Astronomie

Quelle est la raison pour laquelle les planètes joviennes sont classées par ordre décroissant de taille ?

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Y a-t-il une raison scientifique pour que les planètes joviennes soient classées par ordre décroissant de taille ou est-ce une pure coïncidence ? En termes de rayons, cela va de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.


Depuis la formation initiale du système solaire et après la formation initiale de la masse de chacune des planètes, voyons ce que l'on peut tirer des lois de la physique.

Toute masse qui pourrait s'accumuler davantage sur n'importe quelle planète devrait provenir de 3 endroits :

  1. A proximité immédiate de l'orbite de la planète.

  2. De l'extérieur du système solaire et des objets supplémentaires de la ceinture de Pluton Kuiper.

  3. Du Soleil comme vent solaire.

Nous pouvons supposer qu'au cours des 200 premiers millions à un demi-milliard d'années de la vie du système solaire, les planètes auraient augmenté le plus de masse en (1) balayant les astéroïdes et les débris sur leur orbite et à proximité. En fait, Jupiter avec sa masse énorme continue à éloigner les astéroïdes errants dans une moindre mesure à ce jour.

Les rencontres occasionnelles avec des objets provenant (2) de l'extérieur du système solaire sont trop rares et trop espacées pour être significatives. Les rayons cosmiques provenant de l'extérieur du système solaire ne sont pas non plus significatifs pour le gain de masse.

Il reste (3) le vent solaire. Qu'une planète gagne ou perd de la masse à cause du vent solaire est un équilibre entre la

(a) Vitesse d'échappement gravitationnelle de la planète, qui est directement proportionnelle à la masse de la planète

(b) Température moyenne de la surface et de l'atmosphère de la planète

(c) Vitesse moyenne ou énergie cinétique des particules du vent solaire

(d) Intensité du champ magnétique de la planète.

(e) L'intensité du vent solaire, qui est inversement proportionnelle au carré de la distance au soleil.

Le facteur (e) était et est toujours beaucoup trop fort pour que les 4 planètes intérieures gagnent de la masse grâce au vent solaire. Étant donné que la vitesse de fuite serait trop faible pour maintenir l'atmosphère avec l'assaut continu du vent solaire comme c'est le cas avec Mercure et notre lune. Nous pouvons remercier la magnétosphère terrestre d'avoir sauvé notre atmosphère du vent solaire.

Maintenant, lorsque nous arrivons à l'orbite de Jupiter, à environ 10 UA, l'intensité du vent solaire est un centième de ce qu'elle est sur la terre. Le vent solaire qui atteint Jupiter est ralenti et dévié vers les pôles par le très fort champ magnétique de Jupiter. Et comme la vitesse de fuite est si élevée en raison de la masse de Jupiter, la majeure partie du vent solaire est absorbée par Jupiter, ce qui entraîne un gain de masse du vent solaire au fil du temps. Même l'hydrogène ne peut échapper à la gravitation de Jupiter.

Le même gain net du vent solaire s'applique aux 3 prochaines géantes gazeuses Saturne, Uranus et Neptune. Étant donné que ceux-ci sont en ordre plus loin, l'intensité du vent solaire est en conséquence moindre. Les trois ont toujours une vitesse d'échappement gravitationnelle élevée en raison de leur taille et les plus éloignés ont une température de surface très basse, de sorte que les gaz n'ont pas assez d'énergie moyenne pour s'échapper.

Au fur et à mesure que nous nous éloignons de Jupiter, la même dynamique de gain de masse à travers le vent solaire capturé se joue, quoique de moins en moins en raison de la distance au soleil.

Alors que le vent solaire à des fins de gain de masse planétaire peut sembler insignifiant maintenant, nous devons comprendre que ce n'était pas le cas auparavant. Et sur 5 milliards d'années, beaucoup de masse peut être gagnée de cette manière.


Quelle est la raison pour laquelle les planètes joviennes sont classées par ordre décroissant de taille ? - Astronomie

Au cours du dernier cours, nous avons discuté des planètes terrestres, c'est-à-dire des planètes qui ressemblent le plus à la Terre en taille, composition et structure. Bien que les géologies des quatre planètes intérieures aient des points communs, nous avons constaté que chacune est assez différente des autres. Les quatre planètes suivantes dont nous parlerons - Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune - sont très différentes des planètes terrestres en ce sens qu'elles n'ont pas de vraies surfaces solides, étant dominées par des atmosphères épaisses et profondes. Ainsi, il n'y a pas de « géologie » à proprement parler, et on parle plutôt de la météorologie (le temps) de ces géantes gazeuses.


