Leçons de niveau 7

Système solaire/Planètes naines

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Planètes naines
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Chapitre no 13
Leçon : Système solaire
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Système solaire/Planètes naines
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Introduction[modifier | modifier le wikicode]

Les planètes naines sont des objets de notre système solaire. Ils sont une classe intermédiaire entre les planètes et les "petits corps" — malgré leur nom, ce ne sont pas des planètes.

Une planète naine est un corps céleste en orbite autour du Soleil qui a :

  • suffisamment de masse pour que sa propre gravité surmonte les forces rigides de corps de sorte qu'elle assume une forme hydrostatique d'équilibre (presque ronde) ;
  • n'a pas dégagé le voisinage autour de son orbite ;
  • n’est pas un satellite.

Cinq objets sont actuellement (2014) reconnus comme tels : - (1) Cérès, - (134340) Pluton, l'ancienne neuvième planète de 1930 à 2006, - (136108) Hauméa, - (136199) 'Eris, - (136472) Makémaké.

Pluton[modifier | modifier le wikicode]

Panneau d’avertissement Il est important de noter que ces informations sont correctes mais que Pluton ne fait plus officiellement partie des planètes du système solaire, cela à la suite d'une décision de la communauté scientifique internationale. Une autre planète potentielle plus importante que Pluton ayant été découverte, il fallait soit qu'elle entre dans la catégorie des planètes du système solaire, soit que Pluton en sorte. C’est le deuxième choix qui a été appliqué.

Caractéristiques générales sur Pluton[modifier | modifier le wikicode]

Statistiques sur Pluton
Découverte par Clyde Tombaugh
Date 18.02.1930
Désignation temporaire 134 340 Pluto
Catégorie Planète naine
Masse (en kg) 1.25e+22
Rayon 1 195 km
Périhélie (10⁶ km) 4 436,82
Aphélie(10⁶ km) 7 375,93
Distance moyenne du Soleil(10⁶ km) 5 906,38
Distance maximale avec la Terre(10⁶ km) 4 284,7
Distance minimale avec la Terre(10⁶ km) 7 528
Période de révolution orbitale 248 ans
Période de rotation 6.38725
Excentricité orbitale 0.24880766
Gravité en surface 0.58 m/s²
Vitesse orbitale maximum 6,10 km/s
Vitesse orbitale minimum 3,71 km/s
Vitesse orbitale moyenne 4,72 km/s
Inclinaison orbitale 17.141 °
Vitesse de libération 1,2 km/s
Albedo 0.4-0.6
Pression à la surface 0.3 Pascal
Température Maximale 55 K
Température Minimale 33 K
Température Moyenne 44 K
Satellites 3
Composition nitrogène, méthane

Découverte[modifier | modifier le wikicode]

Pluton est la deuxième planète naine de notre système solaire, après Eris (2003 UB313). Pluton fut découverte le 18 février 1930 par l'américain Clyde Tombaugh qui avait continué les recherches de Percival Lowell qui prétendait l’existence d'un corps céleste, plutôt massif selon lui, capable de perturber l'orbite de Neptune. Après avoir analysé plusieurs clichés, Tombaugh remarqua qu’il existait un corps qui était en mouvement par rapport aux étoiles. Il en conclut qu’il venait de découvrir la "planète X" que recherchait Lowell avant sa mort. Contrairement à ce que Lowell et Tombaugh pensaient, le corps que ce dernier venait de découvrir n'était qu'un tout petit corps comparé à la géante Jupiter.

Il faut noter aussi que Pluton fut considérée comme la neuvième planète du système solaire jusqu'en 2006, mais à la suite des conférences qui devaient redéfinir la notion de planète, Pluton reçu le statut de planète naine.

Nom[modifier | modifier le wikicode]

Le nom de Pluton fut proposé par une jeune fille, Venetia Burney, âgée de 11 ans. Elle était passionnée de mythologie romaine et elle proposa donc le nom de Pluton à son grand-père qui le proposa à son tour à l'assemblée le jour où le corps découvert devait recevoir un nom. C’est ainsi que le nom de Pluton, qui est le dieu des Enfers dans la mythologie romaine, fut accepté.

Caractéristiques[modifier | modifier le wikicode]

Orbite[modifier | modifier le wikicode]

Pluton était la plus lointaine planète du système solaire, orbitant en moyenne à 5.913 milliards de kilomètres. Ce chiffre n’est pas significatif puisque sa trajectoire orbitale est très elliptique. En effet, son périhélie est à 4.425 milliards de km et son aphélie à 7.4 milliards de km. De ce fait, la planète naine fait sa révolution autour du Soleil en 247 ans et 252 jours à une vitesse de 4,74 km/s. Sa rotation sur son axe est de 6.38725 jours, c'est-à-dire 6 jours 9 heures et 18 minutes. Lors de sa révolution, Pluton traverse l'orbite de Neptune et reste à l'intérieur pendant un certain temps. Par ailleurs, Pluton croise Neptune deux fois au cours de son parcours orbital grâce, notamment à son inclinaison elliptique de 17° et à la résonance orbitale : quand Neptune fait trois révolutions, Pluton en fait deux. On parle alors de résonance 3:2. De plus la planète naine à une inclinaison d'environ 120° sur son axe, semblable à Uranus qui semble rouler sur son orbite.

