	Nuages d’ammoniac, méthane Variation (85K, 0,1 bar) à (+210K, 10 bars) Vent 1500 km/h (2/3 vitesse du son) H₂(93%)_, He (7%) gazeux :18 000 km Continuum de phase gazeuse à phase fluide	Nuages méthane T haute atmosphère: 50 K H₂, He (15%), CH₄ gazeux: 7500 km	Nuages méthane T haute atmosphère: 60K Couleur bleue par absorption rouge par méthane Vent 2200 km/h Méthane en cristaux vers 1,3 bars et nuage H₂S vers 3 bars H₂, He (25%), CH₄ (> 1%) gazeux : 7500 km T <2500 K,200 000 bar
Océans	H₂(90%)_, He (10%) 12 000 km de H et He liquide Fond: densité =1,1 11 000K et 2 millions de bars	H₂(93%),He (7%) 12 000 km de H et He liquide Fond: densité =1,1 8000K et 2 millions de bars	Océan ionique de 12000 km H₂0⁺, NH₄⁺, OH^- Fond 7 000K et 6 millions de bars	Océan ionique de 12000 km H₂0⁺, NH₄⁺, OH^- Fond: 7 000K et 6 millions de bars Lors du franchissement seuil T= 3000K et P= 500 000 bars cracking méthane, formation et chute carbone pur
Croûte	Couche de 36000 km d'Hélium et surtout de H métallique au-dessous de 2 10⁶ bars: cristal semi-liquide de protons et nuage d’électrons conducteur Température élevée: He miscible dans H métallique liquide densité =4 Fond 30000 K et 45 millions de bars	1^ère couche de 4000 km de H métallique; température assez basse pour He non miscible, forme goutte d'hélium dans H métallique solide (cohérent avec -3% He atmosphère par rapport à Jupiter) Couche principale de 12 000 km H métallique liquide et He non miscible Fond 14000 K et 10 millions de bars	Non applicable	Non applicable
Manteau	Inexistant: pas de mouvement convectif ou strates de pression	Inexistant: pas de mouvement convectif ou strates de pression	Inexistant: pas de mouvement convectif ou strates de pression	Inexistant: pas de mouvement convectif ou strates de pression
Noyau	Graine de 14000 km Fe/Si + glaces H₂0⁺, NH₃, CH₄ (jusqu’à 100 millions de bars) Densité = 15 20 à 30 masses terrestres	Graine de 15000 km Fe/Si + glaces Densité = 5 10 à 20 masses terrestres	Graine de 7500 km Fe/Si 7000 K Jusqu'à 20 millions de bars	Graine de 7500 km « fer/silicates » 7000 K

2.4.3 Les satellites des planètes joviennes

2.4.3.1 Les satellites de Jupiter

4 paramètres:

a - Le demi axe principal moyen

Période - Période de rotation autour de l'astre central

H - Magnitude visuelle absolue

Le diamètre

Jupiter Satellite Data

Nom a (km) Période (jours) H (mag) Diamètre (km)

Small Inner Regulars and Rings*

XVI Metis 128100 0.30 17.5 44

XV Adrastea 128900 0.30 18.7 16

V Amalthea 181400 0.50 14.1 168

XIV Thebe 221900 0.68 16.0 98

Galileans*

I Io 421800 1,77 5.0 3643

II Europa 671100 3,55 5.3 3122

III Ganymede 1070400 7,16 4.6 5262

IV Callisto 1882700 16.69 5.7 4821

Themisto Prograde Irregular Group#

XVIII Themisto S/2000 J1 7507000 130.0 21.0 14.4 9

Himalia Prograde Irregular Group#

XIII Leda 11165000 20.2 13.5 18

VI Himalia 11461000 14.8 8.1 184

X Lysithea 11717000 18.2 11.7 38

VII Elara 11741000 16.6 10.0 78

S/2000 J11 12555000 22.4 16.1 4

Retrograde Irregular Groups# Ananke Retrograde Irregular Group#

XXXIV Euporie S/2001 J10 19302000 23.1 16.5 2

XXXV Orthosie S/2001 J9 20721000 23.1 16.5 2

XXXIII Euanthe S/2001 J7 20799000 22.8 16.2 3

XXIX Thyone S/2001 J2 20940000 22.3 15.7 4

XXII Harpalyke S/2000 J5 21105000 22.2 15.2 4

XXX Hermippe S/2001 J3 21131000 22.1 15.5 4

XXVII Praxidike S/2000 J7 21147000 21.2 15.0 7

XXIV Iocaste S/2000 J3 21269000 21.8 14. 5 5

XII Ananke 21276000 18.9 12.2 28

Carme Retrograde Irregular Group#

S/2002 J1 22931000 22.8 16.4 3

XXXVIII Pasithee S/2001 J6 23096000 23.2 16.6 2

XXI Chaldene S/2000 J10 23179000 22.5 15.7 4

XXXVII Kale S/2001 J8 23217000 23.0 16.4 2

XXVI Isonoe S/2000 J6 23217000 22.5 15.9 4

XXXI Aitne S/2001 J11 23231000 22.7 16.1 3

XXV Erinome S/2000 J4 23279000 22.8 16.0 3

XX Taygete S/2000 J9 23360000 21.9 15.4 5

XI Carme 23404000 17.9 11.3 46

XXIII Kalyke S/2000 J2 23583000 21.8 15.3 5

Pasiphae Retrograde Irregular Group#

XXXII Eurydome S/2001 J4 22865000 22.7 16.1 3

XXVIII Autonoe S/2001 J1 23039000 22.0 15.4 4

XXXVI Sponde S/2001 J5 23487000 23.0 16.4 2

VIII Pasiphae 23624000 16.9 10.3 58

XIX Megaclite S/2000 J8 23806000 21.7 15.0 6

IX Sinope 23939000 18.3 11.6 38

XVII Callirrhoe S/1999 J1 24102000 20.8 14.2 7

Les nouveaux satellites de Jupiter satellites découverts en 2003. Les orbites sont préliminaires et peuvent dépendre de futures observations .

S/2003 J1 24557295 22.6 15.0 4

S/2003 J2 28570410 23.2 16.6 2

S/2003 J3 18339885 23.4 16.9 2

S/2003 J4 23257920 23.0 16.4 2

S/2003 J5 24084180 22.4 15.6 4

S/2003 J6 20979105 22.6 16.0 4

S/2003 J7 23807655 22.5 15.8 4

S/2003 J8 24514095 22.8 15.9 3

S/2003 J9 22441680 23.7 17.2 1

S/2003 J10 24249600 23.6 16.7 2

S/2003 J11 22395390 23.7 16.8 2

S/2003 J12 19002480 23.9 17.2 1

S/2003 J13 24000000 23.2 16.2 2

S/2003 J14 25000000 23.6 16.7 2

S/2003 J15 22000000 23.5 16.8 2

S/2003 J16 21000000 23.3 16.3 2

S/2003 J17 22000000 23.4 16.5 2

S/2003 J18 20700000 23.4 16.5 2

S/2003 J19 22800000 23.7 16.7 2

S/2003 J20 17100000 23.0 15.6 3

S/2003 J21 20600000 23.3 16.3 2

S/2003 J22 20700000 23.5 16.4 2

S/2003 J23 24055500 23.6 16.7 2

2.4.3.2 Les satellites de Saturne

Saturn Satellite Data

Nom a (km) Période (jours) H (mag) Diamètre (km) __________________________________________________________________________________________________ Regular Satellites

Start of Inner most Ring (D) 66000

XVIII Pan S/1981 S3 133600 .575 19 20

XV Atlas S/1980 S28 137700 0.602 18.5 32

VI Prometheus S/1980 S27 139400 0.613 15.5 100

XVII Pandora S/1980 S26 141700 0.629 16 84

XI Epimetheus S/1980 S3 151400 0.69 15 119

X Janus S/1980 S1 151500 0.70 14 178

I Mimas 185600 0.94 12.5 397

II Enceladus 238100 1.37 11.5 499

XIII Telesto S/1980 S13 294700 1.89 18 24

III Tethys 294700 1.89 10 1060

XIV Calypso S/1980 S25 294700 1.89 18.5 19

IV Dione 377400 2.74 10 1118

XII Helene S/1980 S6 377400 2.74 18 32

End of Outer most Ring (E) 480000

V Rhea 527100 4.518 9 1528

VI Titan 1221900 15.95 8 5150

VII Hyperion 1464100 21.28 14 266

VIII Iapetus 3560800 79.33 10.5 1436

Irregular Groups

XXIV Kiviuq S/2000 S5 11365000 449.2 22.0 16

XXII Ijiraq S/2000 S6 11440000 451.5 22.6 12

IX Phoebe 12944300 548.2 16 120

XX Paaliaq S/2000 S2 15199000 686.9 21.3 22

XXVII Skadi S/2000 S8 15647000 728.9 23.6 8

XXVI Albiorix S/2000 S11 16404000 783.5 20.5 32

XXVIII Erriapo S/2000 S10 17616000 871.9 23.0 10

XXIX Siarnaq S/2000 S3 18160000 893.1 20.1 40

XXI Tarvos S/2000 S4 18247000 925.6 22.1 15

XXV Mundilfari S/2000 S9 18709000 951.4 23.8 7

S/2003 S1 18719000 956.2 24.0 7

XXIII Suttung S/2000 S12 19463000 1016.3 23.9 7

XXX Thrym S/2000 S7 20382000 1086.9 23.9 7

XIX Ymir S/2000 S1 23096000 1312.4 21.7 18

2.4.3.3 Les satellites d'Uranus

Uranus Satellite Data

Nom a (km) Période (jours) H (mag) Diamètre (km)

Regular Satellites

VI Cordelia S/1986 U7 49800 0.335 23.1 40

VII Ophelia S/1986 U8 53800 0.376 22.8 42

VIII Bianca S/1986 U9 59200 0.435 22.0 51

IX Cressida S/1986 U3 61800 0.464 21.1 80

X Desdemona S/1986 U6 62700 0.474 21.5 64

XI Juliet S/1986 U2 64400 0.493 20.6 93

XII Portia S/1986 U1 66100 0.513 19.9 135

XIII Rosalind S/1980 S6 69900 0.558 21.3 72

S/2003 U2 74800 0.000 26 10

XIV Belinda S/1986 U5 75300 0.624 21.0 80

S/1986 U10 76420 0.638 24.0 20

XV Puck S/1985 U1 86000 0.762 19.2 162

S/2003 U1 97734 0.000 26 10

V Miranda 129900 1.41 15.3 471

I Ariel 190900 2.52 13.2 1158

II Umbriel 266000 4.14 14.0 1169

III Titania 436300 8.71 13.0 1578

IV Oberon 583500 13.46 13.2 1522

Irregular Groups

S/2001 U3 4276000 266.6 25.0 12

XVI Caliban S/1997 U1 7231000 579.7 22.4 98

XX Stephano S/1999 U2 8004000 677.4 24.1 20

XXI Trinculo S/2001 U1 8504000 759.0 25.4 10

XVII Sycorax S/1997 U2 12179000 1288.3 20.8 190

S/2003 U3 14345000 1694.8 25.2 11

XVIII Prospero S/1999 U3 16256000 1977.3 23.2 30

XIX Setebos S/1999 U1 17418000 2234.8 23.3 30

S/2001 U2 20901000 2823.4 25.1 12

2.4.3.4 Les satellites de Neptune

Neptune Satellite Data

Nom a (km) Période H (mag) Diamètre (km) Densité Période Rotationnelle

Regular Satellites Orbitale (en jours)

III Naiad S/1989 N6 48200 0.294 24.1 58

IV Thalassa S/1989 N5 50100 0.311 23.4 80

V Despina S/1989 N3 52500 0.335 22.0 148

VI Galatea S/1989 N4 62000 0.429 22.0 158

VII Larissa S/1989 N2 73500 0.555 21.5 192

VII Proteus S/1989 N1 117600 1.122 20.0 416

Irregular Groups

I Triton 354800 -5.88 13.47 2706 2,06 -5.88

II Nereid 5513400 360.1 19.2 340

S/2002 N1 15686000 1874.8 24.5 60

S/2002 N2 22337190 2925.6 25.5 38

S/2002 N3 22613200 2980.4 25.5 38

S/2003 N1 46738000 9136.1 25.5 38

S/2002 N4 47279670 9007.1 24.6 60

2.4.3.5 Les satellites de Pluton

Pluton Satellite Data

Nom a (km) Orbital Période (jours) H (mag) Diamètre (km) Density Rotational period

Regular Satellites

Charon 19571 6,387 16,8 1207 1,65 6,387

Nix (ou Nyx) 48675 24,856 23,4 ~100 ? ?
Hydra 64780 38,2 23,1 ~150 ? ?

