Système solaire

Mercure

Mercure est la planète la plus petite et la plus intérieure du système solaire. Sa période orbitale (environ 88 jours terrestres) est inférieure à celle de toute autre planète du système solaire. Vu de la Terre, il semble se déplacer autour de son orbite en 116 jours environ. Il n'a pas de satellites naturels connus. Il porte le nom de la divinité romaine Mercure, le messager des dieux.

En partie parce qu'il n'a presque pas d'atmosphère pour retenir la chaleur, la température de surface de Mercure varie diurne plus que toute autre planète du système solaire, allant de 100 K (-173 °C ; -280 °F) la nuit à 700 K ( 427 °C; 800 °F) pendant la journée dans certaines régions équatoriales. Les pôles sont constamment en dessous de 180 K (-93 ° C; -136 ° F). L'axe de Mercure a la plus petite inclinaison de toutes les planètes du système solaire (environ 1⁄30 degré) et son excentricité orbitale est la plus grande de toutes les planètes connues du système solaire. A l'aphélie, Mercure est environ 1,5 fois plus loin du Soleil qu'au périhélie. La surface de Mercure est fortement cratérisée et ressemble à la Lune, ce qui indique qu'elle est géologiquement inactive depuis des milliards d'années.

Mercure est verrouillé par marée ou gravitationnellement avec le Soleil dans une résonance 3:2, et tourne d'une manière unique dans le système solaire. Vu par rapport aux étoiles fixes, il tourne sur son axe exactement trois fois pour chaque deux révolutions qu'il fait autour du Soleil. Vu du Soleil, dans un cadre de référence qui tourne avec le mouvement orbital, il semble ne tourner qu'une fois toutes les deux années mercuriennes. Un observateur sur Mercure ne verrait donc qu'un jour tous les deux ans.

Parce que Mercure tourne autour du Soleil dans l'orbite terrestre (tout comme Vénus), il peut apparaître dans le ciel terrestre le matin ou le soir, mais pas au milieu de la nuit. De plus, comme Vénus et la Lune, elle affiche une gamme complète de phases lorsqu'elle se déplace autour de son orbite par rapport à la Terre. Bien que Mercure puisse apparaître comme un objet brillant lorsqu'il est vu de la Terre, sa proximité avec le Soleil le rend plus difficile à voir que Vénus. Deux engins spatiaux ont visité Mercure : Mariner 10 a survolé en 1974 et 1975 ; et MESSENGER, lancé en 2004, a fait plus de 4000 orbites autour de Mercure en quatre ans, avant d'épuiser son carburant et de s'écraser à la surface de la planète le 30 avril 2015.

Atmosphère Mercure

L'atmosphère de Mercure est une exosphère délimitée par la surface, essentiellement un vide.

Pression de surface : <~5 x 10^-15 bar (0,005 picobar)
Température moyenne : 440 K (167 C) (590-725 K, côté soleil)
Masse totale de l'atmosphère : <~10 000 kg

Composition atmosphérique (Abondances des colonnes en 10⁶ par cm²) :

• Na: 12 000-200 000
• Mg: 100 000
• O₂: < 40 000
• H₂: 5000
• K: 800-1300
• Ca: 300-1000
• Fe: < 300
• Al: 15
• Traces: Ar, CO₂, H₂O, N₂, Xe, Kr, Ne, He

Bien que la température de la lumière du jour à la surface de Mercure soit généralement extrêmement élevée, les observations suggèrent fortement que de la glace (eau gelée) existe sur Mercure. Les fonds des cratères profonds aux pôles ne sont jamais exposés à la lumière directe du soleil et les températures y restent inférieures à 102 K ; bien inférieur à la moyenne mondiale.

Mercure est trop petit et trop chaud pour que sa gravité puisse retenir une atmosphère significative sur de longues périodes ; il a une exosphère ténue délimitée en surface contenant de l'hydrogène, de l'hélium, de l'oxygène, du sodium, du calcium, du potassium et d'autres à une pression de surface inférieure à environ 0,5 nPa (0,005 picobars). Cette exosphère n'est pas stable - les atomes sont continuellement perdus et reconstitués à partir de diverses sources. Les atomes d'hydrogène et les atomes d'hélium proviennent probablement du vent solaire, diffusant dans la magnétosphère de Mercure avant de s'échapper plus tard dans l'espace. La désintégration radioactive des éléments de la croûte de Mercure est une autre source d'hélium, ainsi que de sodium et de potassium.

Vénus

Vénus est la deuxième planète à partir du Soleil, en orbite autour de lui tous les 224,7 jours terrestres. Elle a la plus longue période de rotation (243 jours) de toutes les planètes du système solaire et tourne dans le sens opposé à la plupart des autres planètes. Il n'a pas de satellite naturel. Il porte le nom de la déesse romaine de l'amour et de la beauté. C'est le deuxième objet naturel le plus brillant du ciel nocturne après la Lune, atteignant une magnitude apparente de -4,6, suffisamment brillante pour projeter des ombres. Parce que Vénus est une planète inférieure à la Terre, elle ne semble jamais s'aventurer loin du Soleil ; son allongement atteint un maximum de 47,8°.

