LES PLANETES DU SYSTEME SOLAIRE

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1 LES PLANETES DU SYSTEME SOLAIRE TPE Classe de terminale

2 SOMMAIRE INTRODUCTION : Présentation du système solaire.. I/ Formation du système solaire : la nébuleuse primitive.. II/Planètes et satellites. III/ Astéroïdes et comètes.. p4 p4 p5 p5 ZOOM SUR LES PLANÈTES.. p7 I/ MERCURE, monde désolé face aux feux du Soleil.. p7 II/ VÉNUS et son manteau de nuages. p8 III/ LA TERRE, planète bleue. p9 IV/ MARS, l'énigmatique planète rouge. p11 Petit bilan sur les planètes telluriques.. p1 V/ JUPITER, planète géante du système solaire. p14 VI/ SATURNE et ses anneaux. p15 VII/ URANUS, la jumelle de Neptune p16 VIII/ NEPTUNE, l'autre planète bleue.. p17 Petit bilan sur les planètes gazeuses.. p18 IX/ PLUTON, planète marginale noyée dans les limbes.. p0 ZOOM SUR LES EXPLICATIONS DE CES DIFFÉRENCES p1 I/ Influence du Soleil p1 a. Rayonnement et température II/ La gravité. p1 a. La découverte de Newton b. Limite de ROCHE c. Satellites et anneaux III/ Activité interne p8 IV/ Hydrosphère et érosion. p9 CONCLUSION : Notre univers a t il un avenir?.. p30 PETIT AIDE-MÉMOIRE : DÉFINITIONS.. p31 BIBLIOGRAPHIE p33 - -

3 INTRODUCTION PRÉSENTATION DU SYSTÈME SOLAIRE "Qu'est-ce que l'homme dans la nature? Un néant à l'égard de l'infini, un tout à l'égard du néant, un milieu entre rien et tout." (Blaise PASCAL, Pensées) Nous sommes insignifiants, à l'échelle de l'univers. En effet, ce dernier, gigantesque, est composé de milliards d'amas de galaxies. Ces derniers sont à leur tour formés de milliards de galaxies, dont la notre est appelée "Voie Lactée". Notre Soleil n'est donc rien qu'une étoile parmi un nombre pharaonique au sein de la Voie Lactée. Enfin arrivons-nous à l'échelle de notre système solaire. On estime qu'il est situé à environ années lumières du centre de notre galaxie, autour duquel il tourne en environ 00 millions d'années. En ayant fait plus de 0 fois le tour, il a traversé au cours de ce périple de nombreux nuages interstellaires denses. Ces traversées de plusieurs milliers d'années parfois ont modifié l'environnement des planètes qui a connu les extrêmes de chaleur et de froid. Notre système solaire représente l'ensemble formé par le Soleil et les astres qui gravitent autour de lui. Il comprend neuf planètes principales que l'ont peut distinguer en deux groupes : les planètes telluriques, les planètes gazeuses, ainsi que les éventuels satellites ou les anneaux de certaines, et les multitudes d'astéroïdes et de comètes. Cependant, de nombreux types de classification sont possibles en tenant compte de leur taille, de leur date de découverte, ou encore de leur place par rapport à la Terre. Quand on l'observe en vue générale, on est aussitôt frappé par les apparences si différentes des planètes : taille, aspect extérieur, couleur, anneaux, elles présentent chacune leurs spécificités, bien que certaines semblent être voisines. Nous allons donc chercher à savoir pourquoi les astres sont si différents, alors qu'ils se sont formés en même temps et suivant le même phénomène. Notre recherche s'articulera donc autour d'une question majeure : "A QUOI SONT DUS LES ASPECTS SI DIFFÉRENTS DES PLANÈTES? " Pour répondre à cette épineuse et complexe question, une étude détaillée des constituants de notre environnement solaire est, au préalable, indispensable pour bien comprendre ces mécanismes. I/ FORMATION DU SYSTÈME SOLAIRE : la nébuleuse primitive Diverses hypothèses ont été proposées pour expliquer la formation d'un Univers si gigantesque et démesuré. Mais, quand on regarde la forme de notre galaxie ainsi que la coplanarité des orbites des planètes, celle de l'existence d'une nébuleuse primitive qui aurait engendré notre système semble aujourd'hui la plus probable. Cette théorie peut être résumée synthétiquement de la façon suivante. Il y a 15 ou 0 milliards d'années, une formidable explosion, ou "Big Bang", aurait été à l'origine de la matière : on y retrouvait alors les gaz comme l'hélium, et l'hydrogène, qui, dans les étoiles, ont donné l'azote, l'oxygène et le carbone. Le Soleil s'est ensuite formé, entouré d'une surface qui aurait attiré toute la matière (gaz et corps) environnante, jusqu'à former un disque d'accrétion très dense, car ayant une rotation extrêmement rapide. Cet ensemble de poussières aurait ensuite sédimenté, et, sa densité croissant, formé par assemblage des planétésimales, c'est à dire des objets solides de quelques dizaines de kilomètres de diamètre. Placées sur des orbites stables, quasi-circulaires et appartenant à un même plan, elles se seraient ensuite entrechoquées à faible vitesse, restant "collées" les une aux autres et devenant ainsi des protoplanètes. Celles-ci continuant leur gain de taille ont formé les planètes

4 II/ PLANÈTES ET SATELLITES Les planètes sont presque toutes sur un même plan appelé plan de l'écliptique, et ont une trajectoire comprise dans une orbite elliptique, qui est quasi circulaire. Les satellites gravitant autour de leur planète sont classifiés dans la même catégorie que celle-ci. On distingue les 4 premières (Mercure, Vénus, la Terre, Mars) sous le nom de planètes "rocheuses", "telluriques" ou encore "internes". Leurs caractéristiques générales présentent en effet des similitudes, que nous détaillerons plus tard. On regroupe ensuite Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sous le nom de "planètes gazeuses, géantes, externes ou encore joviennes". Seule, Pluton, marginale et solitaire, confinée au fin fond de notre système de neuf planètes, n'appartient précisément à aucune de ces deux catégories. III/ ASTÉROÏDES ET COMÈTES Le système solaire regroupe aussi une multitude d'astéroïdes, petits corps dont les dimensions sont variables de la taille d'un grain de poussière à mille kilomètres environ. La majeure partie est regroupée dans la ceinture située entre Mars et Jupiter, mais les plus primitifs gravitent au-delà de Neptune, dans la "ceinture de Kuiper". Les comètes sont des boules de glace de quelques kilomètres de diamètre dont la majeure partie provient aussi de la ceinture de Kuiper, ou de plus loin dans notre système solaire, dans un "réservoir de comètes" instable appelé "nuage de Oort". Soumises à des forces gravitationnelles diverses, elles sont alors projetées vers le Soleil ou expulsées vers l'espace interstellaire