2.5 Les planètes mineures

2.5.1 Introduction

2.5.1.1 Les principes généraux

Rappel :

Sur les orbites elliptiques des corps , l'axe principale relie le point le plus proche et le point le plus loin du foyer de l'ellipse.

Le point le plus près du Soleil est le périhélie, le point le plus loin l'aphélie.

L'unité astronomie ou 1 U.A. (la valeur 1 est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil = 149,5 millions de kilomètres).

L'orbite terrestre est situé par rapport au Soleil entre 0,983 U.A. (l'aphélie) et 1,017 U.A. (le périhélie).

<>On distingue les catégories suivantes d'astéroïdes suivant leur position dans le système solaire:

La ceinture principale (Main Belt): située entre Mars et Jupiter entre 2 à 4 U.A du Soleil.

Ils sont divisés en sous-groupes du noms de l'objet principal Hungarias, Floras, Phocaea, Koronis, Eos, Themis, Cybeles and Hildas .

A l'intérieur de cette ceinture il existe des régions vides appelé trous de Kirkwood (Kirkwood gaps). Ces zones correspondent à des résonances dispersives avec Jupiter, à l'opposé des résonances qui regroupent les astéroïdes.

Les astéroïdes qui s'approchent de la Terre (Near-Earth Asteroids ou NEAs):

les Atens: leur demi axe principal est inférieur à 1,0 UA et l'aphélie est supérieur 0.983 UA;
les Apollos: leur demi axe principal est plus grand que 1.0 UA et le périhélie est à moins de 1.017 UA
les Amors: leur périhélie est situé entre 1.017 and 1.3 UA;
les IEOs (interieur to Earth Objects) ou Apoheles: leur périhélie est inférieur à 0,983UA.

Les astéroïdes Troyens: Ces objets sont situés sur l'orbite d'une planète (Mars, Jupiter,Neptune) en résonance avec le Soleil et la planète principale dans deux zones stables dits points de Lagrange L4 et L5 espacés de 60° de part et d'autre de la planète.

Les Centaures dont le périhélie est en général au-delà de l'orbite de Jupiter et le demi axe principal à l'intérieur de l'orbite de Neptune.

Les Transneptuniens ont le demi axe principal à l'extérieur de l'orbite de Neptune, en général en résonance avec Neptune et dont le périhélie est à l'intérieur de l'orbite de Neptune.

<>Il existe aussi des catégories géologiques:
les types C qui incluent plus de 75% des astéroïdes connus C-type. Ils ont très sombres (albedo ~ 0,03) similaires aux météorites chondrites carbonées; presque de même composition que le Soleil à l'exception des composants volatils (hydrogène, hélium...) manquants
Les types S 17%: relativelement brillant ( albedo de 0,10 à 0,22); metalliques nickel-fer métallique mélangée à des silicates fer-magnésium;
Les types M-type, couvrant preque tous le reste: brillant (albedo 0,10 à 0,18); pur nickel-fer.
Il y a également environ une douzaine de types rares.

2.5.1.2 Les catégories détaillées

<>En mars 2004, le nombre d'objet était le suivant
2707 NEA
923 objects distants
143 autres objets (instables ou à l'orbite très excentriques)
Plus précisément
212 Atens
1291 Apollos
1204 Amors
149 Centaures et objets du disque dispersé par Neptune
774 transneptunians

Les 35000 premiers astéroides sont définitivement référencés (site du Minor Planet Center) au 15/03/04

120513 autres astéroides (hors les 35000 numérotés) sont référencés dans le catalogue MPCORB (Minor Planet Circular edited monthly) au 17/02/02 (et au-delà 194698 orbites au 21/08/02)

477 472 astéroides non-reférencés ne se trouvent que sur les listes annexes du site Web du MPC

156005 objets particuliers nouveaux ont été référencés postérieurement au 28/04/02 de 2002 AAx à 2002 HZxx dans la base mise à jour journellement Minor Planet Electronics Circulars.

Il existe un reliquat de 13 corps : NEA probables (ou Near Earth Approach pour corps frolant ou traversant l'orbite terrestre) datant d'avant 1990 ainsi que le possible Apohele (interne à l'orbite de la Terre) 1998 DK36

Source des catégories (minor Planet Center)

Les groupes sont nommés d'après le premier astéroïde de la catégorie, excepté pour les satellites Troyens et les groupes plus distants.

Il n'est pas impossible que certains sous-groupes s'avèrent vides, suite à des observations ultérieures.

2.5.2 Les satellites internes

2.5.2.1 Les satellites internes à Mercure

Vulcanoids: aphélie < 0,4.

Bande d'astéroïdes hypothétiques à l'intérieur de l'orbite de Mercure. Nommés d'après le dieu romain du feu.

Vide pour le moment.

2.5.2.1 Les satellites internes à Vénus

Aucun corps connu

2.5.3 Les satellites coorbitaux

Ces satellites orbitent avec la même période que la planête principale mais leur orbite souvent excentrique et loin des poles de stabilité L4 et L5 ne les assimile pas à des Troyens.

2.5.3.1 Les coorbitaux de Vénus

1989 VA

4660 Nereus

2.5.3.2 Les coorbitaux de La Terre

1986 TO (ou 3753 Cruithne)

1993 WD (ou 10563 Idhdubar)

3362 Khufu

1994 TF2

2002 AA29 (périodiquement tous les 3000 ans il devient pour une cinquantaine d'année un quasi satellite de la Terre)

2.5.3.3 Les coorbitaux de Mars

Aucun corps connu

2.5.4 Les astéroïdes proches de la Terre

Ces objets traversent plusieurs orbites tel 1998 QS52 (diamètre entre 5 et 9 km) qui traverse toutes les orbites de Mercure à Jupiter. En 1990 il est passé à 0,00004 AU de la position de la Terre qui se situait à ce moment à 3 UA.

En particulier tous les Near Earth Object font partie de cette catégorie.

Notons a l'aphélie, le point de l'orbite le plus loin du Soleil

Notons q le périhélie, le point de l'orbite le plus proche du Soleil.

Apoheles: aphélie < 0,983 UA (orbite totalement à l'intérieur de celle de la Terre). Autres nom proposés IEOs (Inner-Earth Objects) et Anons ("Anonyme"). Nommés d'après le terme hawaïen pour "Orbite"", prononcé "ah-poe-hay-lay".

Catégorie hypothétique mais on peut s'attendre de temps en temps à ce que la Terre ralentisse un NEA qui serait alors perturbé par Venus, et finirait à l'intérieur de notre orbite.

1 seul corps connu pour ce groupe: 1998 DK₃₆.

Arjuna: défini approximativement comme orbite semblable à celle de la Terre, donc aphélie proche de 1 , faible excentricité et faible inclinaison. D'après cette définition, les objets de ce groupe pourraient être les Apoheles, Amors,Apollos et Atens

Atens: 0,983 < a < 1 Astéroïdes internes à l'orbite terrestre mais pouvant croiser son orbite.

Apollos: a > 1 et q < 1.017. L'orbite de ces astéroïdes est totalement dans les limites de l'orbite terrestre.

Amors: 1.017 < q < 1.3 (l'orbite terrestre forme un ellipsoïde avec un grand axe et un petit axe). Ces astéroïdes

sont complètement à l'extérieur de l'orbite terrestre mais avec un périhélie < 1,3. Perturbés , ils pourraient croiser l'orbite terrestre.

2.5.5 Les cross -orbitaux

2.5.5.1 Les cross-orbitaux de la Terre

Apollos: q < 1.017 mais a > 1 . Ces astéroïdes croisent l'orbite terrestre.

2.5.5.2 Les cross -orbitaux de Mars

q < 1.52 et aphélie > 1.52, car l'aphélie de Mars est à 1,52; puisque le périhélie de Mars est q=1,666. Seuls les astéroïdes de périhélie q < 1.666 sont parfois sélectionnés comme "Mars-crosser".

2.5.5.3 Les Damocloïdes ":

Ce groupe dit groupe du nuage de Oort est nommé d'après l'objet prototype (5335) Damocles. Ces objets se seraient extrait du nuage de Oort car ils ont quelque fois une forte inclinaison voire une orbite retrograde. Leur aphélie dépasse généralement l'orbite d'Uranus mais leur périphélie est à l'intérieur de l'orbite de Mars.

Nom H (magnitude) a (aphélie) e (eccentricité) i(inclinaison) q (périhélie) Période

(5335) Damocles 13.3 11.8 0.87 62.1 1.57 40.7

1996 PW 14.0 268.2 0.99 29.8 2.54 4390

1997 MD10 16.0 26.6 0.94 59.1 1.54 137

1998 QJ1 16.7 11.3 0.81 23.5 2.11 37.9

1998 WU24 15.0 15.2 0.91 42.6 1.42 59.4

(20461) Dioretsa 13.8 23.8 0.90 160.4 2.39 116

1999 LE31 12.4 8.13 0.47 151.9 4.31 23.2

(15504) 1999 RG33 12.1 9.39 0.77 34.9 2.14 28.8

1999 XS35 17.3 18.0 0.95 19.5 0.95 76.1

2000 AB229 14.0 53.0 0.96 68.7 2.30 386

2000 DG8 12.8 10.8 0.79 129.4 2.23 35.5

2000 HE46 14.6 23.6 0.90 158.4 2.36 115

2000 KP65 11.0 88.5 0.96 45.6 3.27 833

(65407) 2001 QF6 15.0 7.22 0.69 24.3 2.24 19.4

2002 RP120 12.3 56.1 0.96 119.1 2.47 420

2003 UY283 15.3 33.6 0.90 18.9 3.51 195

2004 DZ61 15.5 45.14 0.96 66.8 2.01 303

2.5.6 La ceinture d'astéroïdes Cisjovienne

Le 1er Janvier 1801, Cères fut découverte. Il s'agit du plus gros objet de la ceinture d’astéroïdes qui sépare la zone des planètes telluriques des planètes joviennes. La masse totale est inférieure à celle de la Lune.

C’est une zone où l’influence respective de Mars et de Jupiter a empêché la formation d’une planète.

Des centaines de milliers d'astéroïdes ont été découverts et une désignation leur a été assignée. Des milliers sont découverts chaque année. 26 astéroïdes dont la taille est supérieure à 200 km sont donc de forme relativement sphériques. On estime à 99% la probabilité que tous les objets de plus de 100 km ont déjà été repertoriés.

On parle de résonance orbitales quand les périodes de rotations autour du Soleil de Jupiter et de l'astéroïde forment un rapport n/p avec n et p entiers.

En général les différents groupes suivants correspondent à des résonances orbitales différentes avec Jupiter mais certaines distinctions suivantes sont arbitraires car ce n'est pas systématiquement le cas.

a est l'aphélie

e l'excentricité (le rapport périhélie/aphélie)

i l'inclinaison de l'orbite sur l'écliptique (plan dans lequel le Soleil semble se déplacer vu de la Terre).

a = 1.9 (2:9 resonance)

a = 2.06 (1:4 resonance)

a = 2.25 (2:7 resonance)

a = 2.5 (1:3 resonance)

a = 2.706 (3:8 resonance)

a = 2.82 (2:5 resonance)

a = 3.27 (1:2 resonance)

a = 3.7 (3:5 resonance)

Hungarias: 1.78-2.00 U.A., e < 0,18, 16 < i < 34. A l'intérieur de la ceinture principale juste à l'extérieur de Mars objects de forte inclinaison, tel que (15964) Billgray. Probablement attiré par la résonance 2:9

Phocaeas: 2.25-2.50 U.A., e > 0,1, 18 < i < 32. (La base MPC fusionne cette catégorie avec les Hungarias. La division est effective car a=2,06 correspond à une résonance (1:4) avec Jupiter.

Floras: 2.10-2.30 AU , i < 11.

Nysas: 2.41-2.50 AU, e > 0,12, e < 0,21, 1,5 < i < 4,3

Ceinture principale I (Main Belt I): 2,30 -2,50 U.A, i < 18.

Ce qui serait dans la ceinture principal e intérieur mais ne faisant pas partie des divisions Nysa ou Flora.

La borne a=2,3 U.A est arbitraire car sans signification physique.

