Projet 5 Le système solaire

 

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Projet 5 Thème : Le système solaire

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Nicolas Copernic Nicolas Copernic, de son vrai nom Mikołaj Kopernik, était un moine et un astronome polonais (1472-1543). Il est célèbre pour être le premier penseur moderne à avoir envisagé que la Terre tourne autour du Soleil, et non l'inverse. À l'époque de Copernic, la vision officielle était celle d'Aristote, qui avait pendant l'Antiquité déclaré que la Terre était le centre de l'Univers, et que tous les astres tournaient autour en suivant des cercles. La vision de Copernic est que la Terre, ainsi que tous les astres, tournent autour du Soleil, qui est alors le « vrai » centre de l'Univers. En fait, on sait aujourd'hui que le Soleil n'est pas non plus le centre de l'Univers. Il n'est qu'une étoile parmi d'autres de la Voie lactée, une des nombreuses galaxies (amas d'étoiles) de l'Univers. Mais l'Église catholique de l'époque n'a pas été contente qu'on dise que la Terre, lieu de la Création d'après la Bible, ne soit que une planète soumise à son étoile1. De plus, la plupart des gens n'étaient pas prêts à concevoir que la Terre se déplace. Copernic hésita longtemps avant de publier ses théories, si bien que son livre fut édité peu de temps avant sa mort. Son travail sera pourtant repris et confirmé plus tard par Galileo Galilei, Johannes Kepler et Isaac Newton. Son modèle centré sur le Soleil (héliocentrique) permettait de faire des prédictions plus précises sur les trajectoires des planètes et notamment d'expliquer leur mouvement rétrograde.

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Galilée Galilée, de son vrai nom Galileo Galilei, était un astronome et physicien italien né à Pise le 15 février 1564 et mort à Arcetri près de Florence, le 8 janvier 1642. Il est célèbre pour avoir montré plusieurs lois de physique, comme la « relativité du mouvement » (si on est dans une voiture qui roule sur une route, alors c'est la même chose de dire que la voiture se déplace par rapport au paysage, ou que le paysage se déplace par rapport à la voiture), ou bien la loi qui fait dépendre la durée d'oscillation d'un pendule de sa longueur (ce qui sera plus tard utilisé dans les horloges). Il a aussi inventé la lunette astronomique qui lui a permis de découvrir les cratères de la Lune, ainsi que les satellites de Jupiter, que l'on surnomme depuis les « satellites galiléens ». Il a défendu la conception du monde mise au point par Copernic, qui dit que la Terre tourne autour du Soleil et n'est qu'une planète parmi les autres du système solaire. La théorie officielle à cette époque était que la Terre était au centre du monde. Vers la fin de sa vie, il a été attaqué pour ses théories et celles de Nicolas Copernic par l'Église catholique, qui les jugeait non conformes à la foi chrétienne. Il a été jugé par l'inquisition qui l'a forcé à renier ses convictions scientifiques, ce qu'il a fait pour éviter la mort. La légende veut qu'à la fin de sa vie il ait prononcé ces mots : « Et pourtant, elle tourne ». Ce n'est qu'en 1992 que l'Église catholique le réhabilite.

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Formation du système solaire Il y a environ 4,6 milliards d’années, selon les scientifiques, un événement marquant eut lieu dans notre galaxie, la Voie lactée. Une étoile explosa, créant une ondulation dans un gros nuage de poussière et de gaz non loin de là. L’ondulation rassembla le nuage pour l’épaissir à certains endroits. La gravité exerça sa force sur les zones plus épaisses et les fit s’effondrer sur elles-mêmes. En s’écrasant, le nuage commença à tourner de plus en plus vite. Il devint ainsi plus plat, plus mince et plus froid aux extrémités, plus chaud au centre. Des amas de matière dans le nuage commencèrent alors à s’agglutiner. En grossissant, ces amas attirèrent d’autres quantités de matière par la force de la gravité. Les amas de matière grossirent de plus en plus et finirent par devenir les planètes, lunes, astéroïdes et comètes de notre système solaire. Le système solaire Notre système solaire est composé d'une immense étoile qu'on nomme le Soleil, autour de laquelle gravitent de nombreux corps célestes. On y recense pour l'instant huit planètes (dont la Terre), 165 satellites naturels (dont la Lune), cinq planètes naines (dont Pluton, anciennement considérée comme une planète) et des

