Le système solaire est composé du Soleil et des astres qui tournent autour de lui, sous l'effet de l'attraction gravitationnelle et de leur vitesse. L'unité astronomique est l'unité la plus adaptée pour exprimer les distances à l'échelle du système solaire. Les différents mouvements relatifs au système Soleil-Terre-Lune définissent les divisions du calendrier et expliquent les phases de la Lune et les phénomènes d'éclipse.
La description du système solaire
Le système solaire est composé d'une étoile, le Soleil, et des astres qui tournent autour de lui, comme les planètes et les satellites. Les mouvements des planètes sur leur orbite sont quasiment circulaires et uniformes et sont dus à l'attraction gravitationnelle exercée par le Soleil et à leur vitesse. À l'échelle du système solaire, on utilise l'unité astronomique pour exprimer les distances solaires.
Le Soleil, les planètes et les satellites
Le Soleil est une des nombreuses étoiles de notre galaxie. Tous les astres du système solaire, notamment les planètes, tournent autour du Soleil, et les satellites tournent autour des planètes.
Étoile
Une étoile est une boule de gaz dont la température est tellement élevée qu'elle émet de la lumière.
Le Soleil, l'étoile la plus proche de la Terre
© Wikimedia Commons
De par sa masse très importante, le Soleil retient plusieurs astres (planètes, astéroïdes, comètes, etc.) en mouvement circulaire autour de lui. On appelle « système solaire » l'ensemble ainsi constitué.
Système solaire
Le système solaire est l'ensemble constitué par le Soleil et les astres (planètes, astéroïdes, comètes, etc.) qui tournent autour de lui.
Le système solaire compte huit planètes, de la plus proche du Soleil à la plus éloignée : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.
Les planètes du système solaire
De la même manière que le Soleil retient les planètes autour de lui, les planètes peuvent retenir des corps plus petits autour d'elles, il s'agit de leurs satellites.
Satellite
Un satellite est un corps qui tourne autour d'une planète.
La Terre compte un satellite naturel, la Lune, et plusieurs satellites dits artificiels, envoyés par l'humanité.
Satellites artificiels autour de la Terre
Le mouvement des planètes
Les trajectoires des planètes autour du Soleil, appelées « orbites », sont quasiment circulaires. Leur vitesse étant pratiquement constante, on peut considérer que leur mouvement est circulaire et uniforme.
Orbite
Une orbite est la trajectoire que suit une planète autour du Soleil ou un satellite autour d'une planète.
Les orbites de la Terre et de Mars sont quasiment circulaires :
Orbites de la Terre et de Mars
Autour du Soleil, les planètes décrivent des orbites plus ou moins circulaires à une vitesse quasiment constante. En simplifiant, on peut dire que leur mouvement est circulaire et uniforme.
La plupart des planètes ont aussi un mouvement de rotation uniforme sur elles-mêmes.
La Terre boucle son orbite autour du Soleil en 1 an tout en tournant sur elle-même en 1 jour.
Mouvements de la Terre autour du Soleil
Les interactions dans le système solaire
Les mouvements des astres dans le système solaire s'expliquent par l'attraction gravitationnelle et la vitesse qu'ils possèdent sur leur orbite.
Attraction gravitationnelle
L'attraction gravitationnelle est l'interaction qui s'exerce entre deux corps possédant une masse.
Les planètes du système solaire subissent l'attraction gravitationnelle exercée par le Soleil.
Les planètes tournent autour du Soleil et les satellites autour des planètes du fait de leur vitesse et de l'attraction gravitationnelle qui s'exercent entre ces astres. Pour que leur mouvement soit circulaire et uniforme, ces deux facteurs doivent, en quelque sorte, se compenser. En effet :
- Si la vitesse de la planète ou du satellite est trop faible ou si l'attraction gravitationnelle entre les deux astres est trop importante, la planète ou le satellite s'écrase sur l'astre qui l'attire.
- Si la vitesse de la planète ou du satellite est trop importante ou si l'attraction gravitationnelle entre les deux astres est trop faible, la planète ou le satellite s'échappe de l'attraction de l'astre qui l'attire.