Quelle est la raison pour laquelle les planètes joviennes sont classées par ordre décroissant de taille ? - Astronomie

Origines : où sont les extraterrestres ?

Planètes Terrestre et Jovienne

À l'exception de Pluton, les planètes de notre système solaire sont classées comme planètes terrestres (semblables à la Terre) ou joviennes (semblables à Jupiter). Les planètes terrestres comprennent Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Ces planètes sont relativement petites en taille et en masse. Une planète terrestre a une surface rocheuse solide, avec des métaux profondément à l'intérieur. Dans le système solaire, ces planètes sont plus proches du soleil et sont donc plus chaudes que les planètes situées plus loin dans le système solaire. Les futures missions spatiales sont conçues pour rechercher à distance des planètes terrestres autour d'autres étoiles.

Les couches de gaz entourant la surface d'une planète constituent ce qu'on appelle une atmosphère. Les atmosphères des planètes telluriques varient de mince à épaisse. Mercure n'a presque pas d'atmosphère. Une atmosphère épaisse composée principalement de dioxyde de carbone recouvre Vénus, emprisonnant la chaleur et augmentant les températures de surface. Les nuages ​​sur Vénus se forment à partir d'acide sulfurique. L'atmosphère terrestre est composée de 77 % d'azote, 21 % d'oxygène et 1 % d'argon, avec des quantités variables de vapeur d'eau et des traces d'autres gaz. Des nuages ​​blancs de vapeur d'eau cachent une grande partie de la surface de la Terre dans les vues de la Terre depuis l'espace. Mars a une atmosphère très mince contenant principalement du dioxyde de carbone, avec de l'azote, de l'argon et des traces d'oxygène et de vapeur d'eau. L'atmosphère contient également de minces nuages ​​d'eau et de dioxyde de carbone et est fréquemment affectée par des tempêtes de poussière.

Les planètes joviennes comprennent Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Ces planètes ont des tailles et des masses plus importantes. Les planètes joviennes n'ont pas de surface solide. On les appelle parfois géantes gazeuses parce qu'elles sont grandes et constituées principalement de gaz. De petites quantités de matériaux rocheux ne se trouvent que profondément dans les noyaux des planètes joviennes. Dans le système solaire, les planètes joviennes sont situées plus loin du soleil que les planètes telluriques, et sont donc plus froides. Les scientifiques ont trouvé plus de 100 planètes joviennes autour d'autres étoiles. La majorité des planètes joviennes extrasolaires qui ont été découvertes jusqu'à présent sont plus proches de leurs étoiles que les planètes joviennes du système solaire ne le sont du soleil.

Les atmosphères des planètes joviennes de notre système solaire sont constituées principalement d'hydrogène et d'hélium. Des composés contenant de l'hydrogène, tels que l'eau, l'ammoniac et le méthane, sont également présents. Les différences dans les quantités de ces gaz traces et les variations de températures de ces planètes contribuent aux différentes couleurs observées sur les images prises en lumière visible. Alors que les scientifiques s'attendent à ce que les atmosphères des planètes joviennes dans d'autres systèmes solaires soient principalement composées d'hydrogène et d'hélium, ils n'ont pas encore mesuré les propriétés de leurs atmosphères.

Pluton, la planète la plus éloignée de notre système solaire, pourrait être un peu plus qu'une comète géante. Pluton ressemble aux objets glacés ressemblant à des comètes en orbite autour du Soleil en dehors de l'orbite de Neptune, plutôt qu'aux planètes terrestres rocheuses ou aux planètes joviennes. Les facteurs qui distinguent Pluton des planètes terrestres et joviennes incluent sa composition (glace, roche et gaz gelés), son atmosphère changeante, sa petite taille, sa lune relativement grande et son orbite elliptique autour du Soleil.