Vénus est une planète tellurique et est parfois appelée la "planète sœur" de la Terre en raison de sa taille, de sa masse, de sa proximité avec le Soleil et de sa composition globale similaires. Elle est radicalement différente de la Terre à d'autres égards. Elle possède l'atmosphère la plus dense des quatre planètes telluriques, composée à plus de 96 % de dioxyde de carbone. La pression atmosphérique à la surface de la planète est 92 fois supérieure à celle de la Terre. Vénus est de loin la planète la plus chaude du système solaire, avec une température de surface moyenne de 735 K (462 ° C; 863 ° F), même si Mercure est plus proche du Soleil. Vénus est enveloppée d'une couche opaque de nuages ​​hautement réfléchissants d'acide sulfurique, empêchant sa surface d'être vue de l'espace en lumière visible. Il a peut-être eu des océans d'eau dans le passé, mais ceux-ci se seraient vaporisés à mesure que la température augmentait en raison d'un effet de serre incontrôlable. L'eau s'est probablement photodissociée et l'hydrogène libre a été emporté dans l'espace interplanétaire par le vent solaire en raison de l'absence de champ magnétique planétaire. La surface de Vénus est un paysage désertique sec parsemé de roches en forme de dalles et est périodiquement refait surface par le volcanisme.

Comme l'un des objets les plus brillants du ciel, Vénus est un élément majeur de la culture humaine depuis aussi longtemps que les archives existent. Il a été sacré pour les dieux de nombreuses cultures et a été une source d'inspiration primordiale pour les écrivains et les poètes en tant qu '"étoile du matin" et "étoile du soir". Vénus a été la première planète à voir ses mouvements tracés dans le ciel, dès le deuxième millénaire avant notre ère, et était une cible de choix pour les premières explorations interplanétaires en tant que planète la plus proche de la Terre. C'était la première planète au-delà de la Terre visitée par un vaisseau spatial (Mariner 2) en 1962, et la première à y atterrir avec succès (par Venera 7) en 1970. Les épais nuages ​​de Vénus rendent l'observation de sa surface impossible en lumière visible, et la première des cartes détaillées ne sont apparues qu'à l'arrivée de l'orbiteur Magellan en 1991. Des plans ont été proposés pour des rovers ou des missions plus complexes, mais ils sont entravés par les conditions de surface hostiles de Vénus.

Ambiance de Vénus

Pression superficielle : 92 bars
Densité surfacique : ~65. kg/m³
Hauteur d'échelle : 15,9 km
Température moyenne : 737 K (464 C)
Masse totale de l'atmosphère : ~4,8 x 10²⁰

Vitesses du vent : 0,3 à 1,0 m/s (surface)
Poids moléculaire moyen : 43,45

Composition atmosphérique (près de la surface, en volume) :

• 96,5 % de CO₂
• 3,5 % N₂
• Traces : SO₂ (150 ppm), Ar (70 ppm), H₂O (20 ppm), CO (17 ppm), He (12 ppm), Ne (7 ppm)

Vénus a une atmosphère extrêmement dense composée de 96,5 % de dioxyde de carbone, de 3,5 % d'azote et de traces d'autres gaz, notamment de dioxyde de soufre. La masse de son atmosphère est 93 fois celle de la Terre, alors que la pression à sa surface est d'environ 92 fois celle de la Terre - une pression équivalente à celle à une profondeur de près de 1 kilomètre sous les océans de la Terre. La densité à la surface est de 65 kg/m³, soit 6,5 % de celle de l'eau ou 50 fois plus dense que l'atmosphère terrestre à 20 °C au niveau de la mer. L'atmosphère riche en CO₂ génère l'effet de serre le plus puissant du système solaire, créant des températures de surface d'au moins 735 K (462 °C). Cela rend la surface de Vénus plus chaude que celle de Mercure, qui a une température de surface minimale de 55 K (−220 ° C) et une température de surface maximale de 695 K (420 ° C), même si Vénus est à près de deux fois la distance de Mercure au Soleil et reçoit ainsi seulement 25% de l'irradiance solaire de Mercure. Cette température est supérieure à celle utilisée pour la stérilisation. On dit souvent que la surface de Vénus ressemble aux récits traditionnels de l'Enfer.

Terre

La Terre (autrement connue sous le nom de monde, en grec : Γαῖα Gaia, ou en latin : Terra) est la troisième planète à partir du Soleil, la planète la plus dense du système solaire, la plus grande des quatre planètes telluriques du système solaire, et le seul objet astronomique connu pour abriter la vie.

Selon les datations radiométriques et d'autres sources de preuves, la Terre s'est formée il y a environ 4,54 milliards d'années. La Terre interagit gravitationnellement avec d'autres objets dans l'espace, en particulier le Soleil et la Lune. Au cours d'une orbite autour du Soleil, la Terre tourne autour de son propre axe 366,26 fois, créant 365,26 jours solaires ou une année sidérale. L'axe de rotation de la Terre est incliné de 23,4° par rapport à la perpendiculaire de son plan orbital, produisant des variations saisonnières à la surface de la planète sur une période d'une année tropicale (365,24 jours solaires). La Lune, seul satellite naturel permanent de la Terre, par sa relation gravitationnelle avec la Terre, provoque des marées océaniques, stabilise l'orientation de l'axe de rotation de la Terre et ralentit progressivement le taux de rotation de la Terre.