Le mouvement d'un satellite lancé au-dessus de la Terre dépend de sa vitesse :
- Si sa vitesse est nulle, le satellite chute verticalement sur Terre. (1)
- Si sa vitesse est trop faible, le satellite chute sur Terre selon une trajectoire courbe. (2)
- Si sa vitesse est lancée avec une vitesse initiale suffisante, appelée vitesse de satellisation, il se met en orbite autour de la Terre. La valeur de la vitesse de satellisation dépend de l'altitude du point d'injection du satellite. (3)
- Si sa vitesse est supérieure à la vitesse de libération, le satellite échappe à l'attraction terrestre. (4)
Influence de la vitesse sur le mouvement d'un satellite
Les distances dans le système solaire
L'unité astronomique est l'unité la plus adaptée pour exprimer les distances à l'échelle du système solaire.
Unité astronomique (u.a)
L'unité astronomique (u.a) est l'unité adaptée pour mesurer les distances à l'échelle du système solaire. Une unité astronomique correspond à la distance moyenne Terre-Soleil : 1 u.a = 150 millions de kilomètres.
Mercure, la planète la plus proche du Soleil, est située en moyenne à 0,385 u.a du Soleil et Neptune, planète la plus éloignée et située, en moyenne, à 30 u.a. Ces distances correspondent respectivement à environ 58 et 4 500 millions de kilomètres.
Pour mesurer des distances encore plus grandes, on utilise généralement l'année-lumière (a.l), qui est la distance que parcourt la lumière en une année : 1 a.l = 9 460 milliards de kilomètres.
Alpha du Centaure, l'étoile la plus proche du système solaire, est située à 4,37 années-lumière du système solaire.
Le système Soleil-Terre-Lune
Les différentes divisions du calendrier correspondent aux durées des différents mouvements de la Terre autour du Soleil et de la Lune autour de la Terre. Sur Terre, on voit toujours la même face de la Lune mais avec des formes ou phases différentes selon la façon dont elle est éclairée par le Soleil. Les éclipses ont lieu lorsque le Soleil, la Terre et la Lune sont alignés.
Les mouvements de la Terre et de la Lune, et les divisions du calendrier
Les durées des différents mouvements de la Terre autour du Soleil et de la Lune autour de la Terre sont utilisées comme référence pour les différentes divisions du calendrier.
La Terre tourne autour du Soleil, selon un mouvement circulaire et uniforme, à une vitesse d'environ 30 km/s. La durée de ce tour, environ 365,25 jours, définit l'année terrienne.
Définition d'un jour et d'une année terrestres
En même temps, la Terre tourne sur elle-même, autour de l'axe de ses pôles, selon un mouvement de rotation uniforme en environ 24 heures, ce qui définit le jour terrien.
Mouvement de la Lune
La Lune est en mouvement circulaire et uniforme autour de la Terre, à une vitesse d'environ 1 000 m/s. La durée de ce tour (environ 29 jours) correspond à peu près à la durée d'un mois.
Orbites de la Terre et de la Lune
Les deux faces de la Lune
Depuis la Terre, on voit toujours la même face de la Lune car elle tourne sur elle-même en même temps qu'elle tourne autour de la Terre. Les phases de la Lune correspondent aux différentes façons dont on peut voir la face visible de la Lune, selon la manière dont elle est éclairée par le Soleil.
À l'instar de la Terre, la Lune tourne sur elle-même, mais ce mouvement est synchronisé avec son mouvement circulaire autour de la Terre, ce qui fait que depuis la Terre on voit toujours la même face de la Lune.
La Lune n'étant pas toujours éclairée de la même façon par le Soleil, un même point de la Terre ne la voit pas de la même façon, on parle des différentes phases de la Lune.
Les phases de la Lune
Les éclipses
Une éclipse solaire a lieu lorsqu'un point de la Terre est dans l'ombre de la Lune. Lors d'une éclipse lunaire, c'est la Lune qui est dans l'ombre de la Terre.
Les éclipses ont lieu lorsque le Soleil, la Terre et la Lune sont alignés.
Lorsque le Soleil, la Terre et la Lune sont alignés, le phénomène d'éclipse peut se produire.
- Lors d'une éclipse de Soleil, une partie de la Terre est dans l'ombre de la Lune.
- Lors d'une éclipse de Lune, la Lune est dans l'ombre de la Terre.
Éclipse totale de Soleil