Uranus et Neptune : les géants de glace

Sur les quelque 100 milliards de systèmes solaires 1 de la Voie Lactée, notre système solaire se compose de huit planètes en orbite autour du soleil. Les planètes les plus éloignées sont Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. Ces planètes sont connues sous le nom de « géantes gazeuses » et sont souvent appelées planètes joviennes 2 en raison de leurs composants chimiques. Cependant, en raison de leurs températures extrêmement froides et de leurs grandes accumulations de glace, Uranus et Neptune sont généralement jumelés et sont communément appelés «géants de glace». L'aspect peut-être le plus intéressant de ces deux planètes est qu'Uranus et Neptune ont toutes deux des températures de surface très similaires, malgré le fait que Neptune reçoit beaucoup moins d'insolation solaire. Les deux planètes rayonnent également plus d'énergie qu'elles n'en reçoivent du soleil, ce qui est particulièrement vrai pour Neptune. Tout comme les autres planètes joviennes, la haute atmosphère d'Uranus et de Neptune est constituée d'un mélange d'hydrogène et d'hélium. Cependant, il est intéressant de noter que le manteau glacé juste en dessous est composé non seulement d'eau glacée, mais également de cristaux de glace d'ammoniac et de méthane 3 , donnant à ces planètes leurs couleurs bleues distinctives.

Il existe plusieurs facteurs planétaires qui se conjuguent pour déterminer les températures de surface d'Uranus et de Neptune. Les principales raisons de leurs températures froides similaires sont dues à leur insolation solaire limitée qui est inversement proportionnelle à la distance de la planète au soleil et à leur émittance thermique. Nous examinerons ces facteurs en détail pour montrer comment ils contribuent aux températures de surface extrêmement similaires d'Uranus et de Neptune, ce qui leur permet d'être regroupés en « géantes de glace », ainsi que les causes et implications possibles du fait que leurs températures de surface sont si similaires, bien que Neptune reçoive beaucoup moins d'isolation solaire. Nous montrerons également comment les scientifiques et les astronomes ont pu connaître de telles informations.

Ce faisant, nous pouvons acquérir une compréhension plus approfondie des géantes de glace, ce qui serait utile pour comprendre les systèmes énergétiques planétaires de planètes similaires. Les implications pratiques d'une telle recherche deviennent évidentes lorsque l'on envisage la possibilité d'une exploration plus poussée de l'espace, car ce sont les planètes les plus éloignées, ce qui les rend idéales pour le lancement de missions au-delà de notre système solaire.

Observer les « géants de glace »

Malheureusement, comme il n'y a jamais eu qu'un seul survol effectué par Voyager 2, on sait peu de choses sur les planètes Uranus et Neptune. Les satellites en orbite terrestre tels que le télescope Hubble ont joué un rôle essentiel dans les observations sur les deux planètes. Les données collectées à partir de ces satellites peuvent être trouvées sur le site Web de la NASA, et les valeurs numériques sont présentées ici, ainsi que des diagrammes et des explications détaillés qui explorent les variables planétaires qui ont conduit les astronomes à conclure qu'Uranus et Neptune sont tous deux glacés, ainsi que gigantesque.

Partie 1 : Taille d'Uranus et de Neptune

Tableau 1. Compléments de données de la NASA 6, 7

Figure 3. Les diamètres d'Uranus et de Neptune, ainsi qu'une comparaison de leurs tailles par rapport à la Terre. Crédité à : http://www.bobthealien.co.uk/index2.htmuranusearthcompare.pngneptuneearthcompare.png

Uranus et Neptune sont en effet des géantes de glace. Uranus est près de 4 fois plus gros que la Terre et environ 14,5 fois plus lourd. Neptune, quant à elle, est 3,8 fois plus grande que la Terre mais 17 fois plus lourde, ce qui suggère qu'elle est légèrement plus dense. Bien qu'ils soient beaucoup plus gros et plus lourds que la Terre, leurs densités respectives ne sont que de 23 % et 29 % de celle de la Terre. En effet, une grande partie d'entre eux sont des éléments légers comme l'hélium et l'hydrogène qui sont à l'état gazeux, alors qu'une bien plus grande partie de la Terre est constituée d'éléments lourds à l'état solide 8 .

Après avoir décrit la grande taille de ces planètes par rapport à la Terre, nous avons prouvé qu'il s'agissait bien de "géantes", cependant, nous devons encore déterminer quels facteurs contribuent à leurs températures froides afin d'expliquer le terme "géantes de glace".