Alinda: a = 2.50 U.A., 0,4 < e < 0,65 (approximativement)

Ces objets sont en résonance 1/3 avec Jupiter. Un objet qui entrerait dans cette résonance voit son excentricité augmenté jusqu'à ce que le croisement avec la Terre ou Mars brise la résonance.

Des Alindas, tel que (4179) Toutatis, ont des périhélies très proches de la Terre .

Pallas: 2.5-2.82 UA, 33 < i < 38.

Marias: 2.5-2.706 UA, 12 < i < 17.

Main Belt II: 2.5-2.706 UA, i < 33.

Main Belt IIb: 2,706-2,82 UA, i < 33.

Koronis: 2,83-2,91 U.A., e < 0,11, i < 3,5.

Eos: 2,99-3,03 U.A. 0,01 < e < 0,13, 8 < i < 12. Eos, Koronis et Themis sont des familles, dérivées d'un objet commun initial.

Main Belt IIIa: 2,82-3,03 UA, e < 0,35, i < 30.

Themis: 3,08-3,24 UA, 0,09 < e < 0,22, i < 3.

Griqua: 3,10-3,27 UA, e > 0,35. Résonance stable 1:2 avec Jupiter, avec des orbites de fortes inclinaisons. Groupe de 5 à 10 actuellement sont les plus importants sont h (1362) Griqua et (8373) Stephengould.

Main Belt IIIb: 3,03-3,27 UA, e < .35, i < 30.

Cybele: 3,27-3,70 UA , e < 0,3, i < 25. Groupe d'objets de résonance 4:7 avec Jupiter.

Hildas: 3,70-4,20 UA , e > 0,07, i < 20. Groupe d'objets de résonance 2:3 avec Jupiter.

Les mouvements des objets de la division Hilda les amènent dans trois aphélie succesives : le point opposé à Jupiter le point des Tryens de Jupiter L4 et le point opposé L5.

Thule: seulement un objet recensé (279) Thule, en résonance 3:4 avec Jupiter.

De 4,05 à 5 UA , entre Hildas and les Troyens de Jupiter , une zone est balayée par Jupiter (il ne demeure que Thule et 5 autres objets instables.

2.5.7 Les astéroïdes troyens

2.5.7.1 Les troyens de Mercure

Aucun corps connu

2.5.7.2 Les troyens de Vénus

Aucun corps connu

2.5.7.3 Les troyens de la Terre

Il s'agit des objets aux points stables de Lagrange L4 et L5 symétrique par rapport à la Terre et formant un triangle équilatéral avec le Soleil et la Terre.

Aucun objet trouvé. Ce serait les objets les plus accessibles après la Lune avec une énergie minimale pour en ramener des matériaux.

2.5.7.4 Les troyens de Mars

5261 Eureka position L5 diamètre 2 km Densité 3,94 g/cm3

1998 VF31 en L5.

1999 UJ7 en L4.

2001 DH₄₇en L5.

2001 FG₂₄ en L5.

2001 FR₁₂₇en L5.

2.5.7.5 Les troyens de Jupiter

Troyens: 5,05 -5,4 UA

Cette catégorie, dont tous les corps sont inférieur à 300 km, est formée de deux groupes un peu dispersés autour des points de Lagrange idéaux. Les astéroïdes grecs sont 60° en avant de Jupiter en L4 et les troyens 60° en arrière en L5. Les objets sont nommés suivants leur catégories historique à l'exception de (617) Patroclus dans le noeud Troyen node et (624) Hector dans le noeud Grec.

On recensait, en Mars 2004, 1018 objets en L4 et 626 objet en L5.

2.5.7.6 Les troyens de Saturne

Troyens de Saturne : objets instables du fait de Jupiter

Pas de troyens recensés

Mais au niveau des satellites

Par rapport au satellite Tethys, Telesto et Calypso tournent sur la même orbite

Telesto en avant de 60° est sur le point L4 et Calypso en arrière de 60° est en L5

Par rapport au satellite Dione, Helene tourne sur la même orbite

Helene en avant de 60° est sur le point L4

2.5.7.7 Les troyens d'Uranus

1 seul corps recensé: 2002 GO9

objets instables du fait de Jupiter

2.5.7.8 Les troyens de Neptune

1 objet repertorié: 2001 QR322 en L4 (60° en amont de Neptune) à une distance moyenne du soleil de 30,12 UA et de diamètre de l'ordre de 230 km.

2.5.6 Les centaures

Les Centaures sont donc en général entre Jupiter et Neptune. Leur distance varie de 5,4 à 30 U.A.

Ce sont des objets transneptuniens qui se sont rapprochés du fait de leur rencontre avec les planètes géantes.

Typiquement 2060 Chiron (aka 95 P/Chiron) qui orbite entre Saturne et Uranus est maintenant classifié comme une comète (de dimension exceptionnelle).

Mais avec des exceptions comme 5335 Damocles qui orbite entre Mars et Uranus

5145 Pholus entre Saturne et au-delà de Neptune .

Il y a en a probablement beaucoup plus mais leurs orbites qui traversent celles d'une ou plusieurs planètes principales sont considérées comme instable sur le long terme.

Leur composition est plus proche de celle des comètes ou des objets transneptuniens que des astéroïdes de la ceinture principale.

2.5.7 La ceinture transneptunienne

2.5.7.1 Généralités

La zone transneptunienne, dénommée fréquemment ceinture de Kuiper, est composée de comètes à courte période et de petits corps rocheux dont les orbites possèdent le plus souvent une inclinaison et une excentricité importante. Les Objets transneptunienssont ditsTrans-Neptunian Objects (TNOs) ou KBO (Kuiper-Belt Object) ou EKO (Edgeworth-Kuiper Object.). Leur aphélie est supérieure à 30 U.A.

Pluton constitue le plus important de ces objets avec Charon son satellite et Triton le principal satellite de Neptune, probablement capturé.

De 1992 à 2004 , quelques 800 objets ont été repertoriés dans la ceinture transneptunienne et on estime à 70 000 le nombre d'objet de plus de 100 km entre 30 et 50 U.A.

La découverture d'objets dont l'aphélie se situe aux environs de 1000 UA, donc bien au-delà de la ceinture de Kuiper, introduit l'hypothèse d'un anneau à excentricité réduite interne au nuage sphérique de Oort.

On estime que la plupart des comètes à courte période aurait leur source dans une collision au sein de la ceinture des objets transneptuniens.

La fraction assez élevée d'objet binaires de masses comparables dans cette ceinture serait due à des transferts gravitationnels entre deux corps de masses différentes; un troisième corps de masse proche du plus massif éjecterait le corps le plus léger et s'associerait étroitement avec le plus massif sur une orbite extrèmement elliptique.

2.5.7.2 -les objets résonants avec Neptune : les Plutinos et Hyperplutinos

Les Plutinos: objets en résonance 2:3 avec Neptune comme Pluto. Leur périhélie tend à être proche de l'orbite de Neptune dans dans ce cas , Neptune est toujours à 90° en avant ou e narrière de l'objet et il n'y a pas de possibillié de collision.

Par ailleurs la base MPC définit tout objet 39 < a < 40.5 comme étant un Plutino.

Les "Hyperplutinos": Terme générique regroupant les objets en résonance avec Neptune autres que 2:3 (les Plutinos) ou différents de 1:1 (troyens de Neptune).

La base MPEC mentionne les objets en résonance:

- 2:1 baptisé "Twotinos" (à peu près a=48 et e=0.37).

- 2:5 (a=55), appelé "two-and-a-half-inos" ou "tweenos".

- 4:5

- 4:7

- 3:5

- 3:4 (un peu semblable au satellite de Saturne Hyperion en résonance 3:4 avec Titan donc appelable par similarité "Hyperinos ou Hyperioninos")

2.5.7.3 les objets non résonants : les Cubewanos

- les Cubewanos ou KBO classiques qui constituent deux tiers des objets de trajectoires non couplées à Neptune car leur demi-axe se situe entre 41 et 46 UA et dont les orbites assez circulaires (ellipticité de 0,1)
40.5 <a <47.0 UA, Objets sur des orbites non resonantes avec Neptune et non dispersées .

Cubewano du nom du premier TNO trouvé 1992 QB1 qui n'étant pas un Plutino a été appelé QB1-O.

2.5.7.4 les Objets du disque dispersés ou Scattered-Disk Objects (SDOs).

Il existe une distinction entre:
- les Scattered-Near objects (dispersé par Neptune) par exemple Eris. Ces objets ont généralement de larges orbites jusqu'à plusieurs centaines de U.A. Une excentricité probablement due à Neptune dont le périhélie se situe dans la zone orbitale de Neptune entre 34 à 36 UA, avec une dispersion étendue sur une longue période. Leur ellipticité est élevée (~0,6) et ils sont fortement inclinés (~25°) par rapport au plan de l'eccliptique.
- les Scattered-Extended objects par exemple Sedna
Dans ce cas la dispersion peut atteindre le millier d'U.A.

2.5.8 Les explorations

Voir aussi http://www.if.ufrgs.br/ast/solar/craft2.htm#pluto

Nom de la sonde	Corps survolé	Mise en orbite	Contact direct	Récupération d'échantillon
ICE	Comète Giacobini-Zinner
Giotto	Comète Halley
Giotto	Comète Grigg-Skellerup
Galileo	Asteroïdes Gaspra and Ida
NEAR-Shoemaker	asteroïde Mathilde	Eros	Eros
DS-1	asteroïde Braille et Comète Borrelly
Stardust	asteroïde Annefrank et Comète Wild 2			Wild2
Hayabusa (MUSES-C)				2007 asteroid Itokawa
Rosetta		2014 Comet Churyumov-Gerasmenko	2014 Comet Churyumov-Gerasmenko
Deep Impact			2005 Comet Tempel 1
Dawn		2010-20 asteroids Vesta and Ceres.

2.6 Détermination de la taille probable de la plus grosse planète mineure (ou planète X)

Considérons le résultat à une date donnée (03/04/04) des observations

1 corps unique (diamètre maximal observé) de plus de 2300 km de diamètre: Pluton

4 corps de 1000 km à 2000 km

10 corps de 750 km à 1000 km

44 corps de 500 km à 750 km

Ceci permet de vérifier la loi physique la plus simple de variation du nombre d'objet est soumis à une loi en 1/(Diamètre)³

Considérant la population estimée de 31000 objets de 50 à 1000 km (cf astrophysical 529 01 feb 2000: population of the scattered kuiper belt).

On en déduit une taille d'objet unique probable de 5285 km.

Vériifions si cette loi est cohérente avec le besoin de formation des comètes de courte période, objet provenant de la ceinture des trans neptuniens perturbé par les planètes géantes dans un plan relativement proche de l'écliptique .

Le nombre d'objet de 1 à 10 km calculé d'environ 8,28 millioards correspond effectivement au besoin d'environ 1 milliards d'objets (cf Duncan & Levison 1997).

2.7 Le nuage de Oort

Puis nous quittons l’écliptique pour le nuage de Oort.

Le nuage de Oort a été constitué par les planètes géantes qui ont éjecté des comètes à courte période vers l’extérieur du système solaire. La masse de ce nuage encore reliée gravitationnellement au Soleil est de plusieurs fois la Terre mais la masse éjectée vers l’espace interstellaire est de plusieurs centaines de fois la Terre (ou plusieurs Jupiter). On estime que les orbites hyperboliques ou quasiment paraboliques des comètes provoquent un croisement avec la trajectoire d’une des planètes Telluriques dans un cas sur un million.

Dans le cas de l’absorption d’une comète par une planète, on parle d’accrétion hétérogène (postérieure à l’accrétion homogène de planétisimaux de compositions proches car situés sur une même orbite autour du Soleil).

On estime que la couche déposée sur la Terre est de 60 kilomètres de chondrites ordinaires, 6 km de chondrite carbonée (qui a apporté 75% de l’eau terrestre) et 2 kilomètres de comètes (qui ont apporté les 25% restantes).

Le système solaire possède deux limites:

- la limite du vent solaire

- la limite de l’influence gravitationnelle du soleil.

L’une détermine la zone frontière où le vent solaire choqué par le flux de particules stellaires fini par stopper pour ne plus s’étendre. Cette bulle dite héliopause possède un rayon de 10 à 20 milliards de kilomètres.

L’autre beaucoup plus étendue s’arrête là où l’influence gravitationnelle des étoiles commence à jouer un rôle sensible sur le comportement gravitationnel des corps à la périphérie du système solaire.