La lithosphère terrestre est divisée en plusieurs plaques tectoniques rigides qui migrent à travers la surface sur des périodes de plusieurs millions d'années. 71% de la surface de la Terre est recouverte d'eau. Les 29% restants sont une masse terrestre - composée de continents et d'îles - qui, ensemble, compte de nombreux lacs, rivières et autres sources d'eau qui contribuent à l'hydrosphère. La majorité des régions polaires de la Terre sont recouvertes de glace, y compris la calotte glaciaire de l'Antarctique et la banquise de la banquise arctique. L'intérieur de la Terre reste actif avec un noyau interne en fer solide, un noyau externe liquide qui génère le champ magnétique terrestre et un manteau de convection qui entraîne la tectonique des plaques.

Au cours de son premier milliard d'années, la vie est apparue dans les océans de la Terre et a commencé à affecter l'atmosphère et la surface, entraînant la prolifération d'organismes aérobies et anaérobies. Depuis lors, la combinaison de la distance de la Terre au Soleil, des propriétés physiques et de l'histoire géologique a permis à la vie d'évoluer et de prospérer aujourd'hui. La première vie incontestée sur Terre est apparue il y a au moins 3,5 milliards d'années. Les premières preuves physiques de la vie incluent du graphite biogénique dans des roches métasédimentaires vieilles de 3,7 milliards d'années découvertes dans le sud-ouest du Groenland, ainsi que des "restes de vie biotique" trouvés dans des roches vieilles de 4,1 milliards d'années en Australie occidentale. Sauf lorsqu'elle est interrompue par des événements d'extinction de masse, la biodiversité de la Terre n'a cessé de s'étendre. Bien que les chercheurs estiment que plus de 99% de toutes les espèces de vie (plus de cinq milliards) qui aient jamais vécu sur Terre sont aujourd'hui éteintes, il y a environ 10 à 14 millions d'espèces qui existent encore, dont environ 1,2 million ont été documentées et plus de 86 % n'ont pas encore été décrites. Plus récemment, en mai 2016, les scientifiques ont rapporté que 1 000 milliards d'espèces seraient actuellement sur Terre, avec seulement un millième de un pour cent décrit. En juillet 2016, les scientifiques ont rapporté avoir identifié un ensemble de 355 gènes du dernier ancêtre commun universel (LUCA) de tous les organismes vivant sur Terre. Plus de 7,3 milliards d'humains vivent sur Terre et dépendent de sa biosphère et de ses minéraux pour leur survie. La population humaine de la Terre est répartie entre environ 200 États souverains qui interagissent par le biais de la diplomatie, des conflits, des voyages, du commerce et des moyens de communication.

Atmosphère terrestre

Pression de surface : 1014 mb
Densité surfacique : 1,217 kg/m³
Hauteur d'échelle : 8,5 km
Température moyenne : 288 K (15 °C)
Masse totale de l'atmosphère : 5,1 x 10¹⁸ kg

Vitesses du vent : 0,3 à 1,0 m/s (surface)
Plage de température diurne : 283 K à 293 K (10 à 20 C)
Vitesses du vent : 0 à 100 m/s
Poids moléculaire moyen : 28,97

Composition atmosphérique (en volume, air sec) :

• 78,08 % N₂
• 20,95 % O₂
• Mineur : Ar (9 340 ppm), CO₂ (400 ppm), Ne (18,18 ppm), He (5,24 ppm), CH₄ (1,7 ppm), Kr (1,14 ppm) ), H₂ (0,55 ppm)

L'eau est très variable, représente généralement environ 1 %

La pression atmosphérique à la surface de la Terre est en moyenne de 101,325 kPa, avec une hauteur d'échelle d'environ 8,5 km. Il a une composition de 78% d'azote et 21% d'oxygène, avec des traces de vapeur d'eau, de dioxyde de carbone et d'autres molécules gazeuses. La hauteur de la troposphère varie avec la latitude, allant de 8 km aux pôles à 17 km à l'équateur, avec quelques variations résultant de facteurs météorologiques et saisonniers.

L'atmosphère terrestre n'a pas de frontière définie, s'amincissant lentement et s'estompant dans l'espace. Les trois quarts de la masse de l'atmosphère sont contenus dans les 11 premiers kilomètres de la surface. Cette couche la plus basse s'appelle la troposphère. L'énergie du Soleil chauffe cette couche et la surface en dessous, provoquant une expansion de l'air. Cet air de densité inférieure monte ensuite et est remplacé par de l'air plus frais et de densité plus élevée. Le résultat est une circulation atmosphérique qui détermine le temps et le climat grâce à la redistribution de l'énergie thermique.

Mars

Mars est la quatrième planète à partir du Soleil et la deuxième plus petite planète du système solaire, après Mercure. Nommée d'après le dieu romain de la guerre, elle est souvent appelée la "planète rouge" car l'oxyde de fer présent à sa surface lui donne un aspect rougeâtre. Mars est une planète tellurique avec une atmosphère mince, dont les caractéristiques de surface rappellent à la fois les cratères d'impact de la Lune et les vallées, les déserts et les calottes polaires de la Terre.

La période de rotation et les cycles saisonniers de Mars sont également similaires à ceux de la Terre, tout comme l'inclinaison qui produit les saisons. Mars est le site d'Olympus Mons, le plus grand volcan et la deuxième plus haute montagne connue du système solaire, et de Valles Marineris, l'un des plus grands canyons du système solaire. Le bassin lisse de Borealis dans l'hémisphère nord couvre 40% de la planète et peut être une caractéristique d'impact géante. Mars a deux lunes, Phobos et Deimos, qui sont petites et de forme irrégulière. Il peut s'agir d'astéroïdes capturés, similaires à 5261 Eureka, un cheval de Troie martien.