Partie 2 : Comparaison des systèmes énergétiques d'Uranus et de Neptune

Composition chimique et isolation solaire

Tableau 2. Compléments de données de la Nasa 6, 7 , de l'insolation solaire de la Terre 9 , de l'insolation solaire d'Uranus 10 , de l'insolation solaire de Neptune 11

La plupart des planètes de notre système solaire utilisent l'insolation solaire comme principale source de chauffage. Uranus et Neptune sont beaucoup plus éloignés du soleil que les autres planètes de notre système solaire. Par rapport à la Terre, Uranus est 19 fois plus éloigné du soleil tandis que Neptune est 30 fois plus éloigné du soleil. Par conséquent, ils ne reçoivent qu'une partie de l'insolation solaire que la Terre reçoit. Uranus ne reçoit que 0,27% de ce que la Terre reçoit tandis que Neptune ne reçoit que 0,11% de ce que la Terre reçoit. Il est clairement démontré que Neptune et Uranus ne reçoivent que de petites quantités de chaleur du soleil par rapport aux planètes plus proches de notre système solaire. Non seulement leurs distances par rapport au Soleil limitent leur insolation solaire, mais la réfraction de la lumière des gaz et de la glace abaisse également leurs niveaux réels d'insolation solaire, mais dans une moindre mesure. Ces facteurs jouent un rôle influent dans les très basses températures de surface de la planète. Ces basses températures de surface combinées à une pression élevée transformeront une planète gazeuse en une planète de glace. La différence d'insolation solaire entrante suggère que les deux planètes devraient varier énormément en température de surface et donc en composition structurelle. Si cela était vrai, il est peu probable qu'ils soient regroupés en tant que «géantes de glace» en regardant notre système solaire. Cependant, Uranus et Neptune sont très similaires dans les deux cas. Pour expliquer pourquoi, nous devons regarder à l'intérieur.

Tableau 3. Les informations sur la masse et la densité proviennent de l'analyse des données de survol de Voyager 2.

Comme le montre le tableau ci-dessus, Uranus et Neptune ont une masse et une densité similaires 12 . De plus, leurs compositions en vrac et leurs structures internes sont toutes deux assez similaires 13, 14 . Cependant, la quantité de lumière solaire qui atteint Neptune, comme indiqué précédemment, ne représente que 40% de ce que Uranus reçoit, cela est dû à sa distance accrue par rapport au soleil. Malgré cela, la température de surface des deux planètes a été estimée sur la base de l'imagerie thermique comme étant presque la même à 59K 12 . On pense que Neptune a un flux de chaleur important provenant de l'intérieur, ce qui aide à compenser son manque d'insolation solaire. Ce flux de chaleur rayonnerait 2,7 fois plus d'énergie qu'il ne reçoit du Soleil, ce qui contribue à augmenter la température tant à sa surface que dans son atmosphère 15 . Pour trouver des preuves d'un tel phénomène, nous devons regarder à l'intérieur des atmosphères elles-mêmes des deux planètes.

Partie 3 : Preuve de l'émission de chaleur interne de Neptune

Motifs atmosphériques

À des fins d'analyse, les chercheurs traitent les atmosphères d'Uranus et de Neptune comme des enveloppes d'hydrogène-hélium qui entrent en contact avec le rayonnement solaire et sont facilement observées par des capteurs à distance orbitaux 12 .

Figure 4. Température en fonction de la pression d'Uranus et de Neptune dérivée du spectromètre ultraviolet Voyager (UVS). Crédité à : http://adsabs.harvard.edu/full/1993ARA%26A..31..217L

La figure ci-dessus compare les profils de température d'Uranus et de Neptune avec leurs pressions atmosphériques respectives. Les atmosphères sont décomposées en trois sections distinctes, un peu comme l'atmosphère terrestre, sauf que la Terre a quatre sections (Figure 2). Uranus et Neptune possèdent, de bas en haut, une troposphère, une stratosphère et une thermosphère mais n'ont pas la mésosphère terrestre. La troposphère et la stratosphère sont séparées à 0,1 bar par la tropopause. Au-dessus de la stratosphère se trouve la thermosphère. Ces deux sont divisés par la mésopause qui est d'environ 10-5 mbar.

La partie supérieure de l'atmosphère montre une grande différence de températures entre les deux planètes. Uranus a une température de 800 K, tandis que Neptune a une température de 300 K. Cela est dû à la plus grande accumulation de rayonnement solaire entrant sur la planète Uranus. Au fur et à mesure que l'insolation pénètre dans la stratosphère, la température diminue rapidement à mesure que l'insolation solaire se diffuse et se disperse sur les éléments contenus dans l'atmosphère 18 . À mi-chemin de la troposphère, il y a une augmentation rapide de la température de Neptune de près de 80 K par rapport à l'augmentation d'environ 50 K d'Uranus. Cela suggère que Neptune rayonne plus de chaleur qu'Uranus d'une source intérieure.