5 ZOOM SUR LES PLANÈTES I/ MERCURE, monde désolé face aux feux du Soleil a. Généralités CARTE D'IDENTITÉ Nom : Mercure Diamètre : 4878 km Masse : 3, kg Densité : 5,41 Température moyenne : de 180 C à +430 C Rotation sidérale : 58,6 jours Distance du Soleil : 57,9 millions de km Révolution : 87,9 jours sur une orbite elliptique assez inclinée sur l'écliptique. Nombre de satellites connus : 0 Forts effets saisonniers Mercure présente une originalité quant à sa rotation : en effet, elle met exactement le même temps à effectuer deux fois le tour du soleil que 3 rotations sur elle-même. b. Atmosphère et surface A première vue, Mercure apparaît comme une grosse boule jaunâtre parsemée de taches sombres. C'est en fait une planète au climat très torride, connaissant les extrêmes de températures avec une variation qui peut atteindre 600 C entre le jour et la nuit, entourée d'une atmosphère extrêmement légère mais très étendue en hauteur. Sous celle-ci, son relief apparaît abîmé par des petites météorites, avec la présence de très nombreux cratères, cirques et craterlets, tout comme la Lune. Le plus grand et le plus spectaculaire de ceux-ci est le Planitia Caloris (bassin de la chaleur en latin) de 1300 km de diamètre. Un autre très grand cratère a été baptisé Beethoven et a un diamètre de 660 km. Son relief semble donc avoir été peu modifié depuis la création de la planète. On note la présence de failles typiques de mouvements de compression : ils pourraient être liés au refroidissement global que subit la planète. Mercure est presque dépourvue d'atmosphère, sa masse étant trop faible pour maintenir des gaz en permanence. Elle est tout de même constituée d'une couche d'hydrogène. Cependant, sa composition a été très controversée et n'est toujours pas précisément déterminée. c. Structure interne La forte densité de Mercure (5,4) de même que la Terre, est liée à l'importance de son noyau ferreux. Celui-ci a un rayon égal à 80% de celui de la planète (1830 km). On pense que, pour parvenir à une telle taille, la planète était premièrement beaucoup plus grosse, et avait donc un noyau respectant plus les proportions par rapport à la planète entière. Mais Mercure aurait ensuite subi un impact très violent qui l'aurait dégarnie d'une partie de son manteau rocheux. Le noyau aurait ainsi gardé sa taille initiale, et apparaît maintenant disproportionné. Ce dernier est recouvert d'un manteau de roches riches en silicates de 610 km d'épaisseur, et d'une croûte de roches volcaniques comme le basalte. L'existence, à sa surface, d'un champ magnétique, indique la présence d'une activité interne dans le noyau et donc de fer à l'état liquide

6 a. Généralités II/ VÉNUS et son manteau nuageux CARTE D'IDENTITÉ Nom : Vénus Diamètre : km Masse : 4, kg Densité : 5,5 Température moyenne : +450 C Rotation sidérale : 43 jours dans le sens indirect ou rétrograde Distance du Soleil : 108, millions de km Révolution : 4,7 jours sur une orbite quasi-circulaire peu inclinée sur l'écliptique Nombre de satellites connus : 0 Effets saisonniers peu marqués b. Atmosphère et surface Vénus a été longtemps mal connue, du fait de l'épais manteau opaque de nuages qui l'entoure en permanence. Celui-ci réfléchit une grande partie de la lumière solaire ce qui provoque un important effet de serre. On estime que la température à la surface avoisine les +450 C, rendant de même que sur Mercure, toute forme de vie impossible, et ayant peut-être provoqué l'évaporation d'océans anciens. La surface de Vénus, bien qu'elle ait mis longtemps à être explorée, est actuellement assez bien connue : constituée de roches basaltiques, elle est majoritairement occupée par des plaines (85%), mais on a découvert deux sommets, un à l'équateur (Aphrodite Terra) et un au pôle Nord (Ishar Terra). De plus, un aspect original a surpris : on observe de très nombreuses structures volcaniques, témoins d'une activité ancienne. Coulées de laves, groupes de volcans allant jusqu'à 150 km de diamètre l'un, dômes volcaniques baptisés "pancakes" par les américains comme dans la région d'alpha Regio où on en compte sept, et fractures résultant de déformations tectoniques apparaissent en effet. A cela, on peut rajouter le faible nombre de cratères d'impacts météoritiques répartis de façon égale sur la surface. Cette atmosphère si importante, de plus de 100 km d'altitude, est principalement composée de dioxyde de carbone et de diazote. Mais il faut aussi noter la présence en proportions infimes d'acide sulfurique, de vapeur d'eau et de gaz rares. La teneur de ces nuages en acide sulfurique engendre des pluies très corrosives. Elle est animée de nombreux mouvement et de vents violents. Un des phénomènes qui s'y déroule est la "super-rotation" : l'atmosphère ayant une rotation plus rapide que la planète, elle n'est que très peu de temps exposée ou non exposée au soleil si bien que la température y est à peu près uniforme : 35 C environ. Les vents animés dans cette couche de gaz sont très rares à la surface mais peuvent atteindre plus de 130m/s dans la haute atmosphère (environ 470 km/h). c. Structure interne La planète qui ressemble le plus à notre Terre est très voisine par sa structure interne. On lui attribue un noyau de 900 km de rayon, composé de fer à l'état solide, au vu de l'absence de champ magnétique. Celui-ci serait recouvert d'un manteau de roches silicatées de 300 km dont une lithosphère de 35 km environ, puis d'une croûte de roches basaltiques de 10 à 30 km d'épaisseur. On soupçonne la présence d'une activité interne de matériaux solides visqueux, mais de très faible intensité, sa structure étant compatible avec cette hypothèse. Malgré tout, aucune activité tectonique n'a été décelée

