Le Système solaire. Vincent LUSSET. Université inter âges du nord parisien

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1 Le Système solaire Vincent LUSSET Université inter âges du nord parisien

2 Le Système solaire I Notre étoile, le Soleil II Les planètes rocheuses III Les planètes gazeuses IV Au confins du Système solaire

3 Le Système solaire I Notre étoile, le Soleil II Les planètes rocheuses III Les planètes gazeuses IV Au confins du Système solaire

4 Naissance du Système solaire Comme toutes les étoiles, le Soleil est né au sein d une nébuleuse de poussières et de gaz, composée essentiellement d hydrogène et d hélium la nébuleuse d Orion la nébuleuse de la Tête de Cheval

5 Naissance du Système solaire Un fragment de nébuleuse finit par se contracter (s'effondrer) sous sa propre gravité. En se comprimant, le nuage de gaz s échauffe jusqu à former une protoétoile Si la température atteint 15 millions de degrés, les réactions nucléaires de fusion de l'hydrogène en hélium peuvent s allumer : l étoile s'allume La datation du Système solaire via l analyse des météorites, qui sont restées inchangées depuis sa formation, donne un âge de 4,568 milliards d années

6 Naissance du Système solaire La nébuleuse solaire prend une forme de disque du fait de la rotation; les gaz et poussières qui la composent se rapprochent les uns des autres progressivement les plus proches du Soleil forment de blocs rocheux qui s'agrègent progressivement en une centaine de planétésimaux puis par collision en planète rocheuses au-delà d'une limite appelée ligne de glace se forment des blocs de glace qui en s agrégeant absorbent les gaz de la nébuleuse et forment les planètes géantes gazeuses

7 Caractéristiques du Soleil Diamètre : km (x110 Terre) Masse : 99,8% du Système solaire (x Terre) Âge : 4,6 milliards d années Espérance de vie : 10 milliards d années Température de surface : 5500 C Température du cœur : C Composition : 75% d hydrogène 25% d hélium Source d énergie : fusion de 4 hydrogènes H en 1 hélium He chaque seconde, le Soleil convertit 4 millions de tonnes de matière en énergie pure! la fusion de l hydrogène en hélium E mc 2

8 Fin de vie du Soleil Dans 5 milliards d années : arrêt de la fusion de l hydrogène (manque de carburant) l équilibre entre la pression radiative, qui tend à dilater l étoile, et la gravitation, qui tend à la contracter, sera rompu le cœur se contractera et donc se réchauffera; il attendra finalement C allumage de la fusion de l hélium en carbone et en oxygène une grande quantité d énergie est libérée les couches extérieures de l étoile sont repoussées au loin; le Soleil va gonfler jusqu'a devenir une géante rouge

9 Fin de vie du Soleil Dans 5 milliards d années : arrêt de la fusion de l hydrogène (manque de carburant) l équilibre entre la pression radiative, qui tend à dilater l étoile, et la gravitation, qui tend à la contracter, sera rompu le cœur se contractera et donc se réchauffera; il attendra finalement C allumage de la fusion de l hélium en carbone et en oxygène taille du Soleil dans sa phase géante rouge

10 Fin de vie du Soleil Après 2 milliards d années : arrêt de la fusion de l hélium contraction et réchauffement du cœur la chaleur produite arrachera les couches extérieures; l'enveloppe du Soleil deviendra ce qu'on appelle une nébuleuse planétaire (rien a voir avec les planètes cependant) NGC 6543, ou nébuleuse de l œil de chat

11 Fin de vie du Soleil M57, ou nébuleuse de la Lyre

12 Fin de vie du Soleil Le cœur, essentiellement constitué de carbone et d oxygène, continue à se contracter jusqu à atteindre une densité de 1 tonne par centimètre cube cette étoile morte est appelée naine blanche tailles respectives de la Terre et d'une naine blanche Certains modèles prévoient que le cœur de carbone d'une naine blanche cristallise sous la forme d'un gigantesque diamant

13 Éruptions solaires La surface du Soleil, plasma bouillonnant, est le siège de turbulences magnétiques qui parfois arrachent des boucles de plasma de la surface : les éruptions solaires

