Système solaire - Définition et Explications

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Formation et évolution

Vision d'artiste d'un disque protoplanétaire.

Formation

Selon l'hypothèse la plus couramment acceptée, le système solaire s'est formé à partir de la nébuleuse solaire (La nébuleuse solaire est le nuage de gaz (ou disque d'accrétion) à partir duquel notre système...), théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) proposée pour la première fois en 1755 par Emmanuel Kant et formulée indépendamment par Pierre-Simon Laplace (Pierre-Simon Laplace, né le 23 mars 1749 à Beaumont-en-Auge (Calvados), mort le 5 mars 1827 à...). Selon cette théorie, le système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le...) s'est formé il y a 4,6 milliards d'années par effondrement gravitationnel d'un nuage moléculaire (En astronomie, les nuages moléculaires sont des nébuleuses interstellaires qui ont une densité...) géant. Ce nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en...) était large de plusieurs années-lumière et a probablement donné naissance à plusieurs étoiles. Les études de météorites révèlent des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...) d'éléments qui ne sont produits qu'au cœur d'explosions d'étoiles très grandes, indiquant que le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...) s'est formé à l'intérieur d'un amas d'étoiles et à proximité d'un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de supernovas. L'onde de choc (Une onde de choc est un type d'onde, mécanique ou d'une autre nature, associé à...) de ces supernovas a peut-être provoqué la formation du Soleil en créant des régions de surdensité dans la nébuleuse (Une nébuleuse (du latin nebula, « nuage ») désigne, en astronomie, un...) environnante, permettant à la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de prendre le dessus sur la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) et d'initier l'effondrement.

La région qui deviendra par la suite le système solaire, connue sous le nom de nébuleuse pré-solaire, avait un diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) entre 7000 et 20 000 UA et une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) très légèrement supérieure à celle du Soleil (en excès de 0,001 à 0,1 masse solaire). Au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île...) et à mesure de son effondrement, la conservation du moment angulaire (En physique, le moment angulaire ou moment cinétique est la grandeur physique qui joue un rôle...) de la nébuleuse la fit tourner plus rapidement. Tandis que la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) s'y condensait, les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) y rentrèrent en collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de...) de plus en plus fréquemment. Le centre, où la plupart de la masse s'était accumulé, devint progressivement plus chaud que le disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...) qui l'entourait. L'action de la gravité, de la pression gazeuse, des champs magnétiques et de la rotation aplatirent la nébuleuse en un disque protoplanétaire (Les étoiles se forment à partir d'un nuage de gaz et de poussières dont la partie centrale...) en rotation d'un diamètre d'environ 200 UA entourant une proto-étoile dense et chaude.

Des études d'étoiles du type T Tauri — des masses stellaires jeunes n'ayant pas démarré les opérations de fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des...) et dont on pense qu'elles sont similaires au Soleil à ce stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe...) de son évolution — montrent qu'elles sont souvent accompagnées de disques pré-planétaires. Ces disques s'étendent sur plusieurs centaines d'UA et n'atteignent qu'au plus un millier de kelvins.

Image de disques protoplanétaires de la nébuleuse d'Orion prise par le télescope spatial (Un télescope spatial est un télescope placé au delà de l'atmosphère. Le...) Hubble ; cette « pépinière d'étoile » est probablement similaire à la nébuleuse primordiale à partir de laquelle s'est formé le Soleil.

Après 100 millions d'années, la pression et la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) au centre de la nébuleuse devinrent suffisamment élevées pour que la proto-étoile initie la fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :), accroissant sa taille jusqu'à ce qu'un équilibre hydrostatique soit atteint, l'énergie thermique (L'énergie thermique est l'énergie cinétique d'un objet, qui est due à une agitation...) contrebalançant la contraction gravitationnelle. À ce niveau, le Soleil devint une véritable étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...).

Les autres corps du système solaire se formèrent du reste du nuage de gaz et de poussière. Les modèles actuels les font se former par accrétion : initialement des grains de poussière en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de la proto-étoile centrale, puis des amas de quelques mètres de diamètre formés par contact direct, lesquels rentrèrent en collision pour constituer des planétésimaux d'environ cinq kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système...) de diamètre. À partir de là, leur taille augmenta par collisions successives au rythme moyen de 15 cm par an au cours des millions d'années suivants.