Figure 5. Un profil de l'atmosphère terrestre. Uranus et Neptune ont une atmosphère similaire, sauf qu'il leur manque la mésosphère. Crédité à : http://adsabs.harvard.edu/full/1993ARA%26A..31..217L

Selon les analyses des astéroïdes primitifs et du soleil, les molécules secondaires les plus abondantes sur ces planètes à côté de l'hélium devraient être le carbone, l'oxygène et l'azote. Grâce à l'utilisation d'un spectromètre, les scientifiques sont capables de générer un schéma d'absorption de la lumière provenant d'une planète particulière. Puisque nous avons mesuré le schéma d'absorption de tous les éléments connus sur Terre, nous pouvons les comparer au schéma d'absorption de la planète pour déterminer quels éléments sont présents 20 . En analysant ces données de spectre électromagnétique provenant de satellites au sol tels que le télescope Hubble, on pense que les atmosphères d'Uranus et de Neptune sont principalement composées d'hydrogène et d'hélium. Cette abondance d'hydrogène permet à l'oxygène de produire de l'eau (H2O), l'azote apparaît sous forme d'ammoniac (NH3) et le carbone produirait du méthane (CH4). (Figure 3). Ces molécules sont à l'origine de la diffusion et de la diffusion comme mentionné ci-dessus. Ces trois éléments peuvent apparaître sous forme de glace à la surface de la planète en raison des températures extrêmement froides et des pressions élevées 12 . La capacité du méthane à absorber facilement la lumière rouge tout en réfléchissant efficacement la lumière bleue et verte est la raison pour laquelle ces planètes semblent avoir une couleur bleu-vert.

Figure 6. Un profil de la composition structurelle d'Uranus et de Neptune. Crédité à : http://adsabs.harvard.edu/full/1993ARA%26A..31..217L

Conditions météorologiques

Une preuve supplémentaire d'une grande émittance thermique à Neptune réside dans ses conditions météorologiques. Neptune est la planète la plus éloignée du soleil, mais présente certains des vents les plus rapides qui produisent les tempêtes les plus fortes de notre système solaire. La figure 7 montre quatre images de Neptune prises à quelques heures d'intervalle. Comme vous pouvez le voir, la couverture nuageuse se déplace à une vitesse immense à travers la planète. Avec moins d'énergie provenant du soleil, on pense que la chaleur centrale émise joue un rôle primordial dans la production de ces tempêtes et vents 21 .

Figure 7. Quatre images de Neptune prises à quelques heures d'intervalle par le télescope spatial Hubble les 25-26 juin 2011. Crédit : NASA, ESA et Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Chaleur interne / Températures à cœur

Comme indiqué précédemment, pour avoir une émittance thermique accrue, Neptune doit avoir un noyau plus chaud qu'Uranus. Cependant, les températures centrales d'Uranus et de Neptune ne peuvent pas être mesurées directement, nous devons donc déduire ces informations d'autres sources. Certaines de ces sources incluent : les températures de surface, les caractéristiques de surface, qui peuvent suggérer une histoire géologique particulière, et les théories des origines et de l'évolution des planètes 22 . Grâce à une analyse minutieuse des données satellitaires orbitales, la Nasa a pu estimer les températures centrales actuelles de Neptune et d'Uranus à 7273K 21 et 5000K 23 respectivement.

Uranus et Neptune, les deux planètes les plus éloignées de notre système solaire, font partie des quatre planètes gazeuses joviennes. D'après ce que nous avons appris après avoir examiné leurs compositions chimiques, leurs insolations solaires et leurs températures internes, leurs caractéristiques les plus distinctives sont leurs températures également froides et leurs tailles énormes par rapport aux autres planètes de notre système solaire. Ainsi, ils ont été regroupés de manière appropriée comme les deux «géants de glace». Il a été clairement démontré qu'il existe de multiples facteurs qui contribuent au fait que les deux planètes ont des températures de surface similaires, même si Neptune reçoit beaucoup moins d'isolation solaire qu'Uranus. L'un des plus importants est le noyau plus chaud de Neptune, qui lui permet de rayonner plus d'énergie. Tout ce que nous savons à leur sujet provient des progrès technologiques qui ont permis la création du télescope spatial Hubble ainsi que du vaisseau spatial Voyager 2 et des découvertes et déductions que nous avons faites à leur sujet à l'aide des données collectées à partir des sources susmentionnées. Il reste encore beaucoup à explorer, et peut-être en travaillant avec les connaissances actuelles que nous possédons, dans un proche avenir, nous pourrons peut-être déterminer un moyen d'explorer réellement ces planètes et même celles plus éloignées que notre propre système solaire à une distance plus proche. Cela nous permettrait de prouver bon nombre des théories actuelles entourant ces planètes grâce à la mesure directe des variables impliquées.