14 Éruptions solaires Les éruptions envoient dans l'espace des flots de particules qui, km plus loin, interagissent avec le champ magnétique terrestre. Elles peuvent perturber les communications par satellites, et sont a l'origine des aurores polaires

15 Le Système solaire I Notre étoile, le Soleil II Les planètes rocheuses III Les planètes gazeuses IV Au confins du Système solaire

16 Distances dans le Système solaire Il est possible de comparer les tailles des planètes entre elles et avec le Soleil : Cependant les distances sont si grandes qu elles sont impossibles à visualiser à l échelle ; le seul système que l on puisse représenter est le système Terre-Lune :

17 Distances dans le Système solaire Distances : visualisation du système solaire à l échelle de Paris (distances / 1 milliard) : Mars : myrtille à 230 m du centre Terre : raisin à 150 m du centre Vénus : raisin à 108 m du centre Mercure : petit pois à 58 m du centre Soleil : balle Ø1,4 m

18 Distances dans le Système solaire Distances : visualisation du système solaire à l échelle de Paris (distances / 1 milliard) : Soleil : balle Ø1,4 m Les étoiles proches sont encore beaucoup plus loin : au moins km à cette échelle Jupiter : pamplemousse à 750 m du centre Saturne: pamplemousse à 1,5 km du centre Uranus : orange à 3 km du centre Neptune : orange à 4,5 km du centre

19 Le Système solaire II Les planètes rocheuses II.1) Mercure II.2) Vénus II.3) La Terre et la Lune II.4) Mars II.5) La ceinture d astéroïdes

20 Le Système solaire II Les planètes rocheuses II.1) Mercure II.2) Vénus II.3) La Terre et la Lune II.4) Mars II.5) La ceinture d astéroïdes

21 Mercure Mercure est la planète la plus proche du Soleil ("seulement" 58 millions de kilomètres ) planète la plus rapide sur son orbite : 50 km/s Plus petite planète du Système solaire (diamètre de 4900 km, 40% de plus que la Lune) Constamment brûlée par les éruptions solaires les journées sont infernales, la température de surface monte à 430 C Presque pas d atmosphère la chaleur s échappe rapidement et les nuits sont glaciales, à -180 C Mercure vu par la sonde Messenger

22 Mercure Rotation sur elle-même : 59 jours (terrestres) Révolution autour du Soleil : 88 jours une journée sur Mercure, entre lever et coucher du Soleil = 176 jours terrestres une journée sur Mercure dure 2 ans! Mercure est la planète la plus dense du Système solaire, ce qui s'explique par le fait que Mercure a un noyau métallique qui représente 61% de son volume (17% pour la Terre) on pense que lors de la formation du Système solaire, Mercure a été heurtée par un planétésimal qui lui aurait arraché une grande partie de son écorce rocheuse

23 Mercure Mercure est visible à l œil nu même si, proche du Soleil, elle n est pas facilement visible, seulement au crépuscule et à l aube Se déplace plus rapidement que les autres planètes nommée d après le dieu du commerce, des voyages et messager ailé des dieux (Mercure pour les Romains, Hermès pour les Grecs) Mercure, quasiment inexplorée, n a été visitée que deux fois Mariner 10 (1973), 3 survols et cartographie de 50% de sa surface Messenger ( ) Mercure par Messenger (fausses couleurs)

24 Le Système solaire II Les planètes rocheuses II.1) Mercure II.2) Vénus II.3) La Terre et la Lune II.4) Mars II.5) La ceinture d astéroïdes

25 Vénus Jumelle de la Terre sur le plan de la taille (diamètre km), Vénus est la 2 ème planète la plus proche du Soleil (108 million de kilomètres) Planète la plus proche de la Terre astre le plus brillant du ciel après le Soleil et la Lune («Étoile du Berger», «Étoile du Matin») Vénus en vraies couleurs ; ses nuages cachent en permanence sa surface

26 Vénus Vénus est constamment enveloppée d épais nuages; l atmosphère de Vénus est beaucoup plus dense que celle de la Terre, avec une pression jusqu à 90 fois plus importante que sur Terre composée quasiment exclusivement de CO 2, elle génère un effet de serre très important, qui en fait la planète la plus chaude du Système solaire avec une température de surface autour de 470 C (> température fusion du plomb) il y aussi des nuages de dioxyde de soufre qui tombent parfois en précipitations sous forme d acide sulfurique, accompagnées (peut-être) de neige métallique les vents à la surface de Vénus peuvent atteindre 360 km/h Vue artistique des nuages de carbone et de soufre qui recouvrent Vénus