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milliards de petits corps (comètes, météorites, astéroïdes, etc.). Les corps célestes sont en rotation autour du Soleil et suivent un axe constant. En d'autres termes, chaque planète ou petit corps garde toujours la même distance par rapport au Soleil lorsqu'il tourne autour de ce dernier. Leur rotation forme un cercle qui a sensiblement toujours la même dimension. Les planètes, de la plus proche à la plus éloignée du Soleil, sont : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Outre la Terre, toutes les planètes ont des noms de divinités romaines. Et mis à part Mercure et Vénus, toutes les planètes ont au moins un satellite naturel. Pour la Terre, il s'agit de la Lune. Le Soleil est l'objet le plus gros et le plus important de notre système solaire. Il comprend 99,8 % de toute la masse du système solaire et procure aux planètes (surtout la nôtre!) la chaleur, la lumière et l'énergie nécessaires pour que la vie puisse avoir lieu. Au meilleur de nos connaissances, seule la Terre porte la vie dans les planètes de notre système solaire. Elle n'est ni trop proche, ni trop loin du Soleil. Toutes les conditions sont réunies pour que la nature puisse suivre son cours. Le système solaire se serait formé il y a 4,6 milliards d'années. Un nuage moléculaire se serait alors effondré et aurait donné naissance au Soleil et aux planètes, qui tournent depuis ce temps. Le système solaire fait quant à lui partie de la Voie lactée, qui comprend plus de 200 milliards d'étoiles. Peut-être, quelque part dans cette gigantesque Voie lactée, y a-t-il une autre planète où l'on trouve de la vie. On est à des années-lumière d'avoir percé tous les mystères de l'Univers...

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NOTRE SYSTÈME SOLAIRE ET SON CORTÈGE DE PLANÈTES LE SOLEIL Notre soleil n'est qu'une modeste étoile parmi les 100 milliards qui composent la "Voie Lactée"... Âgé de 4,5 milliards d’années, il est situé à près de 150 millions de kilomètres de la Terre. Le Soleil est une étoile d'un diamètre de 1 392 000 kilomètre (109 fois le diamètre de la Terre ). A l'intérieur se trouve le noyau qui a une température d'environ 14 million de degrés. Nous assistons ici à une véritable réaction nucléaire dans laquelle l'hydrogène est converti constamment en hélium produisant ainsi de l'énergie. Les planètes telluriques Mercure Voisine la plus proche du Soleil, son observation reste difficile d'une part parce qu'elle baigne dans la lumière solaire et d'autre part parce qu'elle est difficilement accessible par les sondes. Une investigation détaillée de la surface de Mercure a été néanmoins commencée en 1974-1975 avec Mariner 10 qui survola 3 fois la planète. Ce fut l'unique sonde envoyée en direction de Mercure. Lorsque Mercure s'est formée il y a 4,5 milliards d'années, la matière première disponible était constitué de métaux. Ce qui explique que Mercure contiendrait un important

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noyau de fer, occupant les 3/4 de son diamètre. Les conditions régnant sur Mercure sont extrêmes : les températures vont de 427° C le jour à - 170° C la nuit. Son sol est constellé de cratères d'impact, lui valant sa ressemblance avec notre lune. Exposée à la chaleur du Soleil et trop petite pour retenir les gaz, Mercure a de ce fait perdu son atmosphère. Vénus Vénus est l'une des premières "étoiles" que l'on voit au crépuscule et une des dernières que l'on perçoit à l'aube. On l'appelle l'étoile du Berger. Comme la lune, elle réfléchit la lumière du soleil. Par ses dimensions, Vénus ressemble à la terre (son diamètre équivaut à 95% du diamètre terrestre) mais son atmosphère, composée en grande partie de gaz carbonique, est très dense. La pression au sol est 90 fois celle de la Terre, ce qui équivaut à la pression qui sévit dans nos océans par 900m de fond. Sa température élevée (475°C) et l'absence d'eau est due au gaz carbonique (effet de serre) La rotation de Vénus est vraiment spéciale : elle s'effectue dans le sens rétrograde d'Est en Ouest (comme Pluton, mais à l'inverse de toutes les autres planètes du système solaire). La période de révolution de Vénus autour du Soleil est de 225 jours.

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Terre La Terre est la troisième planète à partir du Soleil et est située à une distance d'environ 150 millions de kilomètres. Elle met 365,256 jours pour effectuer un tour complet autour du Soleil et 23,9345 heures pour faire une révolution complète sur elle-même. Notre atmosphère est quant à elle composée de 78% d'azote, de 21% d'oxygène et de 1% pour les autres constituants. La Terre est la seule planète du système solaire connue pour abriter la vie. Sa révolution rapide ainsi que son noyau de nickel et de fer en fusion donnent lieu à un vaste champ magnétique qui, avec l'atmosphère, nous protège de presque toutes les radiations nuisibles venant du Soleil et des autres étoiles. L'atmosphère de la terre nous protège des météores, en brûlant la plupart de ceux-ci avant qu'ils ne puissent en frapper sa surface. Mars Mars est la quatrième planète du Système Solaire et est environ deux fois plus petite que notre Terre. Son atmosphère est très mince et est essentiellement constituée de dioxyde de carbone (95%) et d'azote (2,7%). Recevant 2,3 fois moins d'énergie solaire que la Terre (en raison de sa distance au Soleil), Mars est plus froide qu'elle (minimum -143°C au pôle Sud, maximum +22°C à l'équateur). Les grands écarts thermiques entre le jour et la nuit provoquent des vents parfois très violents.