7 a. Généralités III/ LA TERRE, planète bleue CARTE D'IDENTITÉ Nom : La Terre Diamètre : 1 756,3 km Masse : 3, kg Densité : 5,5 Température moyenne : +13 C Rotation sidérale : 3 h 56 min Distance du Soleil : 149,6 millions de km Révolution : 365,5 jours sur un plan appelé écliptique Nombre de satellites connus : 1 Effets saisonniers marqués b. Atmosphère et surface Vue de l'espace, notre planète est une planète qui apparaît bleue, du fait des océans qui occupent la plus grande partie de sa surface. Son atmosphère, se détachant sur le fond de couleur, ressemble à des nuages de forme cycloïdale, témoins des vents et de l'activité qui y règnent. Comme sur Mars, de longues chaînes de montagnes entrecoupent sa surface. Ces matériaux plissés et faillés sont les preuves d'une activité interne engendrant la tectonique des plaques. De même, des archipels volcaniques tels que les îles Hawaii dans le Pacifique, résultent de son activité interne. c. Structure interne Les sismologues ont pu mesurer avec beaucoup de précision la structure de notre planète qui est actuellement assez bien connue, bien que les matériaux composant ces couches soient hypothétiques. Les études, pour parvenir à ces résultats, ont été réalisées à partir de la propagation des ondes sismiques engendrées par les tremblements de Terre. Au centre, une graine solide de 150 km de rayon est recouverte d'un noyau fluide de 0 km d'épaisseur, tous deux composés de nickel et de fer. Les 900 km suivants sont occupés par un manteau de roches siliceuses, lui-même protégé par une fine croûte de roches basaltiques de 6 km sous les océans et jusqu'à 30 km sous les continents. Les continents sont, quant à eux, essentiellement constitués de roches granitiques. d. La spécificité terrestre Vue de l'espace, la Terre est en effet la seule planète à posséder en sa surface des continents et des océans. Ces derniers, qui recouvrent plus de 70 % de la surface de notre planète, lui donnent son aspect bleu, d'où lui vient son surnom de "planète océane". L'atmosphère de la Terre, contrairement à celle de ses voisines, réunit toutes les conditions indispensables à l'existence de l'eau sous ses trois états : pression de 10 5 pascals, et température moyenne au sol de 13 C. Cette température tolère l'eau sous forme liquide. Aux pôles, où elle est plus basse, l'eau est sous forme de glace, c'est à dire à l'état solide. Dans la haute atmosphère ou chauffée volontairement au-dessus de 100 C, l'eau est alors sous forme gazeuse. Une autre spécificité, car elle s'amenuise sur presque toutes les autres planètes telluriques comme Mars et Vénus, est son activité interne. Tout d'abord, un fort magnétisme est provoqué par les métaux situés dans le noyau et la graine, mais cet aimant, comparable à une barre, a des pôles ne coïncidant pas avec les pôles naturels de la planète. Ce paléomagnétisme est aussi à l'origine de la tectonique des plaques, et de l'expansion des océans. Cet écartement des continents (ou rapprochement aux antipodes) est compensé par l'accrétion et la subduction. En effet, les croûtes océaniques sont parcourues, en leur milieu, d'une longue dorsale océanique reliant presque les deux pôles. Au niveau de celle-ci, le rift est un volcan au niveau duquel des matériaux liquides jaillissent par un volcanisme basaltique sous-marin, renouvelant donc continuellement le plancher des océans. Au niveau des continents, ce plancher créé s'enfonce sous la plaque continentale, créant des fosses très profondes, et plissant le continent, formant ainsi des chaînes de montagnes. Un grand exemple très visible est la cordillère des Andes, à l'ouest du continent américain

8 e. La Lune, notre satellite D'un diamètre de 3476 km, la Lune est un des plus gros satellites. Sa masse est de 7, kg, et sa densité de 3,34. L'origine de la Lune a été longtemps et est encore controversée. Cependant, la théorie la plus probable mettrait en scène une collision de la Terre avec un corps gros comme la planète Mars, juste après la formation des planètes. Ceci aurait arraché une fraction de la croûte et du manteau terrestre, et cet échantillon se serait réparti en un anneau autour de la planète, qui se serait ensuite aggloméré jusqu'à former une protoplanète. La Lune apparaît comme une grosse roche éteinte et sans vie. Sa surface est en effet grise et morte, criblée d'impacts météoritiques, cratères ou craterlets. C'est en effet un astre dénué de toute atmosphère, où les écarts de température entre le jour et la nuit sont de plus de 100 C. La surface lunaire présente plusieurs formations topographiques : les "mers" lunaires sont des étendues sombres de forme circulaire, on distingue aussi des "lacs", "golfe" et "marais" selon leur taille. Les "continents" sont, à l'opposé des mers, des régions claires au relief montagneux, et criblées de cratères. Au vu de ces cratères et après leur datation, la surface lunaire se serait formée il y a 4,5 milliards d'années, lors de l'intensité maximum du bombardement météoritique. Les roches formant sa surface sont les même que celles composant la surface terrestre, mais dans des proportions différentes. On la pense constituée d'un noyau métallique (ce n'est qu'une hypothèse), recouvert d'un manteau inférieur puis supérieur riche en fer, lui-même protégé d'une croûte