27 Vénus Composition de Vénus : proche de celle de la Terre, avec un noyau métallique composé essentiellement de fer et de nickel et un manteau de roches chaudes et fluides L observation de la surface essentiellement faite à l aide de radars surface «jeune» (< 1 milliard d années) due à volcanisme très important La surface de Vénus, observée au radar par la sonde Magellan

28 Vénus Vénus a été explorée par les Soviétiques, avec le programme Venera (années ), dans le cadre de la course à l espace qui opposait les USA et l URSS Venera 13 est la 1 ère sonde à se poser sur Vénus et à réussir à envoyer des images correctes de sa surface; elle a survécu 57 minutes sous 457 C et 83 atmosphères Les seules images visuelles qu on ait de la surface de Vénus

29 Vénus Rôle important dans l histoire de l astronomie, pour l affirmation du modèle héliocentrique contre le modèle géocentrique quand Galilée perfectionna la lunette astronomique (1609) et la braqua sur Vénus, il découvrit qu elle a des phases et change de taille apparente au cours du temps Explication simple uniquement dans le cadre d une représentation héliocentrique, où Vénus tourne autour du Soleil : si elle est de l autre côté du Soleil par rapport à la Terre, Vénus est entièrement éclairée, mais loin donc petite si elle est entre le Soleil et la Terre, elle est plus proche donc apparaît plus grosse, mais n est éclairée qu'en croissant

30 Le Système solaire II Les planètes rocheuses II.1) Mercure II.2) Vénus II.3) La Terre et la Lune II.4) Mars II.5) La ceinture d astéroïdes

31 La Terre La Terre se situe à 150 millions de km du Soleil. Avec un diamètre de km, c'est la plus grande des planètes rocheuses lors de sa formation, elle a emmagasiné plus de chaleur interne, en partie conservée car entretenue par la radioactivité des roches Cette chaleur est à l origine de courants de convection dans le manteau, lesquels déplacent les fragments de la lithosphère appelés plaques tectoniques (quelques centimètres par an) volcans, montagnes, failles océaniques et séismes

32 La Terre La tectonique des plaques, ajoutée à l érosion par l eau et par l air, entraîne un renouvellement constant de la surface de la Terre, qui est donc relativement jeune ex : l Himalaya a 45 millions d années et pourrait disparaître en 20 millions d années

33 Zone habitable Seule planète à avoir de l eau liquide; on pense que c est une condition nécessaire à l apparition de la vie (rôle de l eau dans la chimie du vivant) La zone d un système solaire où l eau liquide est possible (selon les conditions atmosphériques) est ainsi appelée zone habitable de l étoile pour notre Soleil, entre 142 et 235 millions de km Mars, plus massive et avec une atmosphère (effet de serre), serait habitable

34 La Lune La Lune a un diamètre de 3475 kilomètres, ce qui en fait le 5 ème plus grand satellite du Système solaire. Elle est d une taille particulièrement importante par rapport à la taille de la planète Terre Theia percutant la Terre origine a longtemps été un mystère; difficile d obtenir une lune de cette taille par accrétion de débris du Système solaire naissant On pense aujourd'hui qu'aux débuts du Système solaire, un planétésimal de la taille de Mars, appelé Theia, aurait percuté la Terre une partie se serait ajoutée à la Terre, les restes s agrégeant pour donner la Lune

35 Orbite de la Lune On dit en général que la Lune est le satellite naturel de la Terre c est en réalité un compagnon de la Terre sur son orbite : la Lune tourne autour du Soleil La trajectoire de la Lune dans le Système solaire est une ellipse déformée mais toujours convexe (pas de point de rebroussement, de «boucle») du point de vue astronomique, le système Terre-Lune peut être considéré comme une planète double