Jusqu'au premier survol réussi de Mars en 1965 par Mariner 4, beaucoup ont spéculé sur la présence d'eau liquide à la surface de la planète. Ceci était basé sur des variations périodiques observées dans les taches claires et sombres, en particulier aux latitudes polaires, qui semblaient être des mers et des continents ; de longues stries sombres ont été interprétées par certains comme des canaux d'irrigation pour l'eau liquide. Ces caractéristiques en ligne droite ont ensuite été expliquées comme des illusions d'optique, bien que les preuves géologiques recueillies par des missions sans équipage suggèrent que Mars avait autrefois une couverture d'eau à grande échelle à sa surface à un stade antérieur de son existence. En 2005, les données radar ont révélé la présence de grandes quantités de glace d'eau aux pôles et aux latitudes moyennes. Le rover Mars Spirit a échantillonné des composés chimiques contenant des molécules d'eau en mars 2007. L'atterrisseur Phoenix a échantillonné directement de la glace d'eau dans un sol martien peu profond le 31 juillet 2008. Le 28 septembre 2015, la NASA a annoncé la présence d'eau salée coulant à la surface de Mars. .

Mars abrite sept engins spatiaux fonctionnels : cinq en orbite (2001 Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, MAVEN et Mars Orbiter Mission) et deux en surface : Mars Exploration Rover Opportunity et le Mars Science Laboratory Curiosity. Les observations de Mars Reconnaissance Orbiter ont révélé la possibilité d'un écoulement d'eau pendant les mois les plus chauds sur Mars. En 2013, le rover Curiosity de la NASA a découvert que le sol de Mars contient entre 1,5 % et 3 % d'eau en masse (bien qu'attachée à d'autres composés et donc non librement accessible).

Des enquêtes sont en cours pour évaluer le potentiel d'habitabilité passé de Mars, ainsi que la possibilité d'une vie existante. Des investigations in situ ont été réalisées par les atterrisseurs Viking, les rovers Spirit et Opportunity, l'atterrisseur Phoenix et le rover Curiosity. De futures missions d'astrobiologie sont prévues, notamment les rovers Mars 2020 et ExoMars.

Mars est facilement visible depuis la Terre à l'œil nu, tout comme sa couleur rougeâtre. Sa magnitude apparente atteint −2,91, qui n'est dépassée que par Jupiter, Vénus, la Lune et le Soleil. Les télescopes optiques au sol sont généralement limités à la résolution d'entités d'environ 300 kilomètres (190 mi) lorsque la Terre et Mars sont les plus proches en raison de l'atmosphère terrestre.

Atmosphère martienne

Pression de surface : 6,36 mb au rayon moyen (variable de 4,0 à 8,7 mb selon la saison)
Densité surfacique : ~0,020 kg/m³
Hauteur d'échelle : 11,1 km
Température moyenne : ~210 K (-63 °C)
Masse totale de l'atmosphère : ~2,5 x 10¹⁶ kg

Plage de température diurne : 184 K à 242 K (-89 à -31 C)
Vitesses du vent : 2-7 m/s (été), 5-10 m/s (automne), 17-30 m/s (tempête de poussière)
Poids moléculaire moyen : 43,34

Composition atmosphérique (en volume) :

• 95,32 % de CO₂
• 2,7 % N₂
• Mineur : H₂O (210 ppm), NO (100 ppm), Ne (2,5 ppm), HDO (Hydrogène-Deutérium-Oxygène, 0,85 ppm), Kr (0,3 ppm), Xe (0,08 ppm)

L'eau est très variable, représente généralement environ 1 %

L'atmosphère de Mars est la couche de gaz entourant Mars. Il est composé majoritairement de dioxyde de carbone. La pression atmosphérique à la surface martienne est en moyenne de 600 pascals (0,087 psi; 6,0 mbar), soit environ 0,6% de la pression terrestre moyenne au niveau de la mer de 101,3 kilopascals (14,69 psi; 1,013 bar). Il va d'un minimum de 30 pascals (0,0044 psi; 0,30 mbar) sur le pic d'Olympus Mons à plus de 1155 pascals (0,1675 psi; 11,55 mbar) dans les profondeurs de Hellas Planitia. Cette pression est bien inférieure à la limite d'Armstrong pour le corps humain non protégé. La masse atmosphérique de Mars de 25 tératonnes se compare aux 5148 tératonnes de la Terre avec une hauteur d'échelle d'environ 11 kilomètres (6,8 mi) par rapport aux 7 kilomètres de la Terre (4,3 mi).

L'atmosphère est assez poussiéreuse, donnant au ciel martien une couleur brun clair ou rouge orangé lorsqu'il est vu de la surface.

Jupiter

Jupiter est la cinquième planète à partir du Soleil et la plus grande du système solaire. C'est une planète géante avec une masse d'un millième de celle du Soleil, mais deux fois et demie celle de toutes les autres planètes du système solaire combinées. Jupiter est une géante gazeuse, avec Saturne, les deux autres planètes géantes, Uranus et Neptune, étant des géantes de glace. Jupiter était connu des astronomes de l'Antiquité. Les Romains l'ont nommé d'après leur dieu Jupiter. Vu de la Terre, Jupiter peut atteindre une magnitude apparente de -2,94, suffisamment brillante pour que sa lumière réfléchie projette des ombres, ce qui en fait en moyenne le troisième objet le plus brillant du ciel nocturne après la Lune et Vénus.