En déterminant l’inclinaison et la période des comètes, Oort a déterminé qu’une bulle sphérique centrée sur le soleil et d’un rayon d’environ 10 000 milliards de kilomètres de rayon constitue un réservoir de comètes à longue période différentes des comètes à courte période située dans la ceinture de Kuiper, globalement aligné selon le plan de l’écliptique.

Cette masse cométaire représentant plusieurs fois la masse terrestre.

Considérant son centrage sur le Soleil, les perturbations tangentielles des étoiles proches, bien que très faible (Alpha du Centaure n’a une influence que de 4% et Sirius de 3% par rapport au Soleil à 1 année lumière de distance), ces étoiles finissent par décrocher les comètes qui s’éloignent définitivement ou tombent vers le Soleil. La zone de Oort se dissout donc à 1 année-lumière.

On distingue deux parties dans le nuage de Oort

- le nuage intérieur : extrèmement elliptiques dont le périhélie peuvent varier de 40 à 80 Ua à 1000 UA pour l'aphélie (typiquement l'astéroïde Sedna variant entre 76 et 990 U.A.)

- le nuage exterieur dont les objets sont des corps cométaires qui ne recoupent pas la zone interne du système solaire et qui se dispersent jusqu'à 50 000 UA du Soleil.

3 L’origine du système solaire

3.1 le scénario

Il y a quatre milliards et demi d’années un nuage de gaz et de poussières a subi une contraction probablement sous la poussée d’une explosion de supernovae. Au centre du nuage les réactions thermonucléaires s’enclenchent lorsque la barrière de 6 millions de degrés est atteinte. La pression de rayonnement équilibre alors l’attraction due à la gravitation.

<>Le reste de la nébuleuse se mue progressivement en un disque aplati.
Les disques protoplanétaires sont constitués essentiellement d'hydrogène et d'hélium, et de poussières <> pour un pour cent de leur masse. Ces poussières sont des agrégats d'éléments réfractaires solides à des températures élevées (silicates, magnésium,silicium, soufre et fer) et de glaces (eau, monoxyde et dyoxyde de carbone, méthane).
Ces poussières ont une taille du l'ordredu micromètre. Elles constitueront le matériau de base des planètes.
Dans un premier temps, la poussière sédimente. Soumise comme le gaz à l'attraction de l'étoile et aux collisions avec les autres molécules. La gravité tend à les regrouper dans le plan équatotial mais les collisions entre molécules de gaz tendent à les disperser; le gaz est en suspension de part et d'autre du plan équatorial. En une dizaine de millier d'années une couche de poussières, dont les grains sont de l'ordre du centimètre, se forme dans le plan médian. Mais le passage à des tailles de protoplanètes de l'ordre du kilomètre est problématique. L'hypothèse du grumeau est peu crédible car la différence de vitesse entre le gaz et les poussières induit des turbulences dans la couche de poussières empêchant la densité d'être assez élevée pour provoquer un effondrement gravitationel. Mais le scénario classique par collision nécessite d'être très efficace car tous les objets de l'ordre du mètre tombent vers l'étoile en moins d'un millier d'années du fait du frottement avec les molécules de gaz moins rapides.

Dans la partie interne sous l’influence des forces magnétiques et électrostatiques les poussières s’agglomèrent en bloc de l’ordre d’un mètre. A ce stade la force gravitationnelle agit et du choc des accrétions naîssent les planétisimaux. Les frottements du gaz limite l'excentricité de leur orbite et leur inclinaison par rapport au plan du disque. Dans ces conditions on estime à 100 000 ans la durée nécessaire pour qu'une protoplanète atteigne 1/10 de la masse terrestre, masse d'isolation suffisante pour qu'elle ait fait le vide dans le volume où son attraction est supérieure à celle de l'étoile. Pour qu'une planète de masse terrestre se forme il faut que la croissance se poursuive. Or les perturbations gravitationnelles entre les objets augmentent effectivement l'excentricité provoquant leur collision et leur fusion.

Sous la pression du vent solaire du Soleil en phase active (dite T-Tauri), les gaz de la partie interne sont soufflés. Les planétisimaux qui possèdent des orbites elliptiques fusionnent pour donner des corps gros comme la Lune en orbite circulaire qui se collisionnent ensuite pour former les planètes telluriques.

Au terme d'une centaine de millions d'années, les planètes sont quasiment formées. Néanmoins au moins deux évènements titanesques vont encore se produire:

- l'arrachage probable d'une large fraction de la croûte de Mercure par un corps qui le collisionne, Mercure étant essentiellement aujourd'hui un corps dense et ferreux constitué d'un manteau visqueux de matériaux lourd avec une croûte très réduite.

- la percussion de la Terre selon une incidence rasante par un corps de 10% de sa masse qui va arracher une fraction de la croûte terrestre, formant en 24 heures un anneau de matière légère qui se condensera rapidement en un satellite : la Lune. L'événement remonterait 120 à 130 millions d'années après le début de la formation de la Terre.

Perturbés par la masse de Jupiter, les astéroïdes n’arrivent pas à s’agréger pour former une planète.

Au-delà, les anneaux de gaz de la nébuleuse se sont détachés par instabilité gravitationnelle et se condensent pour former Jupiter et Saturne.

Uranus et Neptune se sont probablement agrégés comme les planètes Telluriques mais leur composition est basée plus sur la glace que sur les roches.
La formation des planètes géantes est soumise aux mêmes types de contrainte que celles des planètes telluriques: le manque de temps pour que le coeur rocheux soit suffisamment massif pour attirer une masse suffisante de comètes, afin que cette masse efficace attire une fraction significative de la masse de la nébuleuse avant que le gaz ne soit dissipé par l'étoile.

Deux effets sont s'opposent: le potentiel gravifique qui attire le gaz et d'autre part l'énergie thermique, dispersant le gaz, provoqué par la chute de planétisimaux sur le coeur rocheux.. Au-delà d'une masse critique, l'énergie des impacts ne suffit plus à disperser le gaz qui s'effondre assez brutalement sur le coeur. L'espace libéré est comblé par du gaz frais et l'accrétion se poursuit jusqu'à l'épuisement ou la dispersion du gaz par l'étoile, éventuellement par la migration du corps planètaire.
La durée de constitution d'une enveloppe massive est le temps nécessaire pour que l'énergie du gaz en contraction gravitationnel soit évacué par rayonnement et par convection (l'énergie doit être évacuée sinon la pression bloquerait la contraction). Pour une planète de la taille de Jupiter il faut une durée entre cent mille et un million d'années.
La masse critique du coeur rocheux d'un planète jovienne étant de l'ordre de 10 à 15 masses terrestres sa formation se fait au-delà de la limite des glaces, située à cinq unités astronomiques pour le soleil, zone au-delà de laquelle les glaces d'eau , d'hydrogène ou de carbone sont à l'état solide.
Mais le gaz protostellaire étant dissipé en quelques millions d'années, comme l'indique l'absence de disque autour d'étoiles plus agées, celà implique une contrainte forte pour la formation de ce coeur massif.
La densité de Jupiter et Saturne indiquent qu'elles sont constituées essentiellment de gaz ce qui n'est pas le cas pour Uranus et Neptune dont le gaz ne représenterait qu'un dizième de leur masse totale.
La durée de formation d'un protoplanète augmente avec l'éloignement car la période révolution des corps augmente. En gestation dans des zones trop externes le réservorir de gaz étant probablement déjà vide lorsqu'elles ont atteint cette masse critique.
Néanmoins la masse du coeur de Saturne étant de l'ordre de 10 masse terrestre pour une masse totale de 95 et surtout Jupiter n'ayant un coeur que de 5 masses terrestres pour un total de 318 masses , les modèles sont très contraint par ces paramètres constatés.

A l'extérieur du système en formation, de petits astres ont pu se former par agrégation de roches et de glaces mais seul Pluton, son satellite Charon et Triton probablement capturé par Neptune sont restés relativement proches, les autres corps (des milliers de diamètre proche de 1000 kilomètres) ont été éjectés vers l’extérieur du système ou se sont formés avec les comètes dans la ceinture de Kuiper.

La perturbation des comètes par les planètes modifie graduellement leurs orbites, les entraînant vers les régions internes. Ce processus engendre les comètes périodiques.

A l’inverse lors de la formation d’Uranus et de Neptune, les comètes perturbées par les planètes ont également alimenté un réservoir externe: le nuage de Oort. Les premières perturbations ont éloigné les comètes, une distance moyenne de 1500 milliards de km formant la région interne du réservoir. Progressivement les bouleversements continuels de la matière galactique repoussent les comètes encore plus loin, jusqu’à des distances de 7 à 20 000 milliards de km formant un immense sphéroïde. Les comètes seraient de 600 à 2000 milliards et la répartition entre les régions internes et externes varieraient dans un rapport 5/1 à 1/1.

L’étude des bombardements météoritiques sur la Lune a conduit à deux révolutions: l’une porte sur la structure du système solaire et l’autre sur la phase d’apparition de la vie.

Que constate t-on ? Un bombardement tardif (700 millions d’années après la formation du système solaire) et une répartition des dimensions qui conduisent à supposer que la Terre a subi statistiquement le bombardement de plusieurs objets jusqu’à 500 km de diamètre dans cette phase aigüe entre -4 et -3,8milliards d’années.

Mais quelle a été la cause de ce bombardement tardif ?

L’effondrement de la nébuleuse primitive a conduit à la formation d’une couche de gaz autour de l’écliptique. Du fait des phénomènes de friction (la viscosité du gaz), ce gaz est turbulent et la couche est épaisse d’environ 10 millions de km autour de l’écliptique. Mais la sédimentation des poussières plus massives et non soumises à des phénomènes de friction se fait dans un mince anneau dans le plan de l’écliptique. Notre compteur est à -4,56 milliards d’années. Cette sédimentation a permis la formation en environ 10 millions d’années de masses rocheuses importantes qui constituent les cœurs rocheux de Jupiter et Saturne mais a une distance 2 fois plus proche du Soleil qu’aujourd’hui. Ces cœurs d’une dizaine de masses terrestres sont suffisamment massifs pour attirer des comètes de glaces environnantes et accréter le gaz de la nébuleuse primitive sur leur orbite quasi- circulaire. Les deux planètes massives émergent et s’approchent de leur valeur actuelle de 300 et 70 masses terrestres. Neptune et Uranus se forme plus tardivement. Leur éloignement ne leur permet pas d’accréter une grande quantité de gaz et la croissance de leur masse ne s’emballe pas. Probablement, suivant les modèles et du fait de sa masse plus importante, Neptune se trouve et Saturne et Uranus.

Au-delà se trouve une masse de l’ordre de 35 masses terrestres sous formes de comètes contre environ 0,1 masses terrestres dans l’actuelle ceinture de Kuiper.

Les cœurs rocheux des planètes telluriques s’agrègent eux plus lentement parmi les matériaux réfractaires soumis à une température d’environ un millier de degrés au début de leur formation. Cette température élevée retarde la formation d’environ 50 millions d’années par rapport à Jupiter et Saturne. Notre compteur est à -4,5 milliards d’années. C’est la percussion d’une vingtaine de planétoïdes massifs pendant les premiers dizaines de millions d’années qui permet la formation des quatre planètes telluriques. La masse qui s’agglomère s’accroît avec l’éloignement mais la présence de Jupiter empêche l’accroissement de la masse de Mars.

Une des planétoïdes percute la Terre avec un angle faible et la croûte arrachée de la Terre va former très rapidement, en moins d’un million d’années, notre satellite naturel.

Un autre planétoïde percute probablement Mercure et réduit fortement l’épaisseur de sa croûte.

La situation se stabilise pendant environ 700 millions d’années.

Mais 700 millions d’années après la naissance du système, autour de -3,85 milliards d’années les périodes des orbites de Jupiter et Saturne rentrent en résonance ½ et commencent à se déformer pour devenir elliptique et s’éloigner du soleil Les changements de trajectoire des deux planètes massives perturbent fortement Neptune qui, éjecté par Saturne, dépasse Uranus et se retrouve en plein milieu de la ceinture cométaire externe.

La très grande majorité des comètes sont éjectées selon des directions quelconques à l’extérieur du système solaire pour former le nuage sphérique de Oort interne et externe qui s’étalent sous forme de milliers de milliards de corps de toutes tailles jusqu’à de l’ordre du millier de kilomètres jusqu’à une distance d’environ 10 000 milliards de kilomètres.

Mais une partie tombent vers l’intérieur du système solaire Jupiter et Saturne s’éloignant attirent à eux une partie importante des corps cométaires.