9 a. Généralités V/ MARS, l'énigmatique planète rouge CARTE D'IDENTITÉ Nom : Mars Diamètre : km Masse : 6, kg Densité : 3,93 Température moyenne : de 133 C à +17 C Rotation sidérale : 4 h 37 min Distance du Soleil : 7,9 millions de km Révolution : 687 jours Nombre de satellites connus : Effets saisonniers assez marqués b. Atmosphère et surface Après avoir été ébloui par la bleuté de notre Terre, notre regard, en se déplaçant sur la droite, est frappé par la teinte rouge-orangé de la planète Mars. C'est d'ailleurs cette couleur, rappelant celle du sang, qui lui valut de la part des romains et grecs le nom de leur dieu de la guerre. Sa surface, traduisant un monde aujourd'hui éteint, porte cependant les cicatrices d'une activité ancienne très développée, désormais révolue. Dans son hémisphère sud, on peut observer des traces du bombardement météoritique, alors que, dans l'hémisphère nord, ces marques ont à peu près été effacées par une activité géologique plus récente. De plus, cette dernière a engendré des volcans atteignant jusqu'à 5 km de hauteur, ainsi que des gorges, vallées et canyons dont on ne sait pas très bien dater la formation. L'atmosphère de Mars, qui diffère de celle des autres planètes par sa composition, est très ténue et beaucoup moins dense que celle de la Terre. En effet, 95% est occupé par du dioxyde de carbone, complétée d'un peu d'azote (,7%) et de vapeur d'eau en quantité infime (0,03%). De plus, la pression au sol est presque 170 fois moindre que celle de la Terre (6 hectopascals contre 1000 hpa). Ces caractéristiques ainsi que les gaz la constituant ont pour conséquence de ne générer aucun effet de serre, si bien que les températures nocturnes descendent au-dessous du zéro. Ainsi, l'hiver, le gaz carbonique gèle aux pôles, créant ainsi deux calottes polaires qui entraînent une baisse de pression importante, déclenchant du même coup de violentes tempêtes de sable qui balayent sa surface. De plus, cette couche de gaz trop mince et fragile peut constituer un filtre efficace au rayonnement solaire, ce qui empêche la formation de molécules complexes. L'eau existe sur Mars, mais du fait de sa température moyenne bien trop basse, elle n'est présente que sous forme gelée soit dans l'atmosphère soit dans les calottes polaires. C'est donc bien l'atmosphère qui est en grande partie responsable de l'inhospitalité de la planète. c. Structure interne Mars, corps solide différencié, est composée d'un noyau mal connu de 1400 à 000 km de rayon, recouvert d'une lithosphère de 150 à 00 km d'épaisseur, puis d'une croûte de 50 km. Presque aucun champ magnétique n'ayant été décelé en surface, les spécialistes pensent que le noyau serait constitué de peu de nickel et de fer. d. Satellites Mars possède deux satellites naturels : Phobos et Deimos, qui sont très durs à étudier, en raison de leur proximité et de leur couleur sombre par rapport à Mars. Leur petite taille ne leur permet également pas d'être vus facilement depuis la Terre : de formes ellipsoïdales, Phobos mesure environ 0 km de diamètre et Deimos environ 15 km de diamètre. Leurs orbites sont circulaires, mais connaissent de lentes déviations : Phobos se rapproche peu à peu de Mars et devrait s'écraser dans moins de 100 millions d'années, alors que Deimos s'en éloigne progressivement. De surface primitive, recouverte de poussières et de cratères, ils ont du être formés dans la ceinture d'astéroïdes, puis, après avoir été éjectés, auraient été capturés par l'attraction de Mars. De taille insuffisante pour être sphériques, ce sont de gros astéroïdes de forme ovoïdale

10 PETIT BILAN SUR LES PLANÈTES TELLURIQUES D'un point de vue général, nous pouvons donc récapituler après notre étude leurs caractéristiques grossières communes : *petite taille, ne dépassant pas 1800 km de diamètre (celui de la Terre) *forte densité toujours supérieure à 3,9 (celle de Mars) *surface et composition interne faites de roches et matériaux durs *masse importante proportionnellement à la taille qui est petite (ceci est donc lié à la densité) *nombre faible de satellites allant d'aucun à (Phobos et Deimos gravitant autour de Mars) *atmosphères peu épaisses permettant la vue de leur surface (sauf Vénus) *atmosphères sensiblement identiques, formées de diazote, de dioxyde de carbone et d'oxygène. *rotation sidérale relativement lente compte tenu de leurs petites tailles. *distance assez petite du Soleil (inférieure à 8 millions de km pour Mars, la plus éloignée) *activité interne éteinte ou mourante (sauf la Terre qui est bien active) *reliefs criblés d'impacts météoritiques, témoins de leur non-activité et de leur grand âge.(sauf la Terre qui n'a que quelques traces)

11 VI/ JUPITER, planète géante du système solaire a. Généralités CARTE D'IDENTITÉ Nom : Jupiter Diamètre : km Masse : 1, kg (3/4 de celle des planètes) Densité : 1,3 Température moyenne : -147 C Rotation sidérale : 9 h 50 min Distance du Soleil : 780 millions de km Révolution : 11,86 ans Nombre de satellites connus : 16 b. Atmosphère et surface Vue de l'espace, Jupiter est une énorme boule de couleur orangée, dont la surface semble rayée de longs traits noir et blanc. Cette apparence singulière résulte de la rapidité avec laquelle Jupiter tourne sur elle-même. En effet, les nombreux nuages formés dans l'atmosphère s'étirent sous forme de bandes nuageuses parallèles à l'équateur, à des altitudes différentes, si bien qu'elles sont plus ou moins foncées. Jupiter possède également la magnétosphère la plus développée du système solaire, dix fois plus intense que celui de la Terre. Il a pour origine l'hydrogène sous forme métallique, et la rotation très rapide l'entretient et le développe encore plus. c. Structure interne Inaccessible à une observation directe, la structure interne de Jupiter est mal connue, mais des hypothèses ont été émises. Cependant, on sait que sa structure diffère beaucoup de celle des planètes telluriques. C'est essentiellement une boule de gaz (l'hydrogène et l'hélium représentent 97% de la masse totale de la planète). L'intérieur de la planète pourrait être constitué d'un noyau solide formé d'éléments chimiques lourds, entourés d'une enveloppe d'hydrogène métallique (très bon conducteur d'électricité), puis d'une couche d'hydrogène moléculaire. d. Anneaux et satellites Découverts récemment, les anneaux de Jupiter ne sont pas uniques, mais ce sont les plus étendus. Constitués de très petites particules, ils sont très denses et minces. Les 16 satellites connus de Jupiter ont des caractéristiques très diverses. Io présente un volcanisme hyper-développé, Europe pourrait, sous sa surface craquelée de glace, abriter un océan d'eau ; Ganymède et Callisto ont des surfaces de glace et de roche. Celle de Callisto est criblée de cratères, signe de son ancienneté. Quatre petits satellites gravitant plus près de Jupiter que Io sont appelés "internes" : il s'agit de Métis, Adrastée, Amalthée et Thébé. Leur orbite étant dans le plan équatorial de Jupiter, ils auraient été formés en même temps que celle-ci. Un autre groupe de plus petits satellites gravitant bien plus loin sont les externes et sont au nombre de huit : Léda, Himalia, Lysithéa, Elara, Ananke, Carme, Pasiphae et Sinope. Leur plan orbital étant très incliné par rapport au plan équatorial, on pense qu'il s'agit d'astéroïdes capturés sous l'effet de l'attraction gravitationnelle