Jupiter est principalement composé d'hydrogène, un quart de sa masse étant de l'hélium, bien que l'hélium ne représente qu'environ un dixième du nombre de molécules. Il peut également avoir un noyau rocheux d'éléments plus lourds, mais comme les autres planètes géantes, Jupiter n'a pas de surface solide bien définie. En raison de sa rotation rapide, la forme de la planète est celle d'un sphéroïde aplati (elle a un renflement léger mais perceptible autour de l'équateur). L'atmosphère extérieure est visiblement séparée en plusieurs bandes à différentes latitudes, ce qui entraîne des turbulences et des tempêtes le long de leurs frontières en interaction. Un résultat important est la Grande Tache Rouge, une tempête géante dont on sait qu'elle existe depuis au moins le 17e siècle, date à laquelle elle a été vue pour la première fois au télescope. Autour de Jupiter se trouve un faible système d'anneaux planétaires et une puissante magnétosphère. Jupiter compte au moins 67 lunes, dont les quatre grandes lunes galiléennes découvertes par Galileo Galilei en 1610. Ganymède, la plus grande d'entre elles, a un diamètre supérieur à celui de la planète Mercure.

Jupiter a été exploré à plusieurs reprises par des engins spatiaux robotiques, notamment lors des premières missions de survol Pioneer et Voyager, puis par l'orbiteur Galileo. Fin février 2007, Jupiter a reçu la visite de la sonde New Horizons, qui a utilisé la gravité de Jupiter pour augmenter sa vitesse et courber sa trajectoire en route vers Pluton. La dernière sonde à visiter la planète est Juno, qui est entrée en orbite autour de Jupiter le 4 juillet 2016. Les futures cibles d'exploration dans le système de Jupiter incluent l'océan liquide probablement recouvert de glace de sa lune Europa.

Ambiance jovienne

Pression superficielle : >>1000 bars
Température à 1 bar : 165 K (-108 C)
Température à 0,1 bar : 112 K (-161 C)
Vitesses du vent : jusqu'à 150 m/s (<30 degrés de latitude), jusqu'à 40 m/s (>30 degrés de latitude)
Hauteur d'échelle : 27 km
Poids moléculaire moyen : 2,22

Composition atmosphérique (en volume) :

• 89,8 % H₂
• 10,2% Il
• Mineur : CH₄ (3 000 ppm), NH₃ (260 ppm), HD (hydrogène deutéride, 28 ppm), C₂H₆ (éthane, 5,8 ppm), H₂O (4 ppm, varie selon la pression)

Jupiter possède la plus grande atmosphère planétaire du système solaire, s'étendant sur plus de 5 000 km (3 000 mi) d'altitude. Parce que Jupiter n'a pas de surface, la base de son atmosphère est généralement considérée comme le point auquel la pression atmosphérique est égale à 100 kPa (1,0 bar).

Jupiter est perpétuellement recouvert de nuages ​​composés de cristaux d'ammoniac et peut-être d'hydrosulfure d'ammonium. Les nuages ​​sont situés dans la tropopause et sont disposés en bandes de latitudes différentes, appelées régions tropicales. Les interactions de ces schémas de circulation contradictoires provoquent des tempêtes et des turbulences. Des vitesses de vent de 100 m/s (360 km/h) sont courantes dans les jets zonaux.

Saturne

Saturne est la sixième planète à partir du Soleil et la deuxième plus grande du système solaire, après Jupiter. C'est une géante gazeuse avec un rayon moyen d'environ neuf fois celui de la Terre. Bien qu'elle ne représente qu'un huitième de la densité moyenne de la Terre, avec son plus grand volume, Saturne est un peu plus de 95 fois plus massive. Saturne porte le nom du dieu romain de l'agriculture.

L'intérieur de Saturne est probablement composé d'un noyau de fer-nickel et de roche (composés de silicium et d'oxygène). Ce noyau est entouré d'une couche profonde d'hydrogène métallique, d'une couche intermédiaire d'hydrogène liquide et d'hélium liquide, et enfin à l'extérieur de la raie de Frenkel d'une couche extérieure gazeuse. Saturne a une teinte jaune pâle due aux cristaux d'ammoniac dans sa haute atmosphère. On pense que le courant électrique dans la couche d'hydrogène métallique donne naissance au champ magnétique planétaire de Saturne, qui est plus faible que celui de la Terre, mais a un moment magnétique 580 fois supérieur à celui de la Terre en raison de la plus grande taille de Saturne. L'intensité du champ magnétique de Saturne est d'environ un vingtième de celle de Jupiter. L'atmosphère extérieure est généralement fade et manque de contraste, bien que des traits vivaces puissent apparaître. La vitesse du vent sur Saturne peut atteindre 1800 km/h (500 m/s), plus élevée que sur Jupiter, mais pas aussi élevée que celle de Neptune.

Saturne a un système d'anneaux proéminent qui se compose de neuf anneaux principaux continus et de trois arcs discontinus et qui est composé principalement de particules de glace avec une plus petite quantité de débris rocheux et de poussière. Soixante-deux lunes sont connues pour orbiter autour de Saturne, dont cinquante-trois sont officiellement nommées. Cela n'inclut pas les centaines de moonlets qui composent les anneaux. Titan, la plus grande lune de Saturne et la deuxième plus grande du système solaire, est plus grande que la planète Mercure, bien que moins massive, et est la seule lune du système solaire à avoir une atmosphère substantielle.