Et le reliquat provoque l’épisode de bombardement catastrophique notamment sur Terre. On peut estimer grossièrement que le total cumulé des corps cométaires tombé sur Terre aurait formé un objet de l’ordre de 1200 km d’une densité de l’ordre de 2 g/cm³ donc d’une masse de l’ordre de 1/2500 de masse terrestre d’une densité de l’ordre de 5 g/cm³.

Or la zone d’attraction gravitationnelle de la Terre (sa section gravitationnelle efficace) est d’environ 10 fois son diamètre. Considérons que la ceinture de Kuiper initiale se situait à environ 3000 millions de km du Soleil et donc sur une longueur d’orbite d’environ 20 milliards de km. On a donc un rapport 160 000. La masse approximative de la ceinture initiale de Kuiper est donc 1/2500 *160000 =64 masses terrestres. A comparer au chiffre avancé par le modèle de l’ordre de 35 masses terrestres.

Quand Jupiter et Saturne quittent cette résonance au terme de cette transition de 50 millions d’années le compteur est à -3,8 milliards d’années, leurs orbites sont devenues sensiblement elliptiques et elles sont 2 fois plus éloignées qu’initialement. Da la multitude de corps rocheux tombés sur eux, ne subsistent que les quelques satellites externes en orbite pour certains rétrogrades et probablement les astéroïdes troyens situés sur les points stables de Lagrange à 60° de part et d’autre de Jupiter et qui sont les derniers corps qui ont transité par cette zone devenus instables pendant cette période transitoire.

Uranus et surtout Neptune se sont fortement éloignés.

Uranus est désormais à mi-chemin de Saturne et Neptune. C’est Neptune qui va désormais créer des familles de corps dans le reliquat d’objets formant la ceinture de Kuiper et qui fonction de la période orbitale de Neptune sont appelés trans-neptuniens. Comme illustration, Pluton qui avec son rapport 3/2 de période avec Neptune ne se trouve jamais en conjonction même si son orbite recoupe celle de Neptune.

<>On peut également expliquer l'origine de la rotation des planètes; un embryon planétaire est heurté par des planétoïdes plus rapides s’ils ont une orbite externe à la planète (planétoïdes proches de leurs périhélies) et par des planétoïdes plus lents s’ils ont une orbite interne (planétoïdes proches de leur aphélie). Dans le premier cas les planétoïdes viendront relativement par rapport à la planète de derrière et de devant dans le second cas. Leurs effets conjugués engendrent un couple de rotation dans le sens direct (le tire-bouchon s’enfonce); la rotation primordiale est de l’ordre de 10 heures. On constate que cette valeur a été conservée pour Jupiter et Saturne, les corps les plus massifs du système. Mais l’axe et la vitesse de rotation peuvent être sensiblement modifiés par des collisions.

En outre des effets séculaires tels que les marées peuvent considérablement ralentir les rotations planétaires.
Ainsi les durées de rotation de La Terre et Mars sont semblables.
La Terre a subi un ralentissement important du fait du couple qu'exerce la Lune sur la Terre La lune étant toujours en avance par rapport au bourrelet terrestre qu'elle forme et attire. Le ralentissement de même amplitude pour Mars s'expliquerait, en l'absence de satellites massifs, par une perturbation plus grande de son orbite par des astéroïdes , cette perturbation étant aussi à l'origine de sa formation avortée.
Le ralentissement considérable de Mercure est dû à sa proximité du Soleil et qui induit son couplage (3 jours de mercure correspondent à deux rotations autour du Soleil).
Dans le cas de Vénus, le ralentissement considérable est mal expliqué (Vénus a une durée de rotation de 243 jours terrestres). Est ce lié à un évènement cataclysmique lié à son inclinaison exceptionnelle de son axe de rotation par rapport à son plan de rotation de 177° ou à un phénomène d'amortissement lié à une configuration exceptionelle ?Vénus n'aurait -elle pas pu être plus proche du soleil et fortement couplé lors de sa formation ? Même le frottement lié à l'épaisseur de son atmosphère ne peut, et de très loin, expliqué un tel ralentissement.

3.2 La chimie du système solaire

Le système solaire est initialement un vaste amas de gaz de chimie proche de celle du soleil, c’est-à-dire, dominée par l’hydrogène et l’hélium (éléments formés lors de la nucléosynthèse primitive au cours du Big Bang), puis en proportion moindre C, N, O, Si, Fe, Mg ainsi que tous les autres éléments de la classification, dans des proportions que l'on retrouve dans la majorité des étoiles de type solaire.

Ces éléments sont issus du gaz éjecté par des étoiles mourantes et qui ont pollué la nébuleuse protosolaire. Ils ont servi de réacteur nucléaire assurant la fusion des noyaux d’hydrogène et d’hélium. Ce principe d’agglutination des nucléons explique notamment pourquoi les éléments de numéro atomique élevé sont peu abondants : à partir d’une quantité n d’hydrogène, on ne peut former que n/2 noyaux d’hélium, n/16 oxygène, etc....

Par ailleurs, comme ces synthèses se font les unes après les autres, et qu'il faut donc du temps, les éléments les plus lourds ne peuvent se former que dans les étoiles les plus anciennes. Or, toutes les étoiles n’atteignant pas l’âge critique de synthèse d’un élément lourd, la probabilité d’apparition de ces éléments est donc réduite.

Les éléments les plus légers sont donc les plus abondants dans la nébuleuse solaire.
Dans cet amas de gaz, les atomes ne restent pas libres et peuvent s'associer entre eux pour former des molécules. H et O vont former H2O. Si, O et Mg vont former SiO3Mg2 (pyroxène), etc...

Cet amas de gaz, sous l’action de son propre poids, se contracte. Ce faisant, il entre en rotation et s’aplatit pour ne former plus qu’une structure discoïde. En son centre, la pression et la température est maximale : lorsque les réactions nucléaires commenceront, cela donnera le Soleil...

En allant vers la périphérie du nuage, la température et la densité de gaz décroît. Il y a donc un profil radial de température dans le nuage de gaz nébulaire.

Ceci a une conséquence chimique fondamentale :

au cœur du nuage, les températures étant élevées, seuls les éléments et/ou molécules réfractaires se condenseront et deviendront poussières solides (fer, silicates). Les autres éléments et molécules resteront à l’état gazeux.
plus à la périphérie du nuage, les températures sont plus faibles et plus d’éléments ou molécules se condensent (glaces, fer et silicate. La température n'est jamais assez basse pour qu'H et He se condensent.

Il se met donc en place une variation radiale de la chimie des poussières nébulaires, en relation avec le caractère plus ou moins réfractaire des éléments et composés chimiques.

Des expériences de condensation de mélanges gazeux et surtout des calculs thermodynamiques ont permis de se faire une idée précise de la chimie des poussières nébulaires en fonction de la température. Un tableau récapitulatif présente les résultats obtenus :

Températures (°K)	Chimie des condensats
1 600 °K	Condensation des oxydes réfractaires (CaO, Al₂O₃, oxydes de titane, etc.)	Champ du Fer
1 300 °K	Condensation de l’alliage Fer-Nickel	Champ du Fer
1 200 à 490 °K	Condensation de l’enstatite (MgSiO₃, pôle magnésien de l’olivine) et réaction avec FeO pour donner de l’olivine (Fe_xMg_(1-x)SiO₃)	Champ des silicates
1 000 °K	Na réagit avec Al₂O₃ et les silicates pour former Feldspaths et minéraux alcalins
550 à 425 °K	H₂O se combine aux minéraux calciques (formation de trémolite) et à l’olivine (formation de serpentinite)
175 °K	La vapeur d’eau se condense en glace	Champ des glaces
150 °K	NH₃ gazeux réagit avec la glace et forme un hydrate solide (NH₃,H₂O)
120 °K	CH₄ gazeux réagit avec la glace et forme un hydrate solide (CH₄,H₂O)
Moins de 120 °K	Condensation des derniers gaz résiduels (Ar, N2)
Moins de 20°K (existe en laboratoire, pas dans la nature	Condensation de l'H et l'He (n'arrivent jamais dans la nature)

Série de condensation à l’équilibre d’un gaz de composition solaire
A une température donnée (donc à une distance donnée du centre de la nébuleuse),
tout ce qui est au dessous de la température est solide, tout ce qui est en dessus est gazeux.

Dans la partie interne de la nébuleuse solaire ne condensent que des poussières de nature silicaté (75% de silicates et 25 % de fer) de composition proche de celle des chondrites, de la Terre et de toutes les planètes telluriques, poussières qui flottent dans un gaz (H2 + He).
Lorsque l’on s’éloigne du centre du nuage, les minéraux commencent à s’hydrater (incorporation de molécules d’eau dans le réseau cristallin).
A partir d’une limite de 175° K, la vapeur d’eau (ainsi que méthane et amoniac) se condense en glaces. Les silicates et le fer sont toujours présents, mais se couvrent d'un givre glacé; il se forme alors un mélange fer-silicates-glaces dans les proportions 1/4/6. Toutes ces poussières flottent dans H2 +He
De telles observations confortent a posteriori le modèle de condensation du gaz nébulaire...
La chimie des poussières internes du nuage reproduit la chimie chondritique.
La température d’apparition de la glace d’eau correspond à une distance au centre du système solaire d’environ 750.10⁶ km, distance compatible avec la limite entre système tellurique (Mercure, Vénus, Terre, Mars) et système solaire externe (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et leur satellites, Pluton, les comètes etc ).
Ce modèle explique pourquoi Vénus, la Terre et Mars ont une atmosphère : leur position orbitale correspond à un lieu du système solaire où les silicates ont subi une importante hydratation et un fort enrichissement en éléments volatiles (A 150 millions de km du centre [distance Terre-Soleil] commence l’hydratation des silicates. Un peu avant [100 millions de km correspondant à la distance Vénus-Soleil] débute l’hydratation des minéraux calciques).
Une fois que le soleil s’est formé, apparaît le vent solaire : il s’agit d’un flux de particules, issues du soleil, et produites en continu par les réactions nucléaires internes. Ce vent va souffler le gaz nébulaire sans pouvoir toutefois affecter les protoplanètes qui entament leur accrétion. Les petits corps qui découlent de cette agglomération vont alors être concentrés en éléments relativement lourds et rares du gaz nébulaire (Si, Mg…) et appauvris en éléments légers et abondants tels que C, N ou H₂O. Une fois l’accrétion terminée, le dégazage libère les gaz de la roche. Est alors libéré de la vapeur d’eau (les silicates se déshydratent par effet thermique), et un peu de diazote dans les proportions chondritiques. Au cours du dégazage, la faible quantité de matière organique (hydrocarbures) incorporé dans les météorites réagit avec les silicates (oxydation) pour former du dioxyde de carbone gazeux (il y a également libération des atomes d’azote organique et formation du diazote). L’atmosphère formée est alors dominée par la vapeur d’eau et le CO₂, les deux volatiles les mieux fixés dans les poussières silicatées (par hydratation des silicates et incorporation des hydrocarbures).
Ce modèle permet de comprendre la chimie des planètes géantes et la présence de satellites :
Au delà de 750 millions de km du centre du nuage de gaz, la glace d’eau apparaît à partir d’hydrogène et d’oxygène, deux des éléments les plus abondants dans le gaz nébulaire. De ce fait, la glace, en se formant, domine la chimie des poussières (à 60 % constituées de glace). Ces dernières sont riches en ammoniac et hydrocarbures.
Ces poussières s'agglomèrent, forment des gros corps glacés. Ces gros corps glacés, dans un environnement froid où les molécules de gaz vont lentement, aquièrent alors une gravité suffisante pour commencer à retenir l'hydrogène et l'hélium de la nébuleuse. Quatre corps faits de fer, silicate et surtout glaces (les noyaux des futurs Jupiter Saturne, Uranus et neptune) s'entourent d'une énorme masse de gaz, et deviennent de ce fait les 4 planètes géantes.
Dans leur voisinage, les corps glacés sont trop petits pour capturer et retenir H2 et He, et deviennent des satellites de glaces. La grosse masse de ces 4 géantes expulse sur des orbites extérieurs à Neptune tous les corps glacés qui n'ont pas été satellisé. Ainsi sont nés Pluton, les corps de la ceinture de Kuiper, et même les comètes.