36 Phases de la Lune La Lune ne possède pas d atmosphère, et sa tectonique des plaques s est arrêtée il y a des milliards d années, aussi sa surface est constellée de cratères d'impact de météorites La gravité a ralenti la rotation de la Lune sur ellemême période de rotation = période de révolution (apparente) autour de la Terre (verrouillage gravitationnel) toujours la même face visible depuis la Terre Par ailleurs selon sa position par rapport au Soleil, la partie éclairée visible depuis la Terre varie, c'est le phénomène des phases lunaires

37 Phases de la Lune La Lune est proche de la Terre ( km en moyenne) et relativement assez massive influence importante sur la Terre, par exemple le phénomène biquotidien les marées, océaniques mais aussi terrestres, qui se rajoutent à celles dues au Soleil

38 Le Système solaire II Les planètes rocheuses II.1) Mercure II.2) Vénus II.3) La Terre et la Lune II.4) Mars II.5) La ceinture d astéroïdes

39 Mars, 4 ème et dernière planète rocheuse, est située à 228 millions de kilomètres du Soleil Désert glacial, teinté d une couleur rouille par la poussière riche en fer de sa surface Mars Diamètre de seulement 6780 kilomètres deux fois plus petite que la Terre, mais nombreuses similitudes : Valles Marineris, 5 fois plus profond et 10 fois plus long que le Grand Canyon - journées de 25 heures - paysages de déserts, de collines, de canyons et de volcans - atmosphère, néanmoins beaucoup plus fine que sur Terre (gravité 1/3) et CO 2 à 95%

40 Mars a des calottes polaires résiduelles, qui contiennent de la glace d eau, auxquelles s ajoutent des calottes saisonnières (hiver) fraction significative de l atmosphère martienne qui se condense l hiver; c'est donc de la glace carbonique Mars La température à la surface de Mars varie entre -3 C et -140 C, avec une moyenne à -65 Calotte polaire martienne NB : le cœur de Mars s'est refroidi depuis la formation de la planète aussi sa croûte s'est solidifiée en une seule plaque; il n'y a plus de tectonique des plaques sur Mars

41 Mars Le Mont Olympe, plus haut relief connu du Système solaire On trouve encore volcanisme «récent» sur Mars, avec en particulier le plus grand volcan du Système solaire, Olympus Mons : hauteur 21 kilomètres, il dépasse de l atmosphère martienne diamètre 650 kilomètres

42 Mars Il y a de l eau solide sur Mars, dans les calottes polaires et dans le sous-sol, et il y a un peu de vapeur d'eau dans l'atmosphère, mais il fait trop froid que l eau soit liquide Cependant, il y a eu de l eau liquide sur Mars; on voit les lits d anciens cours d'eau; il y a par ailleurs toujours de l eau piégée dans les roches martiennes, qui remonte parfois brièvement à la surface sous forme de saumure (NASA, septembre 2015) Le cratère Hephaestus Fossae et la trace de l écoulement d eau que le cratère a libéré

43 Le Système solaire II Les planètes rocheuses II.1) Mercure II.2) Vénus II.3) La Terre et la Lune II.4) Mars II.5) La ceinture d astéroïdes

44 La ceinture d astéroïdes Corps rocheux allant de quelques millimètres à plusieurs centaines de kilomètres, majoritairement concentrés dans la ceinture d astéroïdes entre Mars et Jupiter On pense que la ceinture d astéroïdes s est formée lors de la naissance du Système solaire, lorsque la gravité importante de Jupiter a perturbé la formation des planétésimaux au-delà de Mars fragmentation de la plupart à force de collisions entre eux

45 La ceinture d astéroïdes Plus gros des astéroïdes : Cérès, 950 km de diamètre (1/3 masse totale de la ceinture) ; découvert en 1801, fut classé comme planète jusqu'en 1850 Découverte par la suite de Vesta (530 km de diamètre), Pallas (500 km de diamètre) puis de très nombreux autres Cérès est classé depuis 2006 comme une planète naine Cérès vu par la sonde Dawn (19/02/2015) Vesta vu par la sonde Dawn

46 La ceinture d astéroïdes On estime qu il y a plus de 200 millions d'astéroïdes d'un diamètre supérieur à 1 km, et des milliard de plus petits malgré cela, la totalité ne représente que 4% de la masse de la Lune distances en jeu très importantes, très éparpillés Vision irréaliste de la ceinture d astéroïdes

