Questions-réponses sur l'astronomie

Le Système solaire

Qu'est-ce que le Système solaire ?

Huit planètes tournent autour d'une étoile, le Soleil. Le nom de ces planètes sont Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Voilà, dans l'ordre, de la plus proche à la plus éloignée, les huit planètes qui gravitent autour de notre étoile, le Soleil. Mais le système solaire, en quelque sorte la grande famille du soleil, comprend beaucoup d'autres membres plus petits : les planètes naines (dont fait partie dorénavant Pluton), les satellites des planètes, des millions d'astéroïdes et encore de plusieurs comètes.

Le soleil

Pourquoi le Soleil brille-t-il ?

Le cœur du Soleil est une immense centrale nucléaire à fusion qui, à partir de la matière, produit de l'énergie sous forme de lumière et de chaleur. Ce processus s'effectue uniquement dans le noyau du Soleil, dont la température avoisine les 16 millions de degrés. Il faut ensuite 1,5 millions d'années à cette lumière pour cheminer à travers l'intérieur du Soleil et arriver jusqu'à sa surface. Alors elle rayonne vers l'espace, faisant briller le Soleil.

En fait, en son centre, il y a 4 protons d'un atome d'hydrogène qui s'agglomèrent, ce qui signifie que la charge électrique positive de 2 de ces 4 protons s'est envolée. Ces 2 "ex" protons se sont transformés en neutrons (particules à charge électrique neutre). De ce fait, 2 protons plus 2 neutrons 'égalent' un atome d'hélium, ... ils ont donc fusionné !!!!!!!. Ce 'phénomène' produit donc de l'énergie, qui résulte de la différence de poids pendant cette fusion - les 4 protons de départ ne pesaient que 0,04 % du nouvel atome d'hélium -. Cette différence de poids est ensuite convertie en énergie. Cette petite quantité, qui vous paraît si minuscule, est en fait colossale. Vous pouvez déjà l'imaginer en connaissant les 'dégâts' que la bombe atomique et son explosion ont générés..., mais avec le soleil, c'est 0,03 % de plus, imaginez-vous la puissance ??????????

Le Soleil va-t-il s'éteindre un jour ?

Le Soleil est aujourd'hui à la moitié de son existence — dans environ 5 milliards d'années, il enflera démesurément et se mettra à briller comme jamais. Il engloutira alors dans ces feux la plupart des planètes du Système solaire, dont la Terre. Sa fin programmée sera riche en rebondissements. Son éclat, sa taille et sa température varieront jusqu'à ce qu'il atteigne la phase ultime de sa vie, devenant un corps sombre et froid qui s'éteindra à petit feu.

Que sont les taches solaires ?

Des régions du Soleil plus froides et plus sombres que le reste de la surface : voilà ce que sont les « taches » solaires. Il ne s'agit pas de « continents » comme ceux de la Terre : les taches changent d'aspect et de place au rythme de l'activité solaire. Le soleil arbore des taches parce qu'il se comporte comme un immense aimant. En agissant sur lui-même, il empêche certaines régions de sa surface de rayonner correctement leur lumière.

Les planètes

D'où vient le nom des planètes ?

Elles portent les noms des dieux du panthéon romain. Les cinq planètes du Système solaire connues depuis l'Antiquité furent dès cette époque baptisées Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne en hommage aux plus grands dieux romains. Mais même les noms des deux planètes les plus lointaines — Uranus et Neptune —, qui ne furent découvertes qu'à partir du XVIII^e siècle, prolongent cet usage. Seule notre Terre échappe à la règle. Elle échappe à la règle actuellement, mais à l'origine, elle s'appelait 'Ge', ce qui signifie mère nourricière. De ce nom, découlent les noms 'GEOlogie, GEOgraphie...'.

Toutes les planètes ont-elles des satellites ?

Sur les huit planètes, seules six ont des satellites dans le Système solaire. Les deux planètes les plus proches du Soleil, Mercure et Vénus, n'en ont pas ; la Terre en a un — la Lune — et Mars en a deux. Aux dernières nouvelles, Jupiter en possède une soixantaine, et la liste ne fait que s'allonger ! Saturne en compte une quarantaine, Uranus vingt et un, et Neptune huit.

Quant à Pluton, considérée comme une planète naine depuis le 24 août 2006, elle en possède trois, dont le plus gros, Charon, est presque aussi gros qu'elle (on parle aussi du complexe Pluton-Charon).