Deux satellites de Jupiter sont particuliers : Io, purement ferro-silicatés, et Europe corps ferro-silicaté recouvert de seulement une centaine de km d'H2O. Deux hypothèses peuvent expliquer ces 2 satellites exceptionnels.
1/ En se formant, Jupiter a reproduit dans son voisinage les conditions de hautes pressions et hautes températures que l’on retrouve à proximité du soleil. Dans de telles conditions, il ne se forme uniquement que des poussières silicatées dans les environs du futur Jupiter. Ceci expliquerait entre autres pourquoi Jupiter est entouré d’un cortège de satellites telluriques comme Io puis, dans les parties les plus externes, par un ensemble de satellites de glace, comme Ganymède et Callisto.
2/ Les interactions de marées entre Jupiter et ses 4 satellites produisent sur ces derniers des marées importantes, très fortes sur Io (le satellite le plus proche), et de moins en moins forte avec l'éloignement. Ces marées dégagent de l'énergie qui chauffe le satellite. Très chauffé, Io a perdu toute son eau. Europe, moins chauffé, a presque perdu toute son eau, mais il en reste un peu. Ganymède et Callisto, peu chauffés, on garde l'intégralité de leur glace...
Enfin, ce modèle permet de comprendre la chimie des atmosphères de Titan (atmosphère dense) et de Triton (atmosphère très ténue), les seuls satellites assez gros et froid pour avoir pu garder une atmosphère : Une fois agglomérées en un corps de grande taille, les poussières de glace se dégazent et libèrent les hydrocarbures qu’elles contiennent (les hydrates solides se décomposent sous l’effet de la montée en température). La faible proportion de silicates dans ce type de satellites ne permet pas l’oxydation des hydrocarbures qui atteignent ainsi la surface en restant à l’état réduit. Il n’y a donc pas de CO₂ dans l’atmosphère. Et même s'il y en avait, la température à la surface de Titan (-180°C) empêcherait qu'il soit à l'état gazeux dans l'atmosphère (il serait sous forme de glace carbonique).
A cela s’ajoute la dissociation des hydrates d’ammoniac : NH₃ au cours du dégazage forme du diazote qui vient dominer la chimie de l’atmosphère. Aux températures régnant sur les satellites de glace, l’eau reste à l’état solide et ne participe pas à l’atmosphère.
Enfin, un peu de gaz rares viennent s’ajouter à l’ensemble. L’atmosphère obtenue est alors proche de celle observée à la surface de Titan ou Triton.

<> 4 Le chaos dans le système solaire

4.1 L’origine du chaos

F= GM/R²

La trajectoire d’un corps orbitant autour d’un astre central est une ellipse autour de 2 foyers. Si le corps principal est bien plus massif que le corps secondaire, un des foyers sera très proche ou même à l’intérieur de l’astre principal.

Mais la présence d’un troisième corps, aussi peu massif soit-il, induit une perturbation de cette ellipse qui progressivement devient une perturbation majeure et, par définition, il n’existe pas de formule algébrique décrivant leurs trajectoires respectives: celles-ci sont décrites par une suite infinie. Si cette série est convergente dans le cas des 3 corps, le problème se pose si elle reste convergente pour des systèmes plus complexe.

Dans le cas contraire, le corps s’éloignera à terme vers l’infini et l’orbite n’est pas stable.

Le second problème est de déterminer si cette instabilité se produira avant la destruction du système, notamment par l’expansion de l’étoile centrale.

Or il apparaît que les calculs sont d’une complexité redoutable et que de nombreuses solutions partant de paramètres physiques distincts (distance et masse) peuvent conduire aux mêmes résultats. Par exemple, l’étude parallèle par Galle et Le Verrier des perturbations d’Uranus a donné lieu à une découverte tout à fait fortuite, le couple masse/distance utilisé comme hypothèse pour déterminer la position de Neptune étant faux dans les deux cas mais équivalent dans leurs effets au couple masse/distance réel.

Il en fut de même pour Pluton dont la masse réduite n’explique pas les perturbations de Neptune.

L’hypothèse d’un corps massif doté d’une trajectoire très inclinée sur l’écliptique reste envisageable (mais peu crédible dans le cadre des schémas de formation planétaire).

Plutôt que d’examiner analytiquement si la trajectoire d’un corps plongé dans une superposition de champs s’en écarte à terme infiniment, Poincaré a utilisé une représentation géométrique pour déterminer les conditions de stabilité.

Dans un espace dont les coordonnées sont les quantités de mouvements et les positions, les boucles fermées indiquent que le corps retrouvera périodiquement la même configuration physique.

En examinant l’intersection de ces orbites avec une section (un peu l’équivalent d’un cliché spectroscopique pour une visualisation d’une image abstraite), Poincaré a réalisé que les trajectoires de deux points infiniment proches divergent et que les points engendrés finissent par remplir des régions entières de la section. La représentation est si complexe qu’elle nécessite des calculateurs puissants pour les représenter.

L’agrandissement des images de cet espace virtuel, où des régions semblent entièrement occupées par la trajectoire et d’autres restent vides, dévoile une structure hiérarchique avec à nouveau des zones occupées et des zones vides de solutions.

Il est difficile de distinguer, avec ces points qui errent longuement, la trajectoire divergente de celle à longue période. L’imbrication des espaces rend la séparation graphique impossible.

En fait une variation, aussi réduite soit-elle, des conditions initiales peut dans des situations limites faire basculer le convergent vers le divergent. Dans beaucoup de situations, l’incertitude initiale se transforme en incertitude majeure ou totale à terme.

Ces incertitudes minimales sont cumulatives lors des résonances où les corps massifs se rapprochent périodiquement les uns des autres et augmentent progressivement leurs perturbations.

4.2 La dérive du système solaire

Képler a définit les orbites des corps du système solaire comme elliptiques et donc périodiques

Mais l’ensemble des planètes s’attirant entre elles, l’ensemble ordonnée de Kepler se brise à courte

Echéance.

Le problème de la stabilité du système solaire fut un des problèmes majeurs du XVIIIème siècle et résista à l’assaut de mathématiciens éminents tels que Clairaut, Euler ou d’Alembert.

En effet à cause des perturbations exercées par la présence des autres planètes, les orbites des astres errants ne sont pas fixes.

Sur une courte période, les ellipses se déforment et tournent lentement dans l’espace. En particulier le second foyer de l’ellipse décrit une courbe compliquée.

Laplace, fin XVIIIème siècle, a approximé la courbe comme une superposition de mouvements circulaires dont les périodes s’étagent de 40 000 ans à plusieurs millions d’années

Le second foyer décrit ainsi des « épicycles » sans rapport de ceux imaginés au moyen- âge pour rendre compte de l’ellipse Keplerienne.

Dans le cas de Jupiter la variation du second foyer suit des boucles sur une trajectoire principale sur 200 000 ans, avec une variation de l’ordre de 1%, la perturbation majeure venant de Saturne mais chaque planète apportant une perturbation croissant avec le temps en rajoutant des boucles supplémentaires.

Laplace et Lagrange vont montrer, en utilisant une approximation linéaire de l’équation des mouvements, que les valeurs moyennes des grands axes des orbites planétaires ne changent pas et que l’excentricité et l’inclinaison des orbites ne subissent que de petites oscillations garantissant la stabilité du système.

Poincaré va souligner que des approximations successives et sans cesse plus précise consistent à rajouter des termes dans des séries qui ne convergent pas!

On ne peut statuer sur les trajectoires sur un temps infini et donc sur leur stabilité.

Bien mieux, les trajectoires peuvent devenir extrêmement complexes. On les appelle les solutions chaotiques.

La méthode actuelle consiste à programmer directement les équations de Newton sur ordinateur avec une correction Einsteinienne incluant le décalage du périhélie au lieu de la méthode Lagrangienne des perturbations.

Les plus récents calculs sur ordinateurs indiquent que la prédiction de la position d’une planète dépend de la précision de sa position initiale mais que toute précision est illusoire à moyen terme pour les planètes telluriques, les planètes géantes restant stables.

L’erreur sur la position des 4 planètes telluriques dérive exponentiellement. Ainsi un écart dans la position de la Terre de 15 microns conduit à une erreur de seulement 150 mètres au bout de 10 millions d’années mais de 150 millions de km au bout de 100 millions d’années soit la distance Terre-Soleil interdisant toute prédiction.

Dans l’approximation de Laplace, les ellipses subissent des déformations lentes, régulières et bornées. Les planètes ne s’y rencontrent pas.

Dans un modèle plus complet, le mouvement chaotique devient perceptible et empêche à l’échelle de quelques millions d’années toute prédiction de leur mouvement.

Une simulation longue sur 5 milliards d’années a été entreprise par l’équipe de J.Lasker (Paris-Meudon).

On constate ainsi que la variation de l’excentricité de Mercure peut lui faire traverser l’orbite de Vénus et les faire rentrer en collision ou permettre l’éjection de Mercure du système solaire.

Mars peut aussi se rapprocher fortement de la Terre.

Dans cette simulation, ce type de phénomène nécessite environ 3,5 milliards d’années à partir de la situation actuelle.

Le fait que de tels événements soient possible ne signifie pas qu’ils soient probables. Le simple fait que la température terrestre n’est pas fortement changée sur 5 milliards d’années le prouve.

4.3 Le chaos et la vie

L’équateur terrestre est incliné de 23 degrés par rapport au plan de son orbite.

Or l’effet conjugué de la Lune et du Soleil sur le renflement équatorial terrestre induit un mouvement de précession sur l’axe de rotation de terrestre qui lui fait décrire une rotation d’une période de 26000 ans autour d’un axe fictif.

Ce mouvement du type subit par une toupie en rotation lorsqu’elle subit une poussée latérale et découvert par Hipparque voici 23 siècles est la précision des équinoxes.

Mais l’influence à long terme des autres planètes font subir à l’axe terrestre des variations de l’ordre de 1,3 degrés responsable des périodes de glaciations et de réchauffement.

Mais l’absence de la Lune qui compte pour 2/3 dans l’effet de précession des équinoxes induirait une précession d’une période de 75000 ans et non plus de 26000 ans, entrant en phase et donc en résonance cumulative avec les perturbations des autres planètes.

Le résultat en serait des variations typiques de l’orientation de l’axe terrestre de 50 degrés en 2 millions d’années ce qui est incompatible du rythme d’adaptation possible de formes de vie supérieure.

En fait pour des durées de rotation terrestre de 12 à 48 heures l’inclinaison de l’axe, sans la Lune, pourrait varier chaotiquemnent de 0 à 85 degrés.

L'angle important entre l'axe de rotation et le plan de rotation de Vénus (177°) ou d'Uranus (97°) pourraient être dus à des basculements de ces planètes en l'absence de satellites suffisamment massifs par rapport à leur masse pour limiter leurs oscillations.

La Lune serait donc une présence nécessaire pour l’épanouissement de la vie, mais de telles circonstances seraient rares...

Il ne suffit donc plus de trouver une planète à bonne distance de son Soleil pour que la vie évoluée y soit possible.

La découverte de systèmes planétaires proches laisse entendre que notre système est une exception particulière stable avec des planètes massives à distance et donc des orbites stables pour les planètes telluriques.

Là où la connaissance du chaos rejoint celui de la vie dans l’univers.

4.4 Le chaos dans les astéroïdes

Le terme chaos signifie être l’objet de variations soudaines dues à une cause si minime qu’elle apparaît imprévisible.

Dans le cas de la ceinture d’astéroïdes, il a été déterminé par Jacques Wisdom que les perturbations de Jupiter sur les astéroïdes de période tierce par rapport à la période orbitale de Jupiter modifient progressivement leurs trajectoires au point que l’excentricité de leur pseudo ellipse s’accroît et qu’elles finissent par percuter la Terre ou Mars, d’où leur progressive raréfaction.

Au contraire de la résonance 3/1, la résonance 3/2 ne correspondent pas à une zone chaotique car les astéroïdes ont tendance à y être regroupés: il s’agit d’un puits de stabilité.

Dans le cas de la résonance 2/1, il s’agit d’une zone où la densité se réduit progressivement mais l’hypothèse du chaos est insuffisante pour expliquer ce déficit car ces astéroïdes loin de la Terre et de Mars ont une très faible probabilité de les percuter et de disparaître. En outre des astéroïdes sur des orbites chaotiques peuvent être confinés dans des régions précises. On parle de chaos stable grâce notamment à une périodicité qui les empêche de frôler Jupiter (remember Schoemaker-Levy comet...). Si les rapports de périodicité ne sont pas entiers, l’influence du corps massif n’est pas périodique et ne permet pas aux trajectoires de diverger.

Concernant les 130 astres actuellement recensés dont les trajectoires coupent l’orbite terrestre, aucun ne devrait heurter la Terre durant les deux prochains siècles.