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Comme la Terre, Mars présente deux calottes polaires aux deux pôles. La glace qui les constituent ces calottes est principalement composée de glace carbonique (gaz carbonique sous forme solide), mais contient aussi une infime quantité de glace d'eau qui ne fond quasiment jamais. Les calottes de Mars évoluent alors au grès des saisons. La planète parcourt son orbite en 687 jours et 23h et effectue un tour sur elle-même en 24 h 37 min. Les planètes gazeuses Jupiter Découverte par les Anciens, Jupiter est la planète la plus massive du système solaire et fait partie, avec Saturne, Uranus et Neptune, des géantes gazeuses. Elle tourne autour d'elle-même en un peu moins de 10 heures et décrit son orbite en 11 ans et 315 jours. Elle représente plus de 70% de la masse de tous les objets planétaires du système solaire. L'atmosphère de Jupiter est composée d'hydrogène et d'hélium et la pression atmosphérique à la surface est égale à 100 fois celle de la Terre. Vers 8500km de profondeur, l'hydrogène de Jupiter devient liquide puis se scinde en protons et électrons. Cet hydrogène "métallique" et en mouvement dégage un intense champ magnétique qui provoque des émissions radioélectriques. Cette énergie interne de Jupiter serait également à l'origine des fortes turbulences observées dans les bandes nuageuses. L'intense champ gravitationnel de Jupiter est utilisé pour fournir une forte impulsion aux sondes spatiales qui s'en approchent suffisamment. "L'effet Jupiter" a d'ailleurs permis à Voyager 2 de survoler Saturne, Uranus et Neptune.

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Saturne Saturne, le "Seigneur des anneaux" est la deuxième plus grosse planète du système solaire et la sixième en partant du Soleil. Comme Jupiter, Saturne est composé d'approximativement de 75% d'hydrogène et de 25% d'hélium avec des traces d'eau, de méthane et de gaz d'ammoniac, semblable à la composition de la Nébuleuse Solaire primordiale lors de la formation du système solaire. Saturne compte 30 satellites qui gravitent autour d'elle. Ces satellites sont très variés : de Titan aussi grand que Mercure, à de petits corps irréguliers semblables à des astéroïdes. Uranus Découverte en 1781 par l'astronome W. Herschel, Uranus est quasiment invisible à l'œil nu et ne ressemble qu'à un disque bleuté dans nos télescopes. Rappelons tout de même qu'elle se trouve à plus de 3 milliards de kilomètres du Soleil ! Soit 2 fois plus loin du soleil que Saturne. Comme ses voisines Saturne et Jupiter, l'atmosphère d'Uranus est composée principalement d'hydrogène (75%) et d'hélium (15%) avec quelques traces de méthane. La couleur bleu d'Uranus est due à cette couche de méthane qui absorbe la lumière. Et puis notons également son axe de rotation "couché" qui fait toute la particularité de cette 7ème planète.

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Neptune Découverte en 1846, Neptune pourrait renfermée un important noyau rocheux entouré par cet océan de méthane, d'ammoniaque et de sulfure d'hydrogène. A sa surface, la température ne dépasse pas les - 220°C du bien évidemment au 4,5 milliards de kilomètres qui la sépare du soleil. Son atmosphère est principalement composée de méthane, d'hélium, et d'hydrogène. Sa couleur bleue est d'ailleurs due à cette présence de méthane dans l'atmosphère. Neptune est également le siège de vents violents. D'ailleurs, on distingue sur cette image une tâche qui est le sommet d'un cyclone qui sévit dans son hémisphère sud. Baptisée "La Grande Tâche sombre", ce cyclone est de la taille de notre planète Terre! (Soit 12 000 km de diamètre...) Pluton Découverte en 1930 par l'astronome C. Tombaugh, Pluton reste trop éloignée de nous pour qu'on puisse l'observer au télescope (même avec le télescope Hubble en orbite autour de la Terre.) Pluton est la plus petite planète du système solaire et est même plus petite que notre lune. Il semble que cette planète possède un noyau rocheux, un manteau fait de glace et d'eau et une surface de méthane, d'azote et de dioxyde de carbone solide. Son atmosphère fine est constituée de méthane et d'azote gazeux.

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Pluton effectue sa révolution autour du Soleil en 247,7 années sur une trajectoire inhabituelle : elle n'est ni circulaire ni située dans le plan de l'écliptique. L'orbite est inclinée de 17 degrés par rapport à ce plan, ce qui conduit la planète à s'élever de 1,25 milliard de kilomètres au-dessus de lui, distance qui est du même ordre de grandeur que la distance Soleil - Saturne.

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