47 Le Système solaire I Notre étoile, le Soleil II Les planètes rocheuses III Les planètes gazeuses IV Au confins du Système solaire

48 Les planètes gazeuses 4 gigantesques sphères d'hydrogène et d'hélium, avec seulement un cœur solide Durée de leur révolution autour du Soleil : de 12 ans (Jupiter) à 165 ans (Neptune) Mondes très actifs : anticyclones dépassant la taille de la Terre (Jupiter) ou vents de 2000 km/h (Neptune) Ont toutes des lunes ainsi que des anneaux, dont les plus connus sont ceux de Saturne

49 Le Système solaire III Les planètes gazeuses III.1) Jupiter III.2) Saturne III.3) Uranus III.4) Neptune

50 Le Système solaire III Les planètes gazeuses III.1) Jupiter III.2) Saturne III.3) Uranus III.4) Neptune

51 Jupiter Plus grand objet du Système solaire après le Soleil (diamètre : km), Jupiter est à 5 U.A. du Soleil. C'est une sphère de gaz striées de nuages multicolores En rotation rapide sur elle-même (1 jour = 10 h terrestres, le jour le plus court de tout le Système solaire) encerclée de vents et de perturbations gigantesques, dont la plus célèbre est la Grande Tâche Rouge (au moins 300 ans, 2 fois plus grande que la Terre) Jupiter vue par Voyager 1 en 1979 Tailles comparées de la Grande Tâche Rouge et de la Terre

52 Jupiter La structure de Jupiter très différente de celle des planètes telluriques : L atmosphère de la planète est composé essentiellement d hydrogène (+ hélium, ammoniac, méthane, vapeur d eau, ) expliquent les différentes couleurs des bandes nuageuses Si on s'enfonce vers l'intérieur, l'hydrogène devient liquide du fait de la pression Si on continue à s'enfoncer, l hydrogène se transforme en hydrogène métallique liquide (n existe pas sur Terre) Jupiter est donc une planète essentiellement liquide Jupiter a un champ magnétique très important On pense qu'au centre il y a un noyau solide, graine originelle de la planète, de la taille de la Terre mais 10 à 15 fois plus massive qu'elle

53 Masse : environ 320 fois celle de la Terre rôle très important dans l'histoire du Système solaire Jupiter Jupiter a 3 fins anneaux, découvert par les sondes Voyager à la fin des années 1970, et 67 lunes, dont 50 sont nommées Les 4 lunes les plus importantes, les lunes galiléennes, ont été découvertes par Galilée en 1610 : Io, Europe, Ganymède et Callisto Les lunes galiléennes sont beaucoup plus grosses que les autres satellites; il a fallu attendre 1892 pour qu'un 5ème satellite (Amalthée) soit découvert seuls 9 ont une taille supérieure à 50 km Les lunes galiléennes

54 Plus proche des satellites galiléens, Io est un monde infernal qui orbite Jupiter en 40 heures, à kilomètres de la "surface«(à peine plus que Terre Lune) Io forces de marées très importantes, qui déforme sa surface jusqu à 100 m/jour volcanisme intense : avec plus de 400 volcans actifs, Io est l objet le plus actif du Système solaire carte des points chauds de Io (vue infrarouge)

55 Europe est la + petite des lunes galiléennes (diamètre 3100 km 3600 km pour Io) Sa croûte glacée lui donne la surface la plus lisse de toutes les planètes/lunes du Système solaire. Sa surface est cependant striée de lignes de rupture des glaces, dues aux forces de marées conjointes de Jupiter et de Ganymède Europe Il y aurait un océan d eau liquide, épais de 100 km, sous la surface d Europe (croûte de glace de qq dizaines de km) surface à -150 C mais volcanisme (du aux forces de marée) réchauffe la glace intérieure. L eau liquide jaillit ainsi parfois violemment (panaches de 200 km)

56 Ganymède est le plus grand satellite du Système solaire; avec un diamètre de 5260 kilomètres, il est plus grand que Mercure, et atteint même les 3/4 de Mars Ganymède Il est si massif qu'il a une structure similaire à celle d'une planète, avec des couches bien différenciées : cœur ferreux liquide magnétosphère océan souterrain