4.5 La course chaotique des satellites

Dans le cas général, les forces de marée engendrée par la différence des forces gravitationnelles entre l’hémisphère tourné vers le satellite et l’hémisphère opposé, déforment la planète de telle sorte que les différentes régions accélèrent ensemble en réaction à l’action gravitationnelle variable dont elles sont l’objet. Le renflement le long de la droite reliant le centre des 2 astres possède une vitesse de révolution égale à la vitesse de révolution du satellite autour de la planète.

Mais une partie de l’énergie mise en jeu dans le déplacement des matériaux de la planète est dissipée en frottement; la planète réagit avec retard à l’action du satellite et le renflement équatorial est en retard par rapport au satellite. C’est l’interaction gravitationnelle entre ce renflement et le satellite qui ralentit la rotation de la planète et augmente la distance par rapport au satellite. Mais l’effet étant symétrique; le mouvement du satellite est ralentit et celui-ci finit par tourner sur lui-même en un temps égal à la période de révolution autour de la planète.

Mais il existe des exceptions. Ainsi le cas d’Hypérion, satellite de Saturne dont la période de rotation est de 13 jours contre 21 pour sa révolution autour de Saturne.

L’orbite d’Hypérion, ce patatoïde irrégulier d’environ 200 km de diamètre encercle l’orbite de Titan, satellite parfaitement sphérique de 4000 km.

Le rapport des périodes de révolution Titan/Hypérion est de 3/4. La présence de Titan a permis à Hypérion de trouver une orbite stable malgré le fait qu’il n’a pas synchronisé sa rotation avec sa révolution planétaire.

Mais si l’orbite est prévisible, l’orientation de son axe de rotation apparaît chaotique. La forme irrégulière d’Hypérion fait ressembler son mouvement à celui d’une bouteille qui ne serait qu’à moitié pleine; l’axe de rotation peut passer aléatoirement du grand axe au petit axe. Le moindre écart de l’axe de rotation par rapport à la perpendiculaire du plan orbital peut s’amplifier très rapidement.

Prisonnier de sa résonance avec Titan, Hypérion est justement dans cette région chaotique qui déforme son ellipse de rotation et engendre des changements de vitesse de rotation.

En utilisant la représentation de Poincaré de l’espace des phases où l’angle de l’axe de rotation est représenté en fonction de la vitesse de rotation, on constate que les points ne tombent pas au même endroit, mais se dispersent dans tout un domaine des phases, ce qui manifeste un comportement chaotique.

Le comportement d’Hypérion illustre le cas général selon lequel tout satellite non régulier passe par un épisode chaotique consécutif à son ralentissement par les forces de marées avant de verrouiller son mouvement de rotation et de présenter éternellement la même face vers sa planète. Mais Hypérion serait le seul satellite à n’être jamais sorti de sa phase chaotique sans axe de rotation stable de par son verrouillage de phase orbitale avec Titan.

4.6 Les orbites planétaires

Képler au tournant du XVIIème siècle rechercha l’ordre dans un système solaire en essayant de faire correspondre les trajectoires planétaires avec les 5 polyèdres réguliers découverts par la géométrie grecque fondée sur la recherche de l’esthétisme dans la Nature. Ce fut un échec et l’analyse géométrique laissa place à l’analyse analytique qui lui permit de découvrir ses fameuses lois.

Mais une approche élémentaire permit conjointement à Titius en 1766 de constater que les orbites planétaires du système solaire suivent une simple suite arithmétique. C’est la loi dite de Titius-Bode.

Cette loi permit de déterminer qu’il existait une planète manquante entre Mars et Jupiter. Cette planète a bien été découverte en 1801: il s’agissait de Cérès qui déclencha les travaux de Gauss sur la mécanique céleste qui permirent de progresser dans la prévision des trajectoires à partir d’informations limitées. Coup sur coup les principaux corps de la ceinture d’astéroïdes furent découverts confirmant la pertinence de la loi. Mais s’agissait-il d’un heureux mais étonnant hasard statistique ou était un signe d’un ordre caché.

Pendant plus de deux siècles l’explication à ce phénomène à fait défaut. Il a été avancé que dans le disque protosolaire une instabilité se voyait naturellement auto répliquée selon une loi arithmétique mais l’explication était un peu courte et posée ad hoc.

La découverte à partir de 1993 de planètes extra solaires à une distance très réduite de leur Soleil (comme Pegasi 51) semblait ne pas concorder avec une loi Titius-Bode. La découverte de planètes reformée postérieurement autour de pulsar (étoile à neutrons, émetteur de pulse par effet d’accélération d’électrons balayés par un champ magnétique à rotation rapide) conduisait encore à d’autres conformations planétaires. Comment remettre de l’ordre dans ces observations divergentes?

Il semble aujourd’hui qu’une approche profonde et originale dite de la relativité d’échelle conduise à la solution.

Pour ce qui concerne ce problème particulier, cette théorie conduit à utiliser une équation assimilable à l’équation de Schrödinger pour déterminer les géodésiques des trajectoires planétaires. Une valeur propre de vitesse apparaît naturellement. A partir de cette valeur propre, les vitesses planétaires du système solaire ont pu être reconstituées (et partant leur distance au Soleil) car les géodésiques les plus probables correspondent à une suite élémentaire. Il manque seulement 2 planètes à l’appel. Si une, trop proche du soleil ne pouvait correspondre, à une orbite stable et à une température compatible d’un corps rocheux, l’autre transmercurienne est activement recherchée.

Mais la valeur propre de la vitesse qui a permit cette reconstitution n’a pu être déterminée que par une approche phénoménologique à partir d’une constatation: il existe des vitesses relatives privilégiées dans un amas de galaxies et celles-ci conduisent à des pics harmoniques dans la mesure des décalages relatifs (redshifts) de corps pris deux à deux. La valeur propre constatée a été empiriquement considérée comme universelle et, réinjectée dans les équations, a conduit à la loi Titius-Bode.

Mais le fait essentiel est que des planètes extra solaires très proches de leur soleil ont bien été découvertes et que leurs éloignements collent parfaitement à la prévision, la configuration étant statistiquement quasi-impossible si les planètes étaient réparties au hasard (1/10 000). Quant aux planètes autour des pulsars (mesurées indirectement par le décalage des pulsars), elles correspondent encore mieux à la prévision (1/100 000).

Les orbites planétaires suivent des lois liées à la structure auto répliquée aux différentes échelles des 4 dimensions équivalentes d’espace et de temps. Mais ce continuum à 4 dimensions prend une dimension fractale aux plus petites échelles. La structure de l’espace de référence est directement liée à la résolution où on l’observe et les phénomènes à petites échelles ont un effet direct sur l’organisation macroscopique du système solaire.

Annexe A Liste des satellites

Satellite de la Terre

Moon Earth Ratio (Moon/Earth)

Mass (1024 kg) 0.07349 5.9736 0.0123

Volume (1010 km3) 2.1958 108.321 0.0203

Equatorial radius (km) 1738.1 6378.1 0.2725

Polar radius (km) 1736.0 6356.8 0.2731

Volumetric mean radius (km) 1737.1 6371.0 0.2727

Ellipticity (Flattening) 0.0012 0.00335 0.36

Mean density (kg/m3) 3350 5515 0.607

Surface gravity (m/s2) 1.62 9.80 0.165

Surface acceleration (m/s2) 1.62 9.78 0.166

Escape velocity (km/s)

2.38 11.2 0.213

GM (x 106 km3/s2) 0.0049 0.3986 0.0123

Bond albedo 0.11 0.306 0.360

Visual geometric albedo 0.12 0.367 0.330

Visual magnitude V(1,0) +0.21 -3.86 -

Solar irradiance (W/m2) 1367.6 1367.6 1.000

Black-body temperature (K) 274.5 254.3 1.079

Topographic range (km) 16 20 0.800

Moment of inertia (I/MR2) 0.394 0.3308 1.191

J2 (x 10-6) 202.7 1082.63 0.187

3753 Cruithne Diameter 5 km Minimum distance from Earth = 1,5 107 km

Satellites de Mars

Phobos Deimos

Semi-major axis* (km) 9378 23459

Sidereal orbit period (days) 0.31891 1.26244

Sidereal rotation period (days) 0.31891 1.26244

Orbital inclination (deg) 1.08 1.79

Orbital eccentricity 0.0151 0.0005

Major axis radius (km) 13.4 7.5

Median axis radius (km) 11.2 6.1

Minor axis radius (km) 9.2 5.2

Mass (1015 kg) 10.6 2.4

Mean density (kg/m3) 1900 1750

Geometric albedo 0.07 0.08

Visual magnitude V(1,0) +11.8 +12.89

Apparent visual magnitude (V0) 11.3 12.40

*Mean orbital distance from the center of Mars.

Astéroïdes

Asteroid Diameter ~Mass Rotation Orbital Spectral Semimajor Orbital Orbital Number

Number and Name (km) 1015 kg Period Period Class Axis Eccentricity Inclination and Name

--------------- -------- ------- -------- ------- -------- --------- ------------ ----------- --------

1 Ceres 960 x 932 870,000 9.075 hrs 4.60 yrs C 2.767 AU 0.0789 10.58 deg 1 Ceres

2 Pallas 570 x 525 x 482 318,000 7.811 hrs 4.61 yrs U 2.774 AU 0.2299 34.84 deg 2 Pallas

3 Juno 240 20,000 7.210 hrs 4.36 yrs S 2.669 AU 0.2579 12.97 deg 3 Juno

4 Vesta 530 300,000 5.342 hrs 3.63 yrs U 2.362 AU 0.0895 7.14 deg 4 Vesta

45 Eugenia 226 6,100 5.699 hrs 4.49 yrs FC 2.721 AU 0.0831 6.61 deg 45 Eugenia

140 Siwa 103 1,500 18.5 hrs 4.51 yrs C 2.734 AU 0.2157 3.19 deg 140 Siwa

216 Kleopatra 217 x 94 5.385 hrs 4.67 yrs M 2.793 AU 0.2535 13.14 deg 216 Kleopatra

243 Ida 58 x 23 100 4.633 hrs 4.84 yrs S 2.861 AU 0.0451 1.14 deg 243 Ida

253 Mathilde 66 x 48 x 46 103.3 417.7 hrs 4.31 yrs C 2.646 AU 0.2660 6.71 deg 253 Mathilde

433 Eros 33 x 13 x 13 6.69 5.270 hrs 1.76 yrs S 1.458 AU 0.2229 10.83 deg 433 Eros

951 Gaspra 19 x 12 x 11 10 7.042 hrs 3.29 yrs S 2.209 AU 0.1738 4.10 deg 951 Gaspra

1566 Icarus 1.4 0.001 2.273 hrs 1.12 yrs U 1.078 AU 0.8269 22.86 deg 1566 Icarus

1620 Geographos 2.0 0.004 5.222 hrs 1.39 yrs S 1.245 AU 0.3356 13.34 deg 1620

Geographos

1862 Apollo 1.6 0.002 3.063 hrs 1.81 yrs S 1.471 AU 0.5600 6.36 deg 1862 Apollo

2060 Chiron 180 4,000 5.9 hrs 50.7 yrs B 13.633 AU 0.3801 6.94 deg 2060 Chiron

2530 Shipka 5.25 yrs 3.019 AU 0.1237 10.10 deg 2530 Shipka

2703 Rodari 3.25 yrs 2.194 AU 0.0572 6.04 deg 2703 Rodari

3352 McAuliffe 2 - 5 2.57 yrs 1.879 AU 0.3686 4.77 deg 3352 McAuliffe

3840 Mimistrobell 3.38 yrs 2.249 AU 0.0831 3.92 deg 3840 Mimistrobell

4179 Toutatis 4.6 x 2.4 x 1.9 0.05 130. hrs 3.98 yrs S 2.512 AU 0.6339 0.47 deg 4179 Toutatis

4660 Nereus 2 1.82 yrs 1.490 AU 0.3603 1.42 deg 4660 Nereus

4769 Castalia 1.8 x 0.8 0.0005 1.10 yrs 1.063 AU 0.4831 8.89 deg 4769 Castalia

4979 Otawara 5.5 0.2 3.19 yrs 2.168 AU 0.1449 0.91 deg 4979 Otawara

5535 AnneFrank 4.0 3.29 yrs 2.212 AU 0.0643 4.25 deg 5535 AnneFrank

9969 Braille 2.2 x 1.0 3.58 yrs 2.341 AU 0.4336 29.0 deg 9969 Braille

1998 SF36 ~1 1.52 yrs 1.324 AU 0.2789 1.71 deg 1998 SF36

--------------------------------------------------------------------------------

1 Ceres - The largest and first discovered asteroid, by G. Piazzi on January 1, 1801. Ceres comprises over one-third the 2.3 x

1021 kg estimated total mass of all the asteroids.