12 VII/ SATURNE et ses anneaux a. Généralités CARTE D'IDENTITÉ Nom : Saturne Diamètre : km Masse : 5, kg Densité : 0,69 Température moyenne : -160 C Rotation sidérale : 10 h 39 min Distance du Soleil : 1,4 milliards de km Révolution : 9,46 ans Nombre de satellites connus : 0 ou plus b. Atmosphère et surface Vue de l'espace, Saturne, boule jaune beige de taille équivalente à celle de Jupiter, est un astre flamboyant de par ses anneaux très développés. Elle est entourée de nombreux satellites, dont 0 sont actuellement connus. Son atmosphère, très étendue du fait de la taille imposante de son noyau, est principalement composée d'hélium, d'hydrogène, de méthane et d'ammoniac. Ces gaz légers et sa rotation rapide créent de nombreux mouvements atmosphériques, si bien que les vents peuvent souffler à plus de km/heure à son équateur. Ces nuages froids ou très chauds donnent cette apparence de bandes parallèles à l'équateur, claires ou foncées. L'étendue en hauteur de l'atmosphère provoque des changements de température et de pression responsables de la présence d'autres types de molécules sous forme gazeuse. c. Structure interne Dans les couches profondes, un noyau rocheux forme le centre de la planète. La pression étant très élevée à ce niveau, on pense que l'hydrogène est ensuite à l'état métallique, puis est séparé d'une couche d'hydrogène moléculaire et d'hélium par une zone de transition. Parmi une petite quantité d'ammoniac, on a décelé de la phosphine (PH 3 ), du monoxyde de carbone (CO), et de la vapeur d'eau. Dans la couche supérieure, le méthane, également présent. La présence d'hydrogène métallique soutient la découverte du champ magnétique de Saturne, qui, après avoir pris son origine dans cette couche serait entretenu par la rotation rapide de la planète. d. Anneaux et satellites On pourrait comparer les anneaux de Satyurne à un disque, tant leur épaisseur de quelques centaines de mètres est inférieure à leur étendue allant jusqu'à km de Saturne. Suivant les positions respectives de Saturne et de la Terre, ils apparaissent donc plus ou moins "ouverts" et semblent disparaître lorsque la Terre traverse leur plan. Sept principaux, au nom des premières lettres de l'alphabet, ont été dénombrés. Des vides de matières ou "anneau sombre" les séparent, et sont plus ou moins larges. Mais chaque anneau représente en fait un très grand nombre d'annelets en évolution constante. Ce sont en fait des débris de glace ou de roche, de tailles variant du millième de millimètre à un kilomètre environ. Quant aux satellites de Saturne, on en dénombre 18 avec certitude. Du plus proche au plus éloigné, ce sont Pan, Atlas, Prométhée, Pandore, Épiméthée, Janus, Mimas, Encelade, Téthys, Télesto, Calypso, Dioné, Hélène, Rhéa, Titan, Hypérion, Japet et Phoebé. Leur taille varie de quelques kilomètres, et ils n'ont aucune atmosphère, si bien que leur surface est criblée de cratères. Cependant, Encelade semble avoir connu une activité géologique, et Titan possède une atmosphère (d'ailleurs il est de taille équivalente à celle de la Lune)

13 a. Généralités VIII/ URANUS, la jumelle de Neptune CARTE D'IDENTITÉ Nom : Uranus Diamètre : km Masse : 8, kg Densité : 1,3 Température moyenne : -18 C Rotation sidérale : 17 h 14 min Distance du Soleil :,9 milliards de km Révolution : 84,1 ans Nombre de satellites connus : 18 b. Atmosphère et surface Uranus est restée longtemps inconnue, car elle est difficilement visible à l'œil nu. Elle ressemble à une planète discrète car "grossière" ou "banale". En effet, son apparence n'a rien d'excentrique : c'est un globe de couleur bleu-vert, sans détail particulier. Sa position couchée sur son orbite peut étonner. On pense que cette position remonte à l'origine du système solaire. Uranus, en formation, aurait été percutée par une planète qui l'aurait fait basculer sur son axe de rotation jusqu'à sa position actuelle. Sa position par rapport au soleil a pour conséquence de plonger alternativement ses deux pôles dans de longues nuits de 4 ans. Son atmosphère est, contrairement à ses consoeurs géantes, proportionnellement moins importante, car elle ne représente que 30% de sa masse. Essentiellement composée d'hydrogène et d'hélium, elle contient aussi du méthane qui lui donne sa couleur verdâtre. Elle est animée de mouvements rapides et composée de gros nuages, en raison de la rapidité de sa rotation sur elle-même. c. Structure interne La structure interne d'uranus diffère quelque peu par rapport à celle de Jupiter ou Neptune. Elle est fondée d'un noyau de fer et silicates dans lequel la température atteindrait près de C, recouvert d'une région homogène fluide faite vraisemblablement de glaces d'eau, de méthane et d'ammoniac, complétée par km d'épaisseur d'hydrogène moléculaire. La température interne est trop basse pour permettre à l'hydrogène d'exister sous forme métallique. Une magnétosphère a néanmoins été décelée sur Uranus. Elle prendrait naissance dans ses glaces, et serait entretenue par sa rotation rapide. d. Anneaux et satellites Uranus possède aussi des satellites. 18 sont actuellement connus, mais uniquement 15 ont un nom : Cordélia, Ophélia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Belinda, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania et Obéron. Vraisemblablement constitués de roches et de glaces, leur surface est très sombre. Leur rotation sur le plan équatorial de la planète suggère qu'ils se sont formés en même temps qu'elle. Umbriel et Obéron, les derniers, exhibent une surface criblée de cratères, alors que Titania et Ariel possèdent des réseaux de failles. Le système d'anneaux d'uranus a été détecté alors qu'il occultait la planète, lui donnant l'impression de clignoter. Au nombre de neuf, ils sont très sombres et ténus, essentiellement composés de carbone et en évolution constante. Peu larges, ils sont confinés en des limites précises à cause de la force gravitationnelle de "satellites bergers"