Le système solaire interne était trop chaud pour que les molécules volatiles telles que l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) ou le méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la...) se condensent : les planétésimaux qui s'y sont formés étaient relativement petits (environ 0,6 % de la masse du disque) et principalement formés de composés à point de fusion (Le point de fusion' ou la température de fusion d'un corps représente la température...) élevé, tels les silicates et les métaux. Ces corps rocheux devinrent à terme les planètes telluriques. Plus loin, les effets gravitationnels de Jupiter empêchèrent l'accrétion (L'accrétion désigne en astrophysique, en géologie et en météorologie l'accroissement par...) des planétésimaux, formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) la ceinture d'astéroïdes.

Encore plus loin, là où les composés glacés volatiles pouvaient rester solides, Jupiter et Saturne devinrent des géantes gazeuses. Uranus et Neptune capturèrent moins de matière et on pense que leur noyau est principalement formé de glaces.

Dès que le Soleil produisit de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...), le vent solaire (Le vent solaire est un flux de plasma constitué essentiellement d'ions et d'électrons qui sont...) souffla le gaz et les poussières du disque protoplanétaire, stoppant la croissance des planètes. Les étoiles de type T Tauri possèdent des vents stellaires nettement plus intenses que les étoiles plus anciennes et plus stables.

Futur

La chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) dégagée par le Soleil augmente au fil du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...). On peut extrapoler qu'à très long terme (plusieurs centaines de millions d'années) elle atteindra un niveau tel que la vie (La vie est le nom donné :) sera impossible sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...).

Dans plus de cinq milliards d'années, le Soleil aura épuisé ses réserves d'hydrogène, qui se seront transformées en hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il...), et changera de structure. Son noyau se contractera mais l'étoile entière deviendra beaucoup plus volumineuse. Il devrait se transformer en géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...), 100 fois plus grande qu'à l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur...) actuelle. Les planètes les plus proches, Mercure et Vénus, devraient être détruites.

Il entamera alors un nouveau cycle de fusion avec l'hélium fusionnant en carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) (et oxygène) dans son cœur, et l'hydrogène fusionnant en hélium dans une couche périphérique du cœur. Dans cette configuration, il aura « soufflé » son enveloppe externe, devenant une sous-géante, environ 10 fois plus grande qu'actuellement.

Il va ensuite brûler son hélium assez rapidement, à la fin de ce cycle il regonflera de manière encore plus importante, grillant complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) la Terre au passage.

Une fois ses réserves d'énergie nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) complètement consommées, le Soleil va s'effondrer sur lui-même et se transformer en naine blanche (Une naine blanche est un objet céleste gazeux issu de l'évolution d'une étoile de...) très dense et peu lumineuse. Il refroidira petit à petit et finira par ne plus rayonner ni lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) ni chaleur, il sera alors parvenu au stade de naine noire (Une naine noire est une étoile naine blanche qui s’est suffisamment refroidie pour ne plus...).

Le système solaire fait le tour de la Galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...) en 250 millions d'années. En même temps, il oscille de part et d'autre du plan galactique avec une période de 2 x 33 millions d'années. Il traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de...) donc ce plan toutes les 33 millions d'années ce qui constitue également la durée moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) des étages géologiques. Ces étages sont définis d'après d'importants changements dans la faune et la flore (La flore est l'ensemble des espèces végétales présentes dans un espace...), parfois dus à des cataclysmes comme au passage Permien-Trias ou au passage Crétacé-Tertiaire. On peut penser que ces changements sont dus à des glaciations résultant de la rencontre de la Terre avec des nuages d'électrons du plan galactique. Les dernières glaciations, celles du Quaternaire, se sont produites alors que le système solaire traversait le plan de la Galaxie en allant du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) vers le Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.). C'est une explication qui peut indiquer pourquoi les glaciations étaient beaucoup plus prononcées dans l'hémisphère nord lequel recevait directement les électrons des nuages du plan galactique.

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