De quoi sont faits les anneaux de Saturne ?

Ils sont constitués de blocs de glace et de roches dont la taille varie entre celle d'un grain de sable et celle d'une montagne. Les anneaux de Saturne s'étendent sur plus de 500 000 kilomètres de large, mais sur moins de 1 kilomètre d'épaisseur. Beaucoup plus jeunes que Saturne elle-même, ils se seraient formés il y a quelques centaines de millions d'années, quand un ou plusieurs satellites auraient explosé, broyés par la forte gravité de la planète.

Y a-t-il de la vie sur Mars ?

Les sondes envoyées sur Mars n'ont encore rien trouvé... Or l'eau a bien coulé sur la planète rouge ! Mais..., malheureusement, durant une très courte période et il y a vraiment très longtemps ! Il y a vraiment peu de chance (environ 0 chance) que la vie existe aujourd'hui à la surface de Mars. Reste la possibilité que des formes de vie primitives se cachent dans le sous-sol martien. Aussi, il est bien probable que les nombreuses missions d'exploration de la surface martienne aient emmené sur la planète rouge des bactéries terrestres

Pourrait-on aller sur la planète Mars ?

Il faut au moins deux ans pour un aller-retour vers la planète Mars. L'idée n'est pas saugrenue, et les responsables des programmes spatiaux y réfléchissent depuis longtemps. Aujourd'hui, les grandes lignes de ce que devrait être une mission habitée vers Mars sont fixées. On pense même à une échéance : 2030. Mais le voyage poserait de gros problèmes en termes de carburant et de résistance du corps humain à une telle épreuve.

Y a-t-il des volcans ailleurs que sur Terre ?

Trois planètes et un satellite possèdent des volcans dans le Système solaire. Il s'agit de Vénus, de la Terre, de Mars et de Io (l'un des satellites de Jupiter, qui est le plus volcanique de tous). Le volcanisme n'est pas un phénomène courant. Il ne se produit que sur les corps possédant une croûte solide et dont les « entrailles » ne sont pas encore refroidies : il leur permet alors d'évacuer une partie de leur chaleur interne. Le plus grand volcan du système solaire est le mont Olympe, culminant à plus de 25 kilomètres au-dessus du sol martien.

Il est à noter que, hormis la Terre, seul Io et Vénus possèdent des volcans actifs. On peut aussi parler de cryovolcanisme, c'est-à-dire des « volcans » de glace : il y en a notamment sur Enceladus, satellite de Saturne, et sur Triton, satellite de Neptune.

Les autres corps

Où se trouve la ceinture d'astéroïdes ?

Elle se situe entre les orbites de Mars et de Jupiter à une distance comprise entre 300 et 500 millions de kilomètres du Soleil. Cette vaste région est peuplée de petits corps rocheux, les astéroïdes, qui gravitent autour du Soleil. On y a déjà dénombré quelque 100 000 astéroïdes dont la taille dépasse 1 kilomètre. C'est en cherchant une hypothétique planète que les astronomes découvrirent l'existence de cette ceinture.

D'où viennent les comètes ?

Deux grands réservoirs encerclent le système solaire et fournissent l'essentiel des comètes que l'on voit passer dans notre ciel. Le plus vaste (le nuage de Oort) serait situé aux confins même du système solaire, à une distance de l'ordre de 50 000 fois la distance de la Terre au Soleil, et contiendrait quelque mille milliards de comètes. L'autre est plus proche (la ceinture de Kuiper) : il débuterait entre Neptune et Pluton, dans le Système solaire.

Qu'est-ce qu'une étoile filante ?

Quand un petit corps solide pénètre l'atmosphère, il y brûle, en laissant derrière lui une traînée lumineuse : c'est une étoile filante. Ces corps, de la taille d'un petit pois, viennent de l'espace et sont généralement des débris laissés par des comètes lors de leur passage près du Soleil. Une dizaine de fois par an, la Terre croise une zone très riche en débris de comètes : on assiste alors à une pluie d'étoiles filantes.

Quand la comète de Halley reviendra-t-elle ?

Elle repasse près du soleil tous les 76 ans environ et devrait réapparaître dans notre ciel en 2062 - son dernier passage date de 1986. Les astronomes connaissent bien son parcours : Halley tourne autour du Soleil en suivant une trajectoire très allongée qui l'entraîne jusqu'aux confins du Système solaire puis la fait revenir inlassablement dans les parages de la Terre et du Soleil, depuis au moins des millénaires.