14 IX/ NEPTUNE, l'autre planète bleue a. Généralités CARTE D'IDENTITÉ Nom : Neptune Diamètre : km Masse : 1, kg Densité : 1,64 Température moyenne : -158 C Rotation sidérale : 16h 03 min Distance du Soleil : 4,5 milliards de km Révolution : 164,81 ans Nombre de satellites connus : 8 Grande inclinaison sur l'écliptique b. Atmosphère et surface Invisible à l'œil nu car trop éloignée, elle se révèle au télescope comme une magnifique planète d'un bleu presque turquoise, entourée d'anneaux qui font d'elle le plus bel astre de tout notre système. Cette couleur mer des Caraïbes est due à la présence dans son atmosphère d'une quantité importante de méthane gazeux, bien que majoritairement composée d'hydrogène moléculaire et d'hélium. Dans les couches supérieures, le méthane donne naissance à divers hydrocarbures sous l'effet des rayons ultraviolets du Soleil. On note aussi la présence de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau. La découverte la plus étonnante réside en l'existence éventuelle de monoxyde de carbone et d'acide cyanhydrique, qui pourrait impliquer celle d'azote. Dynamique, elle est animée de mouvements intenses et complexes. On a pendant un certain temps mis en évidence une tache sombre, localisation d'un anticyclone de grande ampleur, qui a ensuite disparue, noyée dans les mouvements incessants de ces nuages. c. Structure interne Formée contemporainement à ses acolytes, c'est à dire il y a 4,5 milliards d'années, son noyau de roches et glaces est surmonté d'un fluide chaud d'eau, méthane et ammoniac, le premier ayant retenu à sa surface les gaz qui constituent 40% de sa masse. Sa magnétosphère est similaire à celle d'uranus, c'est à dire très excentrée, prenant naissance non pas dans son noyau mais dans ses glaces. d. Anneaux et satellites Les satellites de Neptune sont au nombre de 8. Le principal a été nommé Triton, mais il y a aussi Thalassa, Naïade, Despina, Galatée, Larissa et Protée. Au vu des orbites de Triton, on suppose que c'était un ancien astéroïde capturé par la force de gravité ultérieurement à la formation de la planète, alors que les autres se seraient formés en même temps. Neptune possède un système de six anneaux, de largeur et d'épaisseur variables. Certains, plus denses en matière, apparaissent donc plus brillants. Ils sont limités par les orbites de certains satellites, car ils sont en effet intercalés les uns avec les autres

15 PETIT BILAN SUR LES PLANÈTES GAZEUSES De même que pour les précédentes, des caractéristiques communes peuvent aisément être dégagées : *taille gigantesque, supérieure à km (diamètre de Neptune) *atmosphères extrêmement épaisses cachant leur surface *atmosphères animées de mouvements incessants et parfois cataclysmiques *atmosphères principalement composées d'hélium, d'hydrogène et de méthane *vitesses de rotation sidérale élevées, proportionnellement à leur taille *densités faibles, aux alentours de 1 *masses peu importantes, proportionnellement à leur taille, conséquence de leur densité faible *de nombreux satellites, au moins 8 (Neptune en a le moins) *existence d'anneaux plus ou moins proches de la planète *Températures moyennes très froides connaissant des variations beaucoup moins importantes

16 X/ PLUTON, planète marginale noyée dans les limbes a. Généralités CARTE D'IDENTITÉ Nom : Pluton Diamètre : 350 km Masse : 1,3.10 kg Densité : 1,99 Température moyenne : -36 C Rotation sidérale : 6 jours 9 h 18 min dans le sens rétrograde Distance du Soleil : millions de km Révolution : 47,7 ans, forme différente d'un cercle Nombre de satellites connus : 1 Très grande inclinaison sur l'écliptique b. Atmosphère et surface Se fondant dans le noir de l'univers, Pluton, petite planète mal connu, est comme une petite boule grise, contrastant étonnamment avec les planètes gazeuses qui la précèdent. Le seul moyen d'étude s'est révélé être la spectroscopie, par laquelle on a mis en évidence du méthane solide (à cause de la trop petite température régnant à sa surface), ainsi que du méthane gazeux mais dont la quantité doit varier selon la température et donc selon son éloignement par rapport au soleil. Sa surface est donc gelée. L'atmosphère de Pluton, très ténue, est dépourvue d'hydrogène et d'hélium. En effet, la masse de la planète est insuffisante pour retenir des gaz aussi légers à sa surface. Une découverte originale des scientifiques est l'idée que Pluton serait peut-être un ancien satellite de Neptune qui aurait été dévié de son orbite par quelque objet, d'où la forte inclinaison de son orbite sur l'écliptique. c. Structure interne On connaît très peu la structure interne de Pluton qui n'est imaginée qu'en hypothèses. On pense cependant que c'est un astre léger, formé d'un petit noyau rocheux, entouré d'un manteau de glaces et d'une surface, croûte de méthane. d. Le couple Pluton - Charon Découvert il y a environ 0 ans, Charon est un satellite gravitant à km de Pluton et effectuant son tour en 6,4 jours. C'est son diamètre supérieur à la moitié de son astre, c'est à dire de 635 km, qui en fait une originalité du système solaire. En effet, il faut plutôt considérer ces deux corps comme une planète-double

17 ZOOM SUR LES EXPLICATIONS DE CES DIFFÉRENCES I / INFLUENCE DU SOLEIL : rayonnement et température Le rayonnement du soleil est très fort, en raison de la température moyenne de C qui règne à sa surface. Plus on s'éloigne de cet astre, plus la température s'abaisse, donc il fait froid. Les gaz, comme beaucoup d'éléments, adoptent un état qui varie selon la température ambiante. A proximité du soleil, certaines molécules de la nébuleuse primitive se sont donc vaporisées. C'est pourquoi on retrouve de l'eau à l'état de vapeur près du soleil. Les seuls éléments solides y sont donc les planétésimales rocheuses. A partir d'une distance d'environ 750 millions de km, l'eau est à l'état de glace, et s'agglutine donc en de gros glaçons, éléments eux aussi solides. Les planétésimales sont donc, loin du soleil, à la fois des éléments de roches et de glaces, qui peuvent être beaucoup plus gros. Leur grande taille leur a ensuite permis de capter des gaz légers qui remplissaient l'espace autour du soleil, et ainsi de former des planètes de forme gigantesque, essentiellement composées de gaz, entourant un tout petit noyau rocheux. On peut citer comme exemple Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, qui ont une atmosphère très étendue entourant un noyau de roches et de glaces. L'éloignement du Soleil explique par ailleurs les différences de températures si importantes chez les planètes telluriques et si faibles pour les suivantes. En effet, les premières recevant une quantité gigantesque d'énergie solaire, la température entre la face exposée et la face cachée est très importante. Les planètes gazeuses ou même Pluton ne connaissent que des écarts moindres entre le jour et la nuit (10 C sur Pluton), en raison de la Température glaciale qui règne déjà à leur surface (-150 C environ). >>>présence d'une atmosphère ou pas, différences de température à la surface, présence d'une hydrosphère à la surface de la Terre. II / LA GRAVITÉ a. La découverte de Newton C'est en observant une pomme tombant d'un pommier que Newton découvre cette force qui, créée à l'intérieur de chaque corps, retient à sa surface tous les objets s'y trouvant. C'est en quelque sorte une loi d'attirance mutuelle entre des corps. Plus un corps est gros et de masse importante, plus cette force est présente et lui permet de retenir des éléments eux aussi de plus en plus lourds