Atmosphère saturnienne

Pression superficielle : >>1000 bars
Température à 1 bar : 134 K (-139 C)
Température à 0,1 bar : 84 K (-189 C)
Densité à 1 bar : 0,19 kg/m³
Vitesses du vent : jusqu'à 400 m/s (<30 degrés de latitude), jusqu'à 150 m/s (>30 degrés de latitude)
Hauteur d'échelle : 59,5 km
Poids moléculaire moyen : 2,07

Composition atmosphérique (en volume) :

• 96,3 % H₂
• 3,25% Il
• Mineure : CH₄ (4 500 ppm), NH₃ (125 ppm), HD (hydrogène deutéride, 110 ppm), C₂H₆ (éthane, 7ppm)

L'atmosphère de Saturne présente un motif en bandes similaire à celui de Jupiter, mais les bandes de Saturne sont beaucoup plus faibles et beaucoup plus larges près de l'équateur. La composition des nuages ​​varie avec la profondeur et l'augmentation de la pression. Les vents sur Saturne sont les deuxièmes plus rapides parmi les planètes du système solaire, après ceux de Neptune.

Uranus

Uranus est la septième planète à partir du Soleil. Il a le troisième plus grand rayon planétaire et la quatrième plus grande masse planétaire du système solaire. Uranus a une composition similaire à Neptune, et les deux ont une composition chimique globale différente de celle des plus grandes géantes gazeuses Jupiter et Saturne. Pour cette raison, les scientifiques classent souvent Uranus et Neptune comme "géantes de glace" pour les distinguer des géantes gazeuses. L'atmosphère d'Uranus est similaire à celle de Jupiter et de Saturne dans sa composition primaire d'hydrogène et d'hélium, mais elle contient plus de "glaces" telles que l'eau, l'ammoniac et le méthane, ainsi que des traces d'autres hydrocarbures. C'est l'atmosphère planétaire la plus froide du système solaire, avec une température minimale de 49 K (-224,2 ° C), et possède une structure nuageuse complexe en couches avec de l'eau censée constituer les nuages ​​​​les plus bas et le méthane la couche supérieure de nuages. L'intérieur d'Uranus est principalement composé de glaces et de roches.

Uranus est la seule planète dont le nom est dérivé d'une figure de la mythologie grecque, de la version latinisée du dieu grec du ciel Ouranos. Comme les autres planètes géantes, Uranus possède un système d'anneaux, une magnétosphère et de nombreuses lunes. Le système uranien a une configuration unique parmi celles des planètes car son axe de rotation est incliné latéralement, presque dans le plan de son orbite solaire. Ses pôles nord et sud se trouvent donc là où la plupart des autres planètes ont leurs équateurs. En 1986, des images de Voyager 2 montraient Uranus comme une planète presque sans relief en lumière visible, sans les bandes nuageuses ou les tempêtes associées aux autres planètes géantes. Les observations depuis la Terre ont montré des changements saisonniers et une activité météorologique accrue alors qu'Uranus approchait de son équinoxe en 2007. La vitesse du vent peut atteindre 250 mètres par seconde (900 km/h, 560 mph).

Atmosphère uranienne

Pression superficielle : >>1000 bars
Température à 1 bar : 76 K (-197 C)
Température à 0,1 bar : 53 K (-220 C)
Densité à 1 bar : 0,42 kg/m³
Vitesses du vent : 0-250 m/s
Hauteur d'échelle : 27,7 km
Poids moléculaire moyen : 2,64

Composition atmosphérique (en volume) :

• 82,5 % H₂
• 15,2% Il
• 2,3 % CH₄
• Mineur : HD (hydrogène deutéride, 148 ppm)

Bien qu'il n'y ait pas de surface solide bien définie à l'intérieur d'Uranus, la partie la plus externe de l'enveloppe gazeuse d'Uranus accessible à la télédétection s'appelle son atmosphère. La capacité de télédétection s'étend jusqu'à environ 300 km sous le niveau de 1 bar (100 kPa), avec une pression correspondante d'environ 100 bar (10 MPa) et une température de 320 K. La thermosphère ténue s'étend sur deux rayons planétaires à partir de la surface nominale, défini comme étant à une pression de 1 bar. L'atmosphère uranienne peut être divisée en trois couches : la troposphère, entre des altitudes de -300 et 50 km et des pressions de 100 à 0,1 bar (10 MPa à 10 kPa) ; la stratosphère, couvrant des altitudes comprises entre 50 et 4000 km et des pressions comprises entre 0,1 et 10−10 bar (10 kPa à 10 µPa) ; et la thermosphère s'étendant de 4 000 km à 50 000 km à partir dethe surface. There is no mesosphere.

Neptune

Neptune est la huitième planète connue et la plus éloignée du Soleil dans le système solaire. Dans le système solaire, c'est la quatrième plus grande planète en diamètre, la troisième planète la plus massive et la planète géante la plus dense. Neptune a 17 fois la masse de la Terre et est légèrement plus massive que sa quasi jumelle Uranus, qui est 15 fois la masse de la Terre et légèrement plus grande que Neptune. Neptune tourne autour du Soleil une fois tous les 164,8 ans à une distance moyenne de 30,1 unités astronomiques (4,50 × 10⁹ km). Il porte le nom du dieu romain de la mer et porte le symbole astronomique ♆, une version stylisée du trident du dieu Neptune.