57 Callisto est le plus lointain des satellites galiléens; avec un diamètre de 4800 kilomètres, c est le troisième plus grand satellites du Système solaire Constitué de roches et de glaces, il est loin de Jupiter ( km) et ne ressent pas de forces de marée importantes aussi sa surface, inerte et constellée de cratères, est la plus vieille du Système solaire Callisto pourrait lui-aussi posséder un océan d'eau souterrain; ce serait alors un candidat très sérieux pour abriter une forme de vie extraterrestre microbienne Callisto Vue d'artiste d'une base humaine sur Callisto Protégé par la distance des rayonnements mortels de Jupiter, c est un des candidats les plus sérieux pour l établissement d'une base humaine permanente dans des scénarios d exploration du Système solaire extérieur et au-delà

58 Le Système solaire III Les planètes gazeuses III.1) Jupiter III.2) Saturne III.3) Uranus III.4) Neptune

59 Saturne Dernière planète (faiblement) visible à l'œil, Saturne est située à 1,5 milliards de kilomètres du Soleil et tourne autour de celui-ci en 30 ans Plus petite que Jupiter, et beaucoup moins massique («seulement» 95 Terres) en moyenne moins dense que l'eau (environ 700 g/l) Saturne vue par la sonde Cassini en 2008

60 Saturne 95% d hydrogène (= Jupiter) + nuages d ammoniac, blanc crème et d apparence calme En réalité, rapide rotation sur elle-même vents très violents et orages des milliers de fois plus puissants que les orages terrestres, et qui peuvent durer des mois Énorme orage vu par Cassini en 2011

61 Saturne Structure similaire à Jupiter, mais plus froide ( 190 C/ 140 C) (moins massive et plus loin du Soleil) ; à l intérieur, probablement hydrogène liquide (sous l effet de la pression), puis de hydrogène métallique liquide, puis un cœur solide

62 Saturne Anneaux de Saturne vus par Cassini en 2013, lors d'une éclipse de Soleil (brillance exagérée) Saturne est évidemment connue pour ses anneaux. Toutes les géantes gazeuses ont des anneaux, mais ceux de Saturne sont les plus spectaculaires 1610 : Galilée est le premier à les discerner grâce à sa lunette astronomique 1655 : Huygens (meilleure lunette) distingue leur structure de disque : il parle le premier des anneaux de Saturne

63 Saturne Constitués d innombrables particules constituées essentiellement de glace d'eau pure et de poussières et dont la taille varie de quelques micromètres à quelques mètres Propriété la plus spectaculaire : large de plus de kilomètres, ils n ont qu entre 2 et 10 mètres d'épaisseur moyenne, ce qui en fait la structure la plus fine connue Scénarios de formation : petit satellite glacé, trop proche de la planète, réduit en miettes par les forces de marée petit satellite glacé brisé par la collision avec une grosse comète restes de la nébuleuse initiale lorsque la planète s'est formée

64 Satellites de Saturne Saturne possède (au moins) 62 lunes, dont 53 sont nommées; seulement 7 sont assez massifs pour avoir pris une forme sphérique sous leur propre gravité ( diamètre supérieur à 400 km) : Mimas, Encelade, Téthys, Dioné, Japet, Rhéa et Titan

65 Encelade Encelade (500 km) est recouvert de neige, et possède des cryovolcans rejetant eau, méthane et ammoniac, indiquant un probable océan souterrain

66 Japet Japet (1470 km) est très étrange : il possède une crête équatoriale de 13 km de haut forme de pistache

67 Titan Titan est le plus grand satellite de Saturne; c est le 2 ème plus grand satellite du Système solaire (diamètre de 5150 km), comparable à Mercure Titan en vraies couleurs

68 Titan C est le seul satellite du Système solaire qui ait une atmosphère dense et dont on est observations claires de la présence d'éléments liquides à sa surface (lacs et mers de méthanes et d hydrocarbures) conditions d une vie microbienne? Images radar de Titan

69 Titan Les dunes glacées de Titan La surface de Titan Le 14 janvier 2005, le module Huygens (ESA) de la sonde Cassini (NASA) s est posé sur Titan; c est la 1 ère (et unique) fois qu un corps au-delà de la ceinture d astéroïdes est visité