Les étoiles

Comment naissent les étoiles ?

Elles naissent de la contraction d'un nuage de gaz et de poussières, comme il en existe un peu partout dans l'Univers. Tout commence quand un de ces nuages (appelés aussi nébuleuses) se met à s'effondrer sous son propre poids. En son centre, la pression et la température ne cessent de grimper, jusqu'à devenir colossales : c'est dans cette poche de matière très chaude et très dense que vont « s'allumer » de nouvelles étoiles.

De quelles couleurs sont les étoiles ?

Tout dépend de la température de leur surface — si cette température est inférieure à 4 000 °C, l'étoile apparaîtra rouge ; aux alentours de 6 000 °C, elle sera jaune ; au-delà de 7 000 °C, bleue. Bien sûr, les étoiles émettent simultanément toutes les couleurs de l'arc en ciel, ainsi qu'une foule de rayonnements invisibles à nos yeux. Mais elles ont une couche dominante qui, aubaine pour les astronomes, nous renseigne sur leur âge !

Qu'est-ce qu'une supernova ?

C'est une explosion spectaculaire d'une grosse étoile qui produit une « supernova ». L'éclat de l'explosion peut atteindre 10 milliards de fois celui de notre Soleil ! Même si la supernova se trouve fort éloignée de nous, elle pourra briller en pleine nuit comme une étoile au firmament et, même, être visible en plein jour. L'explosion en supernova signe la mort des grosses étoiles, celles dont la masse vaut plus de huit fois la masse du Soleil.

Quelle est la plus proche étoile hors du système solaire?

C'est une étoile très discrète, Proxima du Centaure, qui se trouve être la plus proche voisine du Soleil. Elle appartient à un système de trois étoiles, connu sous le nom de Alpha du Centaure et qui compte parmi les objets les plus brillants du ciel austral. Que Proxima soit notre plus proche voisine ne signifie pas qu'elle est « à deux pas » d'ici. Sa lumière met plus de 4 ans et 73 jours à nous parvenir.

Y a-t-il des planètes autour d'autres étoiles ?

En 2011 on compte plus de 500 planètes extrasolaires — ou exoplanètes — détectées autour d'autres étoiles que la nôtre. Pourtant, l'existence de ces planètes n'était, il y a encore 10 ans, qu'une hypothèse. En octobre 1995, une équipe de scientifiques annonça la découverte de la première, située à une cinquantaine d'années-lumière de nous. Depuis, la liste n'a cessé de s'allonger. En 2005, pour la première fois, des astronomes ont pu discerner la lumière émise directement par deux planètes, malgré la lueur éblouissante et toute proche de leurs étoiles. Jusqu'alors, les découvertes n'étaient qu'indirectes, en regardant les perturbations exercées par les planètes sur leurs étoiles ou en mesurant une baisse de luminosité lors d'une éclipse.

L'Univers

Quand a eu lieu le big bang ?

Il a eu lieu voilà environ 14 milliards d'années, soit presque trois fois l'âge de notre Système solaire et de la planète Terre en particulier. Il y a un siècle encore, les astronomes pensaient que l'Univers était immuable et éternel, qu'il avait toujours existé. Aujourd'hui, la théorie selon laquelle il y eut un commencement — le « big bang » — et qu'il est en perpétuelle évolution est étayée par un faisceau d'observations.

L'univers aura-t-il une fin ?

Aujourd'hui, on pense que l'Univers ne finira pas, autrement dit qu'il se maintiendra toujours. Mieux, l'Univers, qui est aujourd'hui en expansion, devrait continuer à gonfler éternellement comme un ballon. Il ne devrait donc pas, comme certains astronomes le pensaient il y a peu de temps encore, stopper son expansion et commencer à s'effondrer sur lui-même, pour finalement imploser en un « big crunch », l'inverse du big bang.

Seulement, il n'y aura un « big crunch » que si l'Univers contient assez de matière. Donc, lorsque l'Univers sera au bout de son expansion, il va s'effondrer sur lui même sous l'effet de la gravité, ce phénomène étant dû à toute la matière que 'contenait' cet univers. A notre époque, on ne voit pas beaucoup de matière visible dans le cosmos..., mais nous prétendons qu'il en existe encore mais qu'elle ne se voit pas comme les naines noires - l'après-stade de la naine blanche - qui s'est éteinte...