Neptune n'est pas visible à l'œil nu et est la seule planète du système solaire trouvée par prédiction mathématique plutôt que par observation empirique. Des changements inattendus dans l'orbite d'Uranus ont conduit Alexis Bouvard à déduire que son orbite était soumise à une perturbation gravitationnelle par une planète inconnue. Neptune a ensuite été observé au télescope le 23 septembre 1846 par Johann Galle à un degré près de la position prédite par Urbain Le Verrier. Sa plus grande lune, Triton, a été découverte peu de temps après, bien qu'aucune des 14 lunes connues restantes de la planète n'ait été localisée de manière télescopique jusqu'au 20e siècle. La distance de la planète à la Terre lui donne une très petite taille apparente, ce qui la rend difficile à étudier avec des télescopes terrestres. Neptune a été visité par Voyager 2, lorsqu'il a survolé la planète le 25 août 1989. L'avènement du télescope spatial Hubble et de grands télescopes au sol à optique adaptative a récemment permis des observations détaillées supplémentaires à distance.

La composition de Neptune est similaire à celle d'Uranus et contrairement à celles des plus grandes géantes gazeuses, Jupiter et Saturne. Comme celle de Jupiter et de Saturne, l'atmosphère de Neptune est composée principalement d'hydrogène et d'hélium, ainsi que de traces d'hydrocarbures et peut-être d'azote, mais contient une proportion plus élevée de "glaces" telles que l'eau, l'ammoniac et le méthane. Cependant, son intérieur, comme celui d'Uranus, est principalement composé de glaces et de roches, c'est pourquoi Uranus et Neptune sont normalement considérés comme des "géantes de glace" pour souligner cette distinction. Des traces de méthane dans les régions ultrapériphériques expliquent en partie l'aspect bleuté de la planète.

Contrairement à l'atmosphère brumeuse et relativement sans relief d'Uranus, l'atmosphère de Neptune a des modèles météorologiques actifs et visibles. Par exemple, lors du survol de Voyager 2 en 1989, l'hémisphère sud de la planète avait une grande tache sombre comparable à la grande tache rouge sur Jupiter. Ces modèles météorologiques sont entraînés par les vents soutenus les plus forts de toutes les planètes du système solaire, avec des vitesses de vent enregistrées pouvant atteindre 2100 kilomètres par heure (580 m / s; 1300 mph). En raison de sa grande distance du Soleil, l'atmosphère extérieure de Neptune est l'un des endroits les plus froids du système solaire, avec des températures au sommet des nuages ​​approchant 55 K (-218 ° C). Les températures au centre de la planète sont d'environ 5400 K (5100 °C). Neptune a un système d'anneaux faibles et fragmentés (appelés "arcs"), qui a été détecté pour la première fois dans les années 1960 et confirmé par Voyager 2.

Atmosphère Neptunienne

Pression superficielle : >>1000 bars
Température à 1 bar : 72 K (-201 C)
Température à 0,1 bar : 55 K (-218 C)
Densité à 1 bar : 0,45 kg/m³
Vitesses du vent : 0-580 m/s
Hauteur d'échelle : 19,1-20,3 km
Poids moléculaire moyen : 2,53-2,69

Composition atmosphérique (en volume) :

• 80,0 % H₂
• 19,0 % Il
• 1,5 % CH₄
• Mineur : HD (hydrogène deutéride, 192 ppm), C₂H₆ (éthane, 1,5 ppm)

Le climat de Neptune est caractérisé par des systèmes de tempêtes extrêmement dynamiques, avec des vents atteignant des vitesses de près de 600 m/s (2 200 km/h ; 1 300 mph) — atteignant presque un flux supersonique. L'abondance de méthane, d'éthane et d'acétylène à l'équateur de Neptune est 10 à 100 fois supérieure à celle des pôles. Ceci est interprété comme la preuve d'une remontée d'eau à l'équateur et d'un affaissement près des pôles.

Soleil

Le Soleil est l'étoile au centre du système solaire. C'est une sphère presque parfaite de plasma chaud, avec un mouvement de convection interne qui génère un champ magnétique via un processus de dynamo. C'est de loin la source d'énergie la plus importante pour la vie sur Terre. Son diamètre est d'environ 109 fois celui de la Terre et sa masse est d'environ 330 000 fois celle de la Terre, ce qui représente environ 99,86 % de la masse totale du système solaire. Environ les trois quarts de la masse du Soleil sont constitués d'hydrogène ; le reste est principalement composé d'hélium, avec des quantités beaucoup plus petites d'éléments plus lourds, notamment l'oxygène, le carbone, le néon et le fer.

Le Soleil est une étoile de la séquence principale de type G (G2V) basée sur la classe spectrale et est officieusement appelée naine jaune. Il s'est formé il y a environ 4,6 milliards d'années à partir de l'effondrement gravitationnel de la matière dans une région d'un grand nuage moléculaire. La majeure partie de cette matière s'est rassemblée au centre, tandis que le reste s'est aplati en un disque en orbite qui est devenu le système solaire. La masse centrale est devenue si chaude et dense qu'elle a finalement initié la fusion nucléaire dans son noyau. On pense que presque toutes les étoiles se forment par ce processus.