1 Personnel du S.P.A.C.E. « 100 milliards de planètes extraterrestres remplissent notre galaxie de la voie lactée : étude », Search for Life, 02 janvier 2013, http://www.space.com/19103-milky-way-100-billion-planets.html (20 février 2017) .

2The Economic Times, « Definition of ‘Jovian Planet’ », Space Technology, 2017, http://economictimes.indiatimes.com/definition/jovian-planet (02 mars 2017).

4Enrique Medina et Daniel Sedlacko, « Planetary Voyage », Voyager Interstellar Mission, 17 février 2015, http://voyager.jpl.nasa.gov/science/planetary.html (12 février 2017)

5NASA, « À propos du télescope spatial Hubble », télescope spatial Hubble, 24 janvier 2017, https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/story/index.html (5 février 2017)

6NASA, "Uranus: Overview: The Sideways Planet", Exploration du système solaire, date de publication inconnue, http://solarsystem.nasa.gov/planets/uranus (02 mars 2017)

7NASA, "Neptune: Overview: The Windiest Planet", Exploration du système solaire, date de publication inconnue, http://solarsystem.nasa.gov/planets/neptune (12 février 2017)

8 Chris Jones, "Gas Giants", Space Facts, 2017, http://space-facts.com/gas-giants/ (20 février 2017)

9Wikipedia, « Irradiance solaire », 9 février 2017, https://en.wikipedia.org/wiki/Solarirradiance (05 mars 2017)

10David R. Williams, « Uranus Fact Sheet », NASA, 23 décembre 2016, http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/uranusfact.html (05 mars 2017)

12Jonathon. I. Lunine, « Les atmosphères d'Uranus et de Neptune », Revue annuelle d'astronomie et d'astrophysique, 1993, http://adsabs.harvard.edu/full/1993ARA%26A..31..217L (10 mars 2017)

13W. B. Hubbard, W.J. Nellis, A.C. Mitchell, N.C. Holmes, S.S. Limaye et P.C. McCandless. “Structure intérieure de Neptune : comparaison avec Uranus.” Science 253 (5020), 648-651 (1991).

14M. Podolak, R.T. Reynolds et R. Young. “Post Voyager Comparisons of the Interiors of Uranus and Neptune.” Geophysical Research Letters 17 (10), 1737-1740, (1990).

15Chris Deziel, « Quelle est la vitesse du vent sur Neptune ? », Science, 2017, http://sciencing.com/what-wind-speed-neptune-4727681.html (10 mars 2017)

18D. S. Tice, « Sonde à distance des atmosphères d'Uranus et de Neptune ». Collège Lincoln. Physique atmosphérique, océanique et planétaire (2010)


Quelles sont les similitudes entre les planètes intérieures et extérieures?

Les planètes intérieures et extérieures suivent toutes une orbite elliptique, partagent le même plan orbital, sont sphériques et contiennent certains des mêmes éléments. Outre ces attributs, chaque planète est très différente.

Les planètes extérieures sont connues sous le nom de géantes joviennes ou gazeuses. Elles sont beaucoup plus grandes que les planètes intérieures et sont principalement composées de gaz qui entourent un noyau de métal liquide.

Les planètes intérieures sont toutes plus petites et plus denses que les planètes extérieures. Ils sont pour la plupart solides et composés de roche plutôt que de gaz.

La raison de la différence de taille, de densité et de composition des planètes est que la gravité du soleil a tendance à attirer des éléments solides plus lourds, tels que les métaux lourds, tandis que les gaz plus légers, tels que l'hydrogène, l'hélium, l'azote et l'oxygène , ne sont pas tirés aussi fortement vers l'intérieur.