70 Le Système solaire III Les planètes gazeuses III.1) Jupiter III.2) Saturne III.3) Uranus III.4) Neptune

71 Uranus Découverte par hasard par William Herschel en 1781 («une étoile nébuleuse curieuse ou peut-être une comète») Taille du Système solaire doublée d un coup : Uranus est à 3 milliards de km du Soleil, deux fois plus loin que Saturne période de révolution de 84 ans Uranus vue par Voyager 2 en 1986 Particularité : axe de rotation incliné à angle droit par rapport à son orbite (probablement dû à un impact tôt dans son histoire) pôles nord et sud connaissent des hivers et des étés de 42 ans

72 Uranus Rayon de kilomètres, soit 4 fois la Terre Elle possède de petits anneaux de poussières et de roches sombres, découverts seulement en 1977 Atmosphère presque dépourvue de nuages et composée d hydrogène, d hélium et de méthane Uranus est la planète la plus froide elle fait partie des "géantes de glaces" Uranus vue par Hubble en 2005 Composition interne différente de Jupiter/Saturne : en dessous de l atmosphère, manteau d eau, de méthane et d ammoniac liquides (à cause de la pression) Au centre, on pense qu'il y a un noyau de roches et de métaux, de la taille de la Terre

73 Uranus Certains modèles prévoient qu à l interface entre le noyau et le manteau, la pression soit si élevée qu elle entraîne la dissociation du méthane et réorganisation de son carbone, pour partie en carbone liquide métallique et pour partie en carbone solide dans ces modèles, il y a ainsi, enfoui à l'intérieur d'uranus, un océan de carbone liquide sur lequel il pleut des diamants Pluie de diamant dans Uranus?

74 Satellites d Uranus On connaît 27 lunes à Uranus, dont seulement 4 font plus de 500 kilomètres de diamètre; aucune n'atteint la taille des grands satellites de Jupiter, Saturne et Neptune NB : leurs noms sont tirés des œuvres de William Shakespeare et d'alexander Pope Les 6 plus grosses lunes d'uranus, à l'échelle de gauche à droite : Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania et Obéron

75 Le Système solaire III Les planètes gazeuses III.1) Jupiter III.2) Saturne III.3) Uranus III.4) Neptune

76 Uranus, découverte en 1781, a une trajectoire qui ne correspond pas exactement aux prédictions de la théorie du mouvement de Newton Neptune théorie fausse? observations incomplètes? débat 60 ans Le mathématicien français Urbain Le Verrier, en 1846, calcule la position de l éventuelle planète mystérieuse qui serait à l origine des perturbations du mouvement d Uranus Neptune vue par Voyager 2 en 1989 il envoie le résultat de ses calculs à l astronome prussien Johann Galle, qui observe le soir même la planète Neptune à moins de 1 de la position calculée par Le Verrier

77 Neptune Neptune a la même taille qu Uranus et tourne autour du Soleil à 4,5 milliards de kilomètres avec un période de 165 ans Même composition et structure qu Uranus; un peu plus «chaude» (NB : 200 C en surface), elle aurait un océan de diamant liquide au plus proche de son cœur rocheux orages neptuniens Son atmosphère d'hydrogène, d'hélium et de méthane revêt une apparence calme, mais est en fait parcourue par les vents les plus violents du Système solaire : 1200 km/h, soit une vitesse supersonique la Grande Tâche Sombre et un anneau

78 Neptune compte 5 fins anneaux de poussières (codécouverts par André Brahic), et on lui connait à ce jour 14 lunes, dont une seule à un diamètre supérieur à 500 kilomètres et a une forme sphérique : Triton Triton Triton tourne autour de Neptune dans le sens opposé à la rotation de la planète sur elle-même probablement une planète naine, formée au-delà dans la ceinture de Kuiper et capturée par Neptune Triton vue par Voyager 2 en 1989 Sa trajectoire n'est pas stable, il ralentit et se rapproche de Neptune il finira soit par s'écraser sur la planète, soit par être disloqué en anneaux

79 Le Système solaire I Notre étoile, le Soleil II Les planètes rocheuses III Les planètes gazeuses IV Au confins du Système solaire