18 En effet, cette loi définissant la force F d'attraction fait intervenir les masses des deux corps concernés (m 1 et m ), la constante de gravitation G (égale à 6, m 3 / kg. s ), et la distance entre ces deux corps r. Elle s'écrit : m 1. m F = G. r La gravité, c'est aussi l'écrasement : plus un corps est gros, plus il comprime la matière qui le compose. Les particules de matière sont ainsi projetés les unes contre les autres. De ce fait, la pression augmente, tout comme la température. A partir d'un assemblage quelques centaines de kilomètres de diamètre, la gravité aboutit à niveler la surface d'un corps jusqu'à lui donner une forme sphérique. >>>Forme sphérique des planètes, présence d'une atmosphère ou pas b. Limite de Roche La limite de Roche est la distance minimale par rapport au centre d'une planète à laquelle un satellite fluide peut graviter sans se briser malgré les forces de marées auxquelles le soumet l'attraction de l'astre. Des satellites solides peuvent exister en deçà de la limite de Roche, car la tension des roches les empêche de se disloquer. Essayons de retrouver la démonstration que le mathématicien français Edouard Roche fit vers On étudie un satellite quelconque dans un référentie l" planétocen trique" considéré comme galiléen. Le satellite est considéré comme deux sphères de même rayon r, de même masse m, et de même masse volumique ρ. La planète a une masse M, un rayon R, et est distante du centre du satellite d' une distance D. r Le vecteur unitaire est n, ayant la direction de la droite (planète - satellite), et orientée dans le sens satellite - planète. r r Soit ω la vitesse angulaire des deux sphères A et A. Les deux accélérations a et a' des sphères sont r r données par a = ω ( D r) et a = ω ( D + r) On applique le théorème du centre d' inertie au système " Sphère A" dans le référentie l planétocen trique considéré comme galiléen. Le bilan des forces donne : r r GMm r * force de gravitation F exercée par la planète : F = n ( D r) r r Gm r * force de gravitation f exercée par A' : f = n 4r r r r * force de contact C exercée par A ': C = Cn Le théorème énonce r r F = ma En projetant sur NN', on obtient r r r r et donc F + f + C = ma GMm Gm + C = mω ( D r) ( 1) (D-r) 4r

19 Afin que les deux sphères, c' est à dire les deux parties du satellite, soient collées, il faut que C > 0 Gmm Gm + + mω ( D r) > 0 ( D r) 4r Gmm Gm mω + ( D + r) > 0 ( D r) 4r + On résoud ce système d' inéquation s : Gmm Gm + > mω ( D + r) ( D + r) 4r Gmm Gm + > mω ( D r) ( D r) 4r D r D + r Gm GM + ( D r) ( D r) 4r + [ D r + D + r] ( D r) > 0 ( D + r) > 0 > 0 r En négligeant les termes << 1, on obtient D md M r r r r > r D (1 + )(1 ) (1 )(1 + ) D D D D md M 6r m > ce qui donne r D D M 3 r > 1 3 D En introduisa nt les densités r 3 m ρ 3 r = > 1 M R 3 ρ D 3 3 ρ Soit D > R 13 ρ respective s de la d' où ce qui donne après calcul planète et du satellite, ρ et ρ, on obtient 3 R > 1 D 3 ρ D >,93 R ρ Cette approximation est acceptable à notre niveau, compte tenu que la valeur admise actuelleme nt est ρ D >.4563 R ρ

20 Pour application, nous pouvons donc calculer la distance approximative minimale d'existence de la Lune (r' =3,34) par rapport à la Terre (r =5,5 et R=6400 km): D = D = 18584km La Lune se situant à km de la Terre, a peu de chances d'être désintégrée sous les forces de marée, sauf déviation très imprévue, comme une collision avec un corps gigantesque. C'est d'ailleurs sur cette idée que se fonde une des hypothèses de la formation des anneaux de Saturne. c. Satellites et anneaux L'origine de tous les satellites n'est pas la même, plusieurs suppositions ont été avancées. Arrivés à un certain point, les astres ainsi formés ne pouvaient plus absorber d'autres éléments pour augmenter leur taille. Les planètes suffisamment grosses, c'est à dire principalement les planètes géantes mais aussi la Terre et Mars, ont attiré dans leurs orbites des blocs de matière qui sont donc devenus leurs satellites. Ceux-ci, de taille insuffisante, n'ont pu retenir de gaz environnants et sont restés tels quels, c'est à dire des boules de roches comme la Lune, ou alors des blocs de glace comme de nombreux satellites de Jupiter ou Uranus. En ce qui concerne la Lune, les scientifiques pensent que la position de ce corps de grande taille pour un satellite résulte d'une collision avec un autre corps céleste de la taille de Mars. Quant aux satellites de Mars, Phobos et Déimos, ils n'ont été capturés que tardivement. Les anneaux des planètes sont nommés par les lettres grecques dans l'ordre de l'intérieur vers l'extérieur. Ils peuvent, même graviutant autour d'une même planète, avoir des constitutions différentes. Par exemple, les anneaux B et C de Saturne dont les différentes matières sont mises en valeurs par des couleurs différentes. De même, que pour les satellites, il existe différentes théories concernant la formation des anneaux des planètes. * Théorie de la nébuleuse locale : Un gros nuage de gaz et de poussières se condense pour former une planète ; les débris inemployés forment une sphère qui entoure la planète. Les particules situées au-delà de la limite de Roche (ligne rouge) s'agglutinent et forment des satellites. Celles de l'intérieur, emprisonnées trop rapidement dans l'orbite n'ont pas pu s'assembler par accrétion, sont donc restées éloignées et distinctes les unes des autres ; elles s'entrechoquent et s'organisent lentement sur des orbites circulaires en un mince disque qui tourne dans le plan équatorial de la planète. * Théorie du corps étranger : les forces d'attraction régnant en deçà de la limite de Roche peuvent faire plus qu'empêcher la formation de satellites. Si un corps étranger (comète astéroïde ) est attiré par le champ gravitationnel (ligne verte ) il peut se placer en orbite à l'intérieur de la limite de roche ; il est alors fractionné et les divers fragments se regroupent en formant un anneau. * Théorie des débris : un satellite peut exister à l'intérieur de la limite de Roche, à condition qu'il se soit constitué avant que la planète ait atteint sa dimension définitive. Si une météorite heurte le satellite (ligne verte), les débris arrachés à celui-ci peuvent former un anneau placé entre ce satellite et un satellite extérieur (A) ; ou bien le satellite peut voler entièrement en éclats et se transformer en anneau diffus (B). En observant les anneaux de Saturne apparaissent des zones de "vide", entrecoupant le disque homogène. La principale est appelée "division de Cassini", qui sépare les anneaux extérieurs et intermédiaires. Le même phénomène existe aussi en ce qui concerne les "satellites bergers" qui gardent la matière en des limites bien précises, dont limitant l'étalement des anneaux, comme cela se voit bien dans les anneaux d'uranus. Ces entrecoupures proviennent des phénomènes de résonnance avec les périodes de révolutions des satellites, mécanisme un peu trop compliqué pour que l'on puisse les expliquer à notre niveau. Essayons de confronter la définition de la limite de Roche avec des phénomènes visibles dans le ciel : - 0 -