Atmosphère[modifier | modifier le wikicode]

Pluton possède une atmosphère. En effet, l'atmosphère de Pluton est constituée de méthane, d'argon, d'azote et de monoxyde de carbone. Elle s'étend jusqu'à 1 000 km. La pression à la surface est 100 000 fois plus faible que la pression de l'atmosphère terrestre. À noter que l'atmosphère de Pluton se forme et s'épaissit lorsqu'elle se rapproche du Soleil. Quant à la température de sa surface, elle varie entre -240 °C et -215 °C.


Carte de la surface de Pluton

Masse et Taille[modifier | modifier le wikicode]

La masse de Pluton a été très difficile à estimer. En effet, il a fallu attendre la découverte de son satellite Charon pour avoir un résultat précis de sa masse qui est de 1,29.10²² kg. Pluton est donc un corps très petit de 2 274 km de diamètre : elle est donc plus petite que sept satellites de notre système solaire ; à savoir : la Lune, Io, Europe, Ganymède, Callisto, Titan et Triton et aussi plus petite que la planète naine découverte en 2003, Eris mais toutefois plus grande que l'autre planète naine, à savoir, Cérès.

Expression de la valeur de la pesanteur g sur Pluton[modifier | modifier le wikicode]

Soit M la masse de la planète Pluton(M = 1,25.10²², m la masse d'un objet quelconque, R le rayon de Pluton (R = 1 195 km), et G la constante de gravitation (G = 6,67.10⁻¹¹ SI).

 On sait que le poids est égal à la force d'attraction de Pluton sur l’objet :
 
 P = FPluton/objet  
 
 ⇔  m g = G . 
 
 ⇔  g =  

 A la surface de Pluton : h = 0
donc on a :
 g =  

 d'où g =  = 0.5838 N.kg⁻¹
 
 

Hypothèse de formation du système Plutonien[modifier | modifier le wikicode]

De nombreuses hypothèses ont été proposées pour la formation du système Plutonien notamment celle-ci :

Il s'agirait d'une collision entre Pluton et un autre corps. À la suite de cette collision, les trois satellites de Pluton, Charon, Nix et Hydra seraient nés. Ou encore, lors de cet impact Pluton aurait été projetée de quelques kilomètres modifiant ainsi sa position initiale, d'où l’existence d'un barycentre autour duquel gravite le système double Pluton-Charon. De même Nix et Hydra, les deux satellites de Pluton, découverts en 2005, gravitent autour de ce barycentre donc autour du système double Pluton-Charon.

Satellites[modifier | modifier le wikicode]

Pluton possède 3 satellites :

  • Charon (découvert en 1978 par James Christy)
  • Nix (découvert en 2005 par le télescope spatial Hubble)
  • Hydra (découvert en 2005par le télescope spatial Hubble)

Charon[modifier | modifier le wikicode]

Charon est le premier satellite de Pluton à avoir été découvert. Il fut découvert en 1978 par un américain James Christy qui avait remarqué une "bosse" sur le disque de Pluton lors d'une étude d'un cliché de ce dernier. En effet, il avait remarqué que cette bosse revenait périodiquement. La périodicité de cette bosse correspondait en fait à la période de rotation de Pluton. James Christy en conclu qu’il avait découvert le premier satellite de Pluton.

Charon est un petit monde lointain et glacé. En effet, il est situé a une distance moyenne d'environ 6 milliards de km de notre Soleil et possède une température d'environ -230 °C. Par ailleurs, Charon est très proche de Pluton (19 000 km les séparent seulement!) et il est à peine deux fois moins grand que Pluton. De plus, le couple Pluton/Charon admet plusieurs caractéristiques identique telles que la période de révolution et la période de rotation. De ce fait, Pluton présente toujours la même face à son satellite et Charon présente lui aussi la même face à Pluton. On dit alors que le système Pluton/Charon est une "planète double".

Le nom de Charon a été donné, par son découvreur lui-même, dès sa découverte mais ne fut accepté que plus tard. En attendant, elle avait reçu la désignation S/1978 P1. Par ailleurs dans la mythologie grecque, Charon était celui qui faisait passer les morts de l'autre côté du fleuve.