80 La ceinture de Kuiper La ceinture de Kuiper s étend de 30 à 55 unités astronomiques (ie 4,5 à 8 milliards de kilomètres), au-delà de l orbite de Neptune Elle est constituée de milliards de débris de roches et de glaces, d astéroïdes, de comètes de périodes «courtes» (< 200 ans, comme Haley), et de planètes naines

81 Comètes Les comètes, faites de neige, de glace et de poussières rocheuses, datent du tout début du Système solaire. Elles ont une température de 220 C quand elles naviguent dans la ceinture de Kuiper Leur orbite est souvent très elliptique; certaines passent ainsi parfois à l'intérieur de la ceinture d'astéroïdes la chaleur du Soleil sublime une partie de leur noyau, ce qui forme un énorme nuage autour du noyau et deux traînées ou queues de gaz et de poussières La comète de Hale-Bopp, en 1997

82 Comètes La comète de Haley, lors de son passage en 1986

83 Neptune, découverte en 1846, et Uranus, découverte en 1781, ont des trajectoires qui ne correspondent pas exactement aux prédictions de la théorie du mouvement de Newton théorie fausse? observations incomplètes? Pluton Entre 1850 et 1930, les astronomes vont chercher une neuvième planète, au-delà de Neptune, expliquant les anomalies d orbite d Uranus et Neptune Ils ne vont rien trouver de satisfaisant Pluton vue par Hubble en 2010 Cependant, en 1930, l astronome américain Clyde Tombaugh va découvrir, à 6 milliards de km du Soleil, Pluton, qui devient la 9 ème planète du Système Solaire

84 Pluton Pluton a reçu en juillet 2015 la visite de la sonde New Horizons, qui contient, en plus des instruments scientifiques, les cendres de Clyde Tombaugh, décédé en 1997 à 91 ans

85 Pluton Pluton (diamètre 2300 kilomètres) est en fait, avec sa lune principale, Charon (diamètre 1200 kilomètres), un système double : les deux corps orbitent autour du centre de gravité du système, qui est en dehors de Pluton Son orbite est plus excentrique que celles des autres planètes, et très inclinée par rapport à l écliptique : Le système plutonien Sa composition est plus proche de celle des comètes que des planètes L orbite de Pluton comparée à celle des planètes Pluton a été «rétrogradée» en 2006 au statut de planète naine

86 en 2003, découverte de Sedna, au-delà de Pluton en 2005, découverte d Eris, 3 fois plus loin du Soleil que Pluton, mais plus gros et plus massif dans la foulée, découverte de Makémaké et Hauméa, ainsi que d autres corps, plus petits il y en a probablement des dizaines d autres Autres planètes naines sans oublier Cérès (dans la ceinture d astéroïdes), classé comme planète de 1801 à 1850 après d âpres discussions, création de la catégorie planète naine; pour le moment, 5 planètes naines : Cérès, Pluton, Hauméa, Makémaké et Eris

87 Le nuage d Oort Limites du Système solaire : le nuage d Oort s étend de 55 unités astronomiques (u.a.) jusqu aux u.a., ou 2 années-lumière, à mi-chemin de la plus proche étoile, Proxima du Centaure ; on pense qu'il contient plus de 1000 milliards de comètes

88 Au-delà du Système solaire Le Soleil n est qu une des 400 milliards d étoiles de notre galaxie, la Voie Lactée. Les distances interstellaires se comptent en années-lumière, aussi pendant longtemps nous n avons pas eu les moyens de savoir si notre Système solaire était unique

89 Au-delà du Système solaire Depuis 1995, et la découverte confirmée de 51 Pegasi b, on a détectée de nombreuses exoplanètes, surtout depuis le lancement du télescope spatial Kepler en Début mai 2016, il y avait 3414 exoplanètes confirmées dans 2551 systèmes solaires Au début, seules les planètes les plus massives et proches de leur étoile («Jupiter chauds») étaient détectées. On détecte maintenant des planètes massives mais très probablement telluriques («super-terres») et on se rapproche de la capacité à détecter des planètes similaires à la Terre Un jour prochain, on en détectera dans la zone d habitabilité de leur étoile, et la question qui se posera sera : abritent-elles de la vie?