Les éléments qui existent sur toutes les planètes sont le fer et le nickel. Mercure, la planète la plus proche du soleil, est presque entièrement constituée de ces deux éléments, tandis que les planètes extérieures n'ont que des traces situées dans leur noyau.


Faits sur la planète

La durée d'une année sur une planète donnée est déterminée par le temps qu'il faut à cette planète pour faire une révolution autour du soleil. Étant donné que chaque planète se déplace à une vitesse différente et a une trajectoire orbitale différente en termes de taille et de forme, la durée d'une année peut varier considérablement d'une planète à l'autre. Si vous aviez vécu sur une planète différente toute votre vie, vous auriez alors un âge différent en raison des différences orbitales. Vous trouverez ci-dessous la durée de l'année des planètes en jours terrestres, du plus court au plus long.

1. Mercure : Un an sur la planète Mercure ne prend que 87,97 jours terrestres. Cela signifie que si vous avez 15 ans sur Terre, vous auriez 62 ans en années Mercure.

2. Vénus : Il faut 224,7 jours terrestres à Vénus pour faire le tour du soleil. Si vous avez 15 ans sur Terre, cela vous ferait 24 ans en années Vénus.

3. Terre : Un an sur la planète Terre, ou une orbite autour du soleil, prend 365,26 jours.

4. Mars : La planète Mars fait le tour du soleil une fois tous les 686,98 jours terrestres. Par conséquent, un jeune de 15 ans de la Terre aurait en fait presque 8 ans en années martiennes.

5. Jupiter : La planète Jupiter fait le tour du soleil une fois tous les 4 332,82 jours terrestres. Cela ferait qu'un enfant de 15 ans de la Terre aurait à peine plus d'un an dans les années de Jupiter.

6. Saturne : Saturne fait le tour du soleil une fois tous les 10 755,7 jours terrestres. Si vous aviez vécu 15 ans sur Terre, vous auriez alors un peu plus de la moitié d'un an dans les années de Saturne.

7. Uranus: Uranus effectue une révolution autour du soleil tous les 30 687,15 jours terrestres. Ainsi, un jeune de 15 ans de la Terre aurait 17 ans dans les années Uranus.

8. Neptune : Il faut 60 190,03 jours terrestres à Neptune pour faire le tour du soleil. Un enfant de 15 ans originaire de la Terre aurait 0,09 ans en années Neptune.

9. Pluton : La planète naine Pluton met 90 553 jours terrestres pour faire le tour du soleil. Si vous aviez 15 ans sur Terre, vous auriez 0,06 ans en années Pluton.


Faits sur la planète

UNE planète jovienne est une géante gazeuse, le terme est dérivé de Jupiter qui décrit les trois autres géantes gazeuses du système solaire comme ressemblant à Jupiter. Bien que son nom puisse l'impliquer, une géante gazeuse n'est pas uniquement composée de gaz. Il peut avoir un noyau métallique ou rocheux, qui serait en fait nécessaire à la formation d'une planète jovienne, mais la majorité de sa masse planétaire se présente sous la forme de gaz tels que l'hydrogène et l'hélium avec quelques traces d'eau, d'ammoniac, méthane et autres composés d'hydrogène.

Contrairement aux planètes rocheuses telles que la Terre et Mars, une planète jovienne n'a pas de caractéristiques distinctives entre sa surface et son atmosphère. Son atmosphère devient progressivement plus dense vers le noyau, ayant même des états liquides entre et au noyau lui-même en raison des températures élevées intenses. Pour cette raison, on ne peut pas réellement atterrir sur une telle planète au sens traditionnel du terme.

Les géantes gazeuses de notre système solaire sont en fait les planètes extérieures Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, ces deux dernières planètes étant généralement appelées séparément les "géantes de glace" en raison de leur composition en grande partie de glace, d'eau, d'ammoniac et de méthane. Les caractéristiques communes à ces quatre sont leurs nombreux satellites et anneaux. De plus, Uranus a une caractéristique unique en ce sens qu'il tourne sur le côté en raison d'une inclinaison axiale de 97,77 degrés.


Quelle est l'origine de toutes les grandes lunes autour des planètes joviennes ?