Par exemple : http://static.howstuffworks.com/gif/big-crunch---open-and-flat-universe.jpg vous comprendrez peut-être mieux!!!!

Qu'est-ce qu'une année-lumière ?

C'est la distance que parcourt la lumière en un an, soit 9.460 milliards de kilomètres ! Dans l'univers, les astres sont si éloignés les uns des autres que le kilomètre se révèle « trop court » pour se rendre compte des distances. L'année-lumière, en revanche, est parfaitement adaptée. De plus, dire qu'une étoile est à 10 années-lumière de nous, c'est dire que la lumière qu'on en reçoit aujourd'hui nous la montre telle qu'elle était il y a 10 ans.

Quelles sont les unités de distance employées en astronomie ?

En astronomie, les distances étant trop grandes pour utiliser le mètre ou le kilomètre, d'autres unités ont été définies.

Année-Lumière (al)

L’année-lumière est une unité de longueur dont le symbole est al (ly en anglais pour light year). Une année-lumière est égale à la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une année julienne, soit environ 9 461 milliards de kilomètres, soit encore, en ordre de grandeur, environ $10^{13}$ kilomètres, 10 pétamètres ou environ 0,30659 parsec.

L'Union astronomique internationale la définit comme la distance parcourue par un photon dans le vide, en une année julienne (soit 365,25 jours, ou 31 557 600 secondes). La vitesse de la lumière dans le vide étant une constante fixée à 299 792 458 m/s, une année-lumière est exactement égale à 9 460 730 472 580,8 km.

Parsec (pc)

Le parsec (/paʁ.sεk/), de symbole pc, est une unité de longueur définie comme valant exactement ${648000} \over {\pi }$ unités astronomiques, soit environ 3,26 années-lumière.

Le nom parsec est la contraction de « parallaxe-seconde », car initialement défini comme la longueur du rayon correspondant à un angle d'une seconde avec une demie-corde d'une unité astronomique (voir figure).

Unité astronomique (ua)

L’unité astronomique (de longueur) (astronomical unit (of length) en anglais), est l'unité de longueur du système astronomique d'unités ; elle correspond approximativement à la distance entre la Terre et le Soleil soit environ 150 millions de kilomètres. Elle est couramment notée « au », « AU », « ua » ou « UA ».

Elle est principalement utilisée pour exprimer les distances entre les objets célestes du Système solaire ainsi qu'entre ceux situés dans d'autres systèmes planétaires. L’Union astronomique internationale définit l’unité astronomique comme valant exactement 149 597 870 700 m (soit 149,6 Gm, $4,8481\times 10^{-6}$ pc, ou $15,812\times 10^{-6}$ al). Une année-lumière vaut donc approximativement 63 241 unités astronomiques.

Quelle est la température de l'espace ?

Loin de toute source de chaleur, il fait -273,15°C dans l'univers, en fait, c'est le zéro absolu, rien ne peut être plus froid. C'est en quelque sorte la température propre de l'espace, c'est-à-dire celle qu'on mesurerait si on éliminait toutes les sources de chaleur, comme les étoiles, les nuages de gaz, etc. Mais quand on se rapproche d'une source de chaleur, la température peut vite grimper jusqu'à plusieurs milliers de degrés, suivant la distance à laquelle se trouve la source et suivant l'énergie qu'elle rayonne.

Qu'est-ce que l'espace-temps ?

L'espace et le temps dépendent l'un de l'autre et sont affectés par la présence de la matière. Ainsi tout objet « creuse » l'espace autour de lui et, simultanément, ralentit le temps ! Pure science-fiction, pensez-vous ? Que non ! Contrairement à ce qu'on a cru jusqu'au début du XX^e siècle, le temps et l'espace ne sont pas immuables, indépendants et souverains. Ils sont les deux visages d'une seule et même « entité », l'espace-temps.

Qu'y a-t-il dans un trou noir ?

Un puits de matière sans fond, d'où rien ne peut sortir, un trou noir est en effet une petite région de l'espace où la matière est si concentrée que rien n'échappe à son attraction. Contrairement a ce que l'on croit , le trou noir ne fait pas disparaitre les matières, mais absorbe la lumière et les atomes, donc la taille d'une matière est énormément réduite. Par contre, il conserve sa masse ; par exemple, la ville de San Francisco ne serait pas plus grosse qu'une tête d'épingle mais conserverait tout son poids.