21 *les anneaux de Saturne s'étendent en deçà de cette limite de Roche : la majeure partie est concentrée danns un diamètre de km, alors que le calcul de la limite nous donne, avec approximation de la densité des matériaux constituant les anneaux, un résultat d'envrion km. L'anneau E est une spécifité, s'étendant jusqu'à km de la planète. Il semblerait qu'il soit le résultat du dégazage récent du satellite Encelade. Cependant, comment se fait-il alors que plusieurs satellites de Saturne se trouvent à moins de rayons et demi de la planète? Il y a en effet les quatre premiers, ayant des densités inférieures à 1, qui gravitent à des distances de,3 rayons saturniens. Ceci s'explique par leur densité. Par exemple, Atla, de densité 1.3, devrait se trouver à moins de km du centre de Saturne pour être disloqué. Saturne ayant une densité particulièrement basse, elle permet à des corps de densité plus élevée de subsister jusqu'à une distance très proche. *Phobos, satellite de Mars, distant de km, est en deçà de cette limite de Roche, il se rapproche de sa planète au rythme de 3 à 4 cm par an et devrait s'écraser dans 30 millions d'années. Les traces de sa dislocation sont d'ailleurs visibles : ce sont les failles. *La comète Shoemaker-Levy, en 1994, a franchi cet espace aux environs de Jupiter, a été fractionnée et s'est écrasée sur la planète gigantesque. Elle est passée à km, et Jupiter ayant un rayon d'environ km, elle était bien trop près. Les anneaux et satellites sont indispensables aux planètes qui en possèdent, ils jouent en effet le rôle de stabilisateurs des orbites. Par exemple, la Lune a des effets indispensables sur la Terre : Tout d'abord, la Lune stabilise la terre sur son axe, incliné à 3.5. Sans elle, il basculerait de 0 à 90 sous l'effet de perturbations gravitationnelles des autres planètes, et bouleverserait l'ensoleillement, les saisons, et rendrait donc la vie impossible. De plus, grâce aux marées de la Lune, la vie a pu sortir des océans sur Terre. Cependant, la Lune s'éloigne actuellement de 3.8 cm par an, et il est polémiqué qu'elle quitte la banlieue terrestre dans 1 milliard d'années. >>>Anneaux des planètes, satellites des planètes, originalité de la Terre d. Vitesse cosmique Les planètes telluriques ne présentent, à l'évidence, qu'une mince atmosphère ténue, au contraire des planètes joviennes dont les gaz les entourant constituent une fraction importante de la masse totale. On peut expliquer cette différence par la gravité, les planètes joviennes étant bien plus grande que de petites corps ne pouvant conserver leur enveloppe de gaz, elles ont pu retenir ces espèces volatiles autour de leur noyau très imposant. En effet, la gravité dépend de la masse, ce qui explique ces différences. La première vitesse cosmique est la vitesse minimale qui doit être communiquée à un astre pour qu'il soit satellisé autour d'une planètes. La seconde vitesse cosmique ou vitesse de libération est la vitesse minimale que doit atteindre un astre pour pouvoir échapper définitivement à l'attraction d'une planète. C'est celle-ci qui entre en jeu pour expliquer la conservation des gaz

22 * L' altitude >>>différentes compositions chimiques entre les atmosphères Pour arriver à l' expression de la vitesse cosmique, nous allons considérer un gaz G quelconque de masse m faisant alors partie de l' atmosphère d' une planète quelconque. La planète considérée est un corps de masse M et de rayon R. Si g est constante, l' énergie potentiell e d' un corps est donnée par : Ep = mgh + constante définie par l' état de référence. GMm Si g n' est pas constante, c' est le cas quand on étudie les astres, planètes et satellites, on trouve Ep = R + h On prend comme état de référence Ep = 0 à l' infini, donc l' énergie potentiell e diminue avec le rapprochement de la planète, donc Ep < 0 Par la défintion de l' énergie mécanique, nous avons Em = Ec + Ep On applique le théorème de conservation de l' énergie mécanique entre * la surface de la terre, à l' altitude ho = 0 où le gaz a la vitesse vo = 0 et Emo = 1 GMm h1 où le gaz a la vitesse v1 et Em1 = m v1 R + h1 1 GMm m vo R 1 GMm 1 GMm D' après le théorème, nous avons Emo = Em1 ce qui donne (1) m vo = m v1 R R + h1 Nous considéron s alors que le gaz échappe définitive ment à l' attraction de la planète si h tend vers l' infini GMm donc tend vers 0. R + h 1 1 La relation ( 1) devient alors GMm m vo = m v1 + R La vitesse vo est minimum si le gaz arrive en h1 avec une vitesse nulle donc v1 = 0 GM On obtient donc vo = R GM Or, chaque planète possède un champ de gravitation à sa surface propre, donné par g = R Donc, cette vitesse minimum peut aussi s' écrire vo > g R Appliquons - le à la Terre. 3 vo > 9,8 6,4.10 v > 11, km. s 1 o Dans ce cas, le champ - de gravitation est tel que g = 9. 8m.s, et R = RT 3 = 6,4.10 km III / ACTIVITE INTERNE L'activité interne d'une planète est en partie liée à sa taille. En effet, alors que Mercure et la Lune sont des planètes éteintes car trop petites et n'ayant plus de "matière" à fusionner en leur noyau, Vénus et Mars, de taille inférieure à la Terre, sont considérées comme mourantes. L'activité se déroulant dans les profondeurs a des effets très marqués en surface, à l'échelle de millions d'années. Le premier phénomène qui en résulte, la tectonique des plaques, consiste à renouveler constamment le plancher océanique à partir d'un grand volcan sous-marin, le rift. Ainsi, sur Terre, les - -