2 Pallas - The 2nd largest asteroid and second asteroid discovered, by H. Olbers in 1802.

3 Juno - The 3rd asteroid discovered, by K. Harding in 1804.

4 Vesta - The 3rd largest asteroid, Vesta appears to have a basaltic crust overlying an olivine mantle, indicating differentiation

has occurred. Imaged by the Hubble Space Telescope in 1995.

45 Eugenia - Believed to have a small satellite S/1998 (45) 1 in near circular 4.7 day orbit as reported in IAU Circular #7129

140 Siwa - Originally scheduled for July 2008 flyby by the Rosetta spacecraft on its way to Comet P/Wirtanen. Mission

postponed.

216 Kleopatra - Imaged by Arecibo radar, shown to have unusual "dog-bone" shape.

243 Ida - Imaged by Galileo on 28 August 1993. These images showed a small satellite, subsequently named Dactyl, in orbit

about Ida.

253 Mathilde - Target of NEAR mission flyby on 27 June 1997 en route to 433 Eros.

433 Eros - Near-Earth asteroid being studied from orbit by the NEAR mission, which flew by Eros in February 1999 and went

into orbit in February 2000.

951 Gaspra - Imaged by Galileo on 29 Oct 1991.

1566 Icarus - Highly eccentric Earth-crossing orbit.

1620 Geographos - Scheduled to be visited by Clementine before a computer malfunction cut the mission short.

1862 Apollo - Earth-crossing asteroid.

2060 Chiron - Asteroid/Comet (95P/Chiron) in chaotic eccentric orbit near Saturn and Uranus. 14 February 1996 perihelion

was the subject of the Chiron Perihelion Campaign.

2530 Shipka - Originally scheduled for October, 2008 flyby by the Rosetta spacecraft on its way to Comet P/Wirtanen

2703 Rodari - Originally scheduled for May, 2008 flyby by the Rosetta spacecraft on its way to Comet P/Wirtanen

3352 McAuliffe - Amor (Mars-crossing) asteroid originally scheduled for 1999 flyby by the New Millenium Deep Space 1

spacecraft.

3840 Mimistrobell - Originally scheduled for September, 2006 flyby by the Rosetta spacecraft on its way to Comet

P/Wirtanen.

4179 Toutatis - Double object, probably in contact, one 2.5 km and one 1.5 km diameter (estimated), imaged by Arecibo and

Goldstone radar. Close approach to Earth of this object (about 1.5 million km) will occur on 29 September 2004.

4660 Nereus - Near-Earth asteroid, target of NEAP (Near Earth Asteroid Prospector) rendezvous.

4769 Castalia - Double-lobed near-Earth asteroid, each lobe about .75 km diameter. Imaged by Arecibo radar.

4979 Otawara - Originally scheduled for July 2006 flyby by the Rosetta spacecraft on its way to Comet P/Wirtanen. Mission

postponed.

5535 AnneFrank - Target of November 2002 flyby by the Stardust spacecraft on its way to Comet P/Wild 2.

9969 Braille - Near-Earth asteroid target of 28 July 1999 flyby by the Deep Space 1 spacecraft.

1998 SF36 - Near-Earth asteroid target of September 2005 orbit and sample return by the Muses-C spacecraft.

Satellites de Jupiter

Mass Radius Mean density Visual geometric albedo

(1020 kg) (km) (kg/m3)

Galilean Satellites

Io (JI) 893.2 1821.6 3530 0.62

Europa (JII) 480.0 1560.8 3010 0.68

Ganymede (JIII) 1481.9 2631.2 1940 0.44

Callisto (JIV) 1075.9 2410.3 1830 0.19

Lesser Satellites

Metis (JXVI) 0.001 20 0.06

Adrastea (JXV) 0.0002 13 x 10 x 8 0.10

Amalthea (JV) 0.075 131 x 73 x 67 3100 0.09

Thebe (JXIV) 0.008 55 x 45 0.05

Themisto (S/1975 J1) 4 0.04

Leda (JXIII) 0.00006 5 0.07

Himalia (JVI) 0.095 85 0.03

Lysithea (JX) 0.0008 12 0.06

Elara (JVII) 0.008 40 0.03

S/2000 J11 2.0 0.04

Iocaste (S/2000 J3) 2.6 0.04

Praxidike (S/2000 J7) 3.4 0.04

Harpalyke (S/2000 J5) 2.2 0.04

Isonoe (S/2000 J6) 1.9 0.04

Erinome (S/2000 J4) 1.6 0.04

Taygete (S/2000 J9) 2.5 0.04

Chaldene (S/2000 J10) 1.9 0.04

Ananke (JXII) 0.0004 10 0.06

Carme (JXI) 0.001 15 0.06

Pasiphae (JVIII) 0.003 18 0.10

Kalyke (S/2000 J2) 2.6 0.04

Megaclite (S/2000 J8) 2.7 0.04

Sinope (JIX) 0.0008 14 0.05

Callirrhoe (S/1999 J1) 4 0.04

Mass Radius Mean density Visual geometric albedo

(1020 kg) (km) (kg/m3)

Newly Discovered Satellites

S/2001 J1 2.0

S/2001 J2 2.0

S/2001 J3 2.0

S/2001 J4 1.5

S/2001 J5 1.0

S/2001 J6 1.0

S/2001 J7 1.5

S/2001 J8 1.0

S/2001 J9 1.0

S/2001 J10 1.0

S/2001 J11 1.5

S/2002 J1 1.5

S/2003 J1 4.0

S/2003 J2 2.0

S/2003 J3 2.0

S/2003 J4 2.0

S/2003 J5 4.0

S/2003 J6 4.0

S/2003 J7 4.0

S/2003 J8 3.0

S/2003 J9 1.0

S/2003 J10 2.0

S/2003 J11 2.0

S/2003 J12 1.0

S/2003 J13 2.0

S/2003 J14 2.0

S/2003 J15 2.0

S/2003 J16 2.0

S/2003 J17 2.0

S/2003 J18 2.0

S/2003 J19 2.0

S/2003 J20 3.0

Satellites de Saturne

Mass Radius Mean density Visual geometric albedo

(1020 kg) (km) (kg/m3)

Major Satellites

Mimas (SI) 0.375 209 x 196 x 191 1140 0.5

Enceladus (SII) 0.65 256 x 247 x 245 1000 1.0

Tethys (SIII) 6.27 536 x 528 x 526 1000 0.9

Dione (SIV) 11.0 560 1500 0.7

Rhea (SV) 23.1 764 1240 0.7

Titan (SVI) 1,345.5 2,575 1881 0.22

Hyperion (SVII) 0.2 185 x 140 x 113 1500 0.3

Iapetus (SVIII) 15.9 718 1020 0.05 / 0.5

Lesser Satellites

Pan (SXVIII) 0.00003 10 630 0.5

Atlas (SXV) 0.0001 18.5 x 17.2 x 13.5 630 0.8

Prometheus (SXVI) 0.0033 74 x 50 x 34 630 0.5

Pandora (SXVII) 0.0020 55 x 44 x 31 630 0.7

Epimetheus (SXI) 0.0054 69 x 55 x 55 600 0.8

Janus (SX) 0.0192 97 x 95 x 77 650 0.9

Calypso (SXIV) 0.00004 15 x 8 x 8 1000 1.0

Telesto (SXIII) 0.00007 15 x 12.5 x 7.5 1000 1.0

Helene (SXII) 0.0003 18 x 16 x 15 1500 0.7

Phoebe (SIX) 0.072 115 x 110 x 105 1300 0.08

Newly Discovered Satellites

S/2000 S 1 ~8 0.06

S/2000 S 2 ~10 0.06

S/2000 S 3 ~16 0.06

S/2000 S 4 ~7 0.06

S/2000 S 5 ~7 0.06

S/2000 S 6 ~5 0.06

S/2000 S 7 ~3 0.06

S/2000 S 8 ~3 0.06

S/2000 S 9 ~3 0.06

S/2000 S 10 ~4 0.06

S/2000 S 11 ~13 0.06

S/2000 S 12 ~3 0.06

S/2003 S 1 ~3 0.06

Chiron ou Comet 95P

Perihelion Date: 14 February 1996, 18:06 UT

Perihelion Distance: 8.4639422 AU

Date of Perihelion Opposition: 01 April 1996 (closest approach to Earth)

Orbital Period: 50.7 years

Eccentricity: 0.3831118

Inclination: 6.93540 degrees

Semi-Major Axis: ~13.70354 AU

Aphelion: ~18.94314 AU

Mass: 2 x 1018 to 1019 kg

Diameter: 148 to 208 km

Rotation Period: ~5.9 hours

Asteroid Classification: B-type

Discoverer: Charles Kowal

Date of Discovery: 01 November 1977 (on a photographic plate taken 18 October)

Satellites d'Uranus

Mass Radius Mean density Visual geometric albedo

(1020 kg) (km) (kg/m3)

Major Satellites

Miranda (V) 0.66 240 x 234.2 x 232.9 1,200 0.27

Ariel (I) 13.5 581.1 x 577.9 x 577.7 1,670 0.35

Umbriel (II) 11.7 584.7 1,400 0.19

Titania (III) 35.2 788.9 1,710 0.28

Oberon (IV) 30.1 761.4 1,630 0.25

Lesser Satellites

Cordelia (VI, 1986 U7) 20 0.07

Ophelia (VII, 1986 U8) 21 0.07

Bianca (VIII, 1986 U9) 27 0.07

Cressida (IX, 1986 U3) 40 0.07

Desdemona (X, 1986 U6) 32 0.07

Juliet (XI, 1986 U2) 47 0.07

Portia (XII, 1986 U1) 68 0.07

Rosalind (XIII, 1986 U4) 36 0.07

Belinda (XIV, 1986 U5) 40 0.07

Puck (XV, 1985 U1) 81 0.07

Caliban (XVI, S/1997 U1) 48 0.07

Stephano (XX, 1999 U2) 10 0.07

Sycorax (XVII, S/1997 U2) 95 0.07

Prospero (XVIII, 1999 U3) 15 0.07

Setebos (XIX, 1999 U1) 15 0.07

S/2001 U1 10

Satellites de Neptune

Bulk parameters

Mass Radius Mean density Visual geometric albedo

(1020 kg) (km) (kg/m3)

Naiad (NIII) 29 0.06

Thalassa (NIV) 40 0.06

Despina (NV) 74 0.06

Galatea (NVI) 79 0.06

Larissa (NVII) 104 x 89 0.06

Proteus (NVIII) 218 x 208 x 201 0.06

Triton (NI) 214. 1,353.4 2,050 0.77

Nereid (NII) 0.2 170 1,000 0.4

S/2002 N1 20

S/2002 N2 20

S/2002 N3 20

Satellites de Pluton

Mass Radius

(kg) Density Albedo

Charon 1.90 1021 586 2.24 0.32

Ceinture de Kuiper

Quaoar (1300 km in diameter) Varuna (900 km in diameter) and 2002 AW197 (also 900 km in diameter) 2004 DW (1200 km in diameter) Sedna (1800 km in diameter) Xena (3000 km in diameter)

Annexe B Origine des noms

Mercury

Named Mercurius by the Romans because it appears to move so swiftly.

Venus

Roman name for the goddess of love. This planet was considered to be the brightest and most

beautiful planet or star in the heavens. Other civilizations have named it for their god(ess) of

love/war.

Earth System

Earth

The name Earth comes from the Indo-European base 'er,' which produced the Germanic noun

'ertho,' and ultimately German 'erde,' Dutch 'aarde,' Danish and Swedish 'jord,' and English

'earth.' Related forms include Greek 'eraze,' meaning 'on the ground,' and Welsh 'erw,' meaning

'field.'

Moon

Every civilization has had a name for the satellite of Earth that is known, in English, as the

Moon. The name is of Anglo-Saxon derivation.

Cruithne

Cruithne were "the first Celtic racio-tribal group to come to the British Isles, appearing between about 800 and 500 B.C., and coming from the European continent. They were also known as the Picts. The correct pronunciation for 'Cruithne' is 'croo-een-ya'. The emphasis should be on the -een-".

Martian System

Mars