Le Soleil est à peu près d'âge moyen et n'a pas changé de façon spectaculaire depuis plus de quatre milliards d'années, et restera relativement stable pendant encore plus de cinq milliards d'années. Cependant, après l'arrêt de la fusion de l'hydrogène dans son noyau, le Soleil subira de graves changements et deviendra une géante rouge. On calcule que le Soleil deviendra suffisamment grand pour engloutir les orbites actuelles de Mercure, Vénus et peut-être la Terre.

L'énorme effet du Soleil sur la Terre est reconnu depuis la préhistoire, et le Soleil est considéré par certaines cultures comme une divinité. La rotation synodique de la Terre et son orbite autour du Soleil sont à la base du calendrier solaire, qui est le calendrier prédominant utilisé aujourd'hui.

Atmosphère solaire

Pression de gaz de surface (haut de la photosphère) : 0,868 mb
Pression au fond de la photosphère (profondeur optique = 1) : 125 mb
Température effective : 5 772 K
Température au sommet de la photosphère : 4 400 K
Température au bas de la photosphère : 6 600 K
Température au sommet de la chromosphère : ~30 000 K
Épaisseur de la photosphère : ~500 km
Épaisseur de la chromosphère : ~2 500 km
Cycle des taches solaires : 11,4 ans.

Composition de la photosphère :

• 90,965 % H₂
• 8,889% Il
• Mineur : O (774 ppm), C (330 ppm), Ne (112 ppm), N (102 ppm), Fe (43 ppm), Mg (35 ppm), Si (32 ppm), S (15 ppm)

Lune

La Lune est le seul satellite naturel permanent de la Terre. C'est l'un des plus grands satellites naturels du système solaire et le plus grand parmi les satellites planétaires par rapport à la taille de la planète autour de laquelle il orbite (son principal). C'est le deuxième satellite le plus dense parmi ceux dont les densités sont connues (après le satellite Io de Jupiter).

On pense que la Lune s'est formée il y a environ 4,5 milliards d'années, peu de temps après la Terre. Il existe plusieurs hypothèses pour son origine; l'explication la plus largement acceptée est que la Lune s'est formée à partir des débris laissés après un impact géant entre la Terre et un corps de la taille de Mars appelé Théia.

La Lune est en rotation synchrone avec la Terre, montrant toujours la même face, avec sa face la plus proche marquée par des mers volcaniques sombres qui remplissent les espaces entre les anciennes hautes terres lumineuses de la croûte et les cratères d'impact proéminents. C'est le deuxième objet céleste régulièrement visible le plus brillant dans le ciel terrestre après le Soleil, tel que mesuré par l'éclairement à la surface de la Terre. Sa surface est en fait sombre (bien qu'elle puisse apparaître d'un blanc très brillant) avec une réflectance légèrement supérieure à celle de l'asphalte usé. Sa proéminence dans le ciel et son cycle régulier de phases ont fait de la Lune une influence culturelle importante depuis l'Antiquité sur la langue, les calendriers, l'art et la mythologie.

L'influence gravitationnelle de la Lune produit les marées océaniques, les marées corporelles et le léger allongement du jour. La distance orbitale actuelle de la Lune est d'environ trente fois le diamètre de la Terre, avec sa taille apparente dans le ciel presque la même que celle du Soleil, ce qui fait que la Lune couvre le Soleil presque précisément lors d'une éclipse solaire totale. Cette correspondance de taille visuelle apparente ne se poursuivra pas dans un avenir lointain. La distance linéaire de la Lune à la Terre augmente actuellement à un taux de 3,82 ± 0,07 centimètres (1,504 ± 0,028 pouces) par an, mais ce taux n'est pas constant.

Le programme Luna de l'Union soviétique a été le premier à atteindre la Lune avec un vaisseau spatial sans pilote en 1959 ; le programme Apollo de la NASA aux États-Unis a réalisé les seules missions habitées à ce jour, à commencer par la première mission habitée en orbite lunaire par Apollo 8 en 1968, et six atterrissages lunaires habités entre 1969 et 1972, le premier étant Apollo 11. Ces missions sont revenues sur 380 kg (840 lb) de roches lunaires, qui ont été utilisées pour développer une compréhension géologique de l'origine de la Lune, de la formation de sa structure interne et de son histoire ultérieure. Après la mission Apollo 17 en 1972, la Lune n'a été visitée que par des engins spatiaux sans pilote.

Atmosphère lunaire

Plage de température diurne (équateur) : 95 K à 390 K (~ -290 F à +240 F)
Masse totale de l'atmosphère : ~25 000 kg
Pression de surface (nuit) : 3 x 10^-15 bar (2 x 10^-12 torr)
Abondance en surface : 2 x 10⁵ particules/cm³

Composition (particules par cm cube) :

• ⁴Il : 40 000
• ²⁰Ne : 40 000
• H₂ : 35 000
• ⁴⁰Ar : 30 000
• ²²Ne : 5 000
• ³⁶Ar : 2000
• CH₄ : 1 000
• NH₃ : 1 000
• CO₂ : 1 000
• Traces : O⁺, Al⁺, Si⁺, P⁺, Na⁺, Mg⁺

La composition de l'atmosphère lunaire ténue est mal connue et variable, il s'agit d'estimations des limites supérieures de la composition de l'atmosphère ambiante nocturne. Les niveaux diurnes étaient difficiles à mesurer en raison du réchauffement et du dégazage des expériences de surface Apollo.