Statistiques sur Charon
Découverte par James Christy
Date 1978
Masse 1.62e+21
Rayon 593
Distance moyenne de Pluton 19 640 km
Période de révolution orbitale 6.38725
Période de rotation 6.38725
Excentricité orbitale 0.0
Gravité en surface 0.31 m/s²
Vitesse de libération 0,610 km/s
Albédo 0.38
Magnitude 16.8

Nix[modifier | modifier le wikicode]

L'objet qui avait pour désignation temporaire S/2005 P2 fut baptisé Nix. Ce dernier est l'un des satellites de Pluton. Il fut découvert le 15 mai 2005 par le "Hubble Space Telescope". Dans la mythologie grecque, Nix était la déesse de la nuit.

Nix se trouve environ à 48 675 km de sa planète mère, Pluton. Sa période de révolution autour de Pluton est de 24,856 jours. Cependant Nix reste encore un monde inconnu et mystérieux pour les scientifiques, du moins pour le moment. En effet, la sonde américaine New Horizons, lancée en janvier 2006, a pour but ultime d'atteindre le système plutonien et faire parvenir des clichés de la surface de Nix, ainsi que des autres corps qui composent le système plutonien, en 2015 si tout se passe bien lors du voyage.

Statistiques sur Nix
Découverte par Hubble Space Telescope
Date 15 mai 2005
Masse <5e+18 kg
Rayon 44 à 130 km
Distance moyenne de Pluton 48 675 km
Période de révolution orbitale 24.856 j
Gravité en surface
Vitesse de libération
Albédo
Magnitude

Hydra[modifier | modifier le wikicode]

L'objet qui avait pour désignation temporaire S/2005 P1 fut baptisé Hydra. Ce dernier est l'un des trois satellites de Pluton. Il fut découvert, en même temps que Nix, le 15 mai 2005 par le "Hubble Space Telescope". Dans la mythologie grecque, Hydra était le serpent à neuf têtes, gardien du monde souterrain.

Hydra se trouve environ à 64 700 km de Pluton, et donc est un peu plus éloignée que Nix. Sa période de révolution autour de Pluton est de 38,206 jours. Cependant Hydra reste tout comme Nix un monde inconnu. Hydra doit aussi faire l’objet d'une visite de la sonde américaine New Horizons vers 2015.

Statistiques sur Hydra
Découverte par Hubble Space Telescope
Date 15 mai 2005
Masse <5e+18 kg
Rayon 44 à 130 km
Distance moyenne de Pluton 64 700 km
Période de révolution orbitale 38,206 j
Gravité en surface
Vitesse de libération
Albédo
Magnitude

Exploration de Pluton : New Horizons[modifier | modifier le wikicode]

Aucune sonde n'a jamais été envoyée au delà de la planète Neptune. C’est donc pour la première fois qu'une mission est prévue pour aller découvrir les objets transneptuniens et plus précisément le système plutonien. En effet, la mission New Horizons a pour but de faire découvrir plus précisément aux scientifiques le mystérieux système plutonien.

La sonde américaine New Horizons fut lancée à bord de la fusée Atlas V en janvier 2006. Son voyage durera un peu moins d'une dizaine d'années avant d'atteindre Pluton. Mais en attendant que la sonde révèle des informations sur la planète naine et ses satellites, la sonde va, lors de son passage près de Jupiter, photographier cette dernière ainsi que quelques uns de ses satellites notamment les satellites galliléens. En effet, la petite mission qui lui est réservée a pour but de tester les instruments de New Horizons comme les spectromètres infrarouge et ultraviolet, ou encore l'instrument LORRI. C'est ainsi que New Horizons nous fait part de ses plus beaux clichés de Jupiter, de la Grande Tache Rouge, du panache de Tvashtar (un volcan de 290 km de hauteur sur le satellite Io), de Ganymède, de Europe, de Callisto et de Io qui nous font part de l'importance activité volcanique sur ce dernier.

Cependant, l'objectif de New Horizons est Pluton, donc après nous avoir fait part de magnifique clichés, la sonde va utiliser la force gravitationnelle de Jupiter pour repartir en direction de son objectif à la vitesse d'environ 83 600 km/h, ce qui est un exploit puisque c’est la première sonde à atteindre une telle vitesse. Par ailleurs, certains scientifiques pourraient envisager de prolonger le voyage de New Horizons en allant visiter quelques autres objets transneptuniens.

New Horizons est donc une mission importante pour les scientifiques puisqu'elle va permettre de mieux comprendre la formation du système plutonien, d’établir des cartes de la surfaces de Pluton, Charon, Nix et Hydra et pourquoi pas d'autres corps.

Eris[modifier | modifier le wikicode]

Cérès[modifier | modifier le wikicode]

Statistiques générales sur Cérès[modifier | modifier le wikicode]

Statistiques sur Cérès
Découverte par Giuseppe Piazzi
Date de découverte 1er janvier 1801
Catégorie Planète naine et astéroïde de la ceinture principale
Masse (en kg) (9,46 ± 0,04)×1020