La plupart des lunes autour des planètes joviennes ressemblent en réalité beaucoup aux joviens eux-mêmes. Ils sont formés de roches plus légères et de glace, avec très peu de métaux lourds (qui ont tendance à "s'enfoncer" vers le soleil lors de la formation du système solaire). Les parties externes du système solaire contenaient plus de débris simplement à cause de la façon dont le système s'est formé. Lorsque notre étoile est née et a finalement commencé à briller, elle a littéralement soufflé tous les débris qui n'y étaient pas encore tombés vers les bords du système solaire. Les matériaux les plus légers (gaz, glace et roches plus légères) ont été extraits le plus loin avant de commencer à se rassembler en boules que nous appelons maintenant les Jovians. Les grandes planètes ont été formées simplement par plusieurs milliers de plus petites globulant ensemble à cause de la gravité. Au fur et à mesure que les planètes grossissaient, la gravité augmentait et attirait encore plus de débris (les débris peuvent inclure des nuages ​​de gaz). Un simple hasard aléatoire a permis à de nombreux débris planétoïdes d'éviter d'entrer en collision avec les Jovians lors de leur formation et de simplement rester en orbite comme des lunes. (Un regard sur la ceinture d'astéroïdes semble corroborer cela. On pense que la ceinture d'astéroïdes est la zone qu'une planète aurait formée si Jupiter ne s'était pas formée "à proximité". On pense que le champ de gravité de Jupiter a continué à séparer les débris. , l'empêchant de se masser en une planète cohésive.) De plus, après que les choses se soient un peu calmées dans le système solaire, les immenses champs de gravité des Joviens leur ont permis de capturer des astéroïdes et des comètes pour étoffer leur liste de satellites. Donc, la réponse a plusieurs parties, les Jovians ont plus de lunes parce que : Il y avait plus de débris avec lesquels travailler plus vous alliez dans le système solaire Il y avait beaucoup plus de planétoïdes plus petits qui se formaient pour être attirés vers les planètes en développement Les planètes pleinement développées avaient de telles gravité massive qu'ils ont pu capturer plus de lunes au fil du temps


Quelle est la raison pour laquelle les planètes joviennes sont classées par ordre décroissant de taille ? - Astronomie

Par exemple, Jupiter présente une rotation différentielle en raison de l'immense volume de son atmosphère. C'est-à-dire que le noyau tourne à une vitesse, mais les gaz environnants se déplacent à une vitesse différente. Les scientifiques ont pu déduire que Jupiter est composé d'une grande quantité de gaz en observant que l'équateur et les pôles de Jupiter se déplacent à deux vitesses différentes. De telles observances sont essentielles pour inférer des faits sur d'autres planètes.

Similitudes au sein des planètes terrestres

Les planètes intérieures ont de nombreuses similitudes. On pense qu'à un moment donné, l'eau peut avoir coulé sur toutes les planètes. Cela a donné aux scientifiques l'espoir que la vie puisse exister sur d'autres planètes, mais grâce à la recherche scientifique, cette théorie a été réfutée pour les planètes de notre système solaire. Il est vrai, cependant, que l'eau était présente sous une forme ou une autre sur toutes les planètes terrestres. Sur Vénus et Mercure, il s'est évaporé il y a longtemps en raison de la proximité des planètes avec le soleil. Sur Mars, on pense que l'eau réside toujours aux pôles, mais elle est sous la surface et ne fond jamais. La Terre présente les conditions appropriées qui permettent à l'eau d'exister sous sa forme liquide. C'est un fait important sur les planètes intérieures du système solaire car il peut expliquer les différences atmosphériques trouvées entre elles. Mercure, par exemple, n'a pas d'atmosphère en raison de son orbite proche du soleil. Le manque d'atmosphère sur Mercure contribue à la chaleur intense à la surface. Cependant, Vénus a une atmosphère très épaisse, mais les températures de surface sont plus chaudes sur Vénus que sur Mercure. La raison offre des leçons importantes pour notre Terre (discutées plus loin).

Vénus a été appelée planète sœur de la Terre. La raison en est que sa taille, sa densité et sa distance par rapport au soleil ressemblent à celles de la Terre. dans la nébuleuse solaire). Puisque Vénus est plus proche du Soleil que de la Terre, trois facteurs ont conduit à la formation d'une atmosphère dense sur Vénus :

Ainsi, l'atmosphère de Vénus est devenue chaude, acide et pleine de dioxyde de carbone. L'eau et le dioxyde de carbone absorbent le rayonnement et l'empêchent de s'échapper. C'est ce qu'on appelle l'effet de serre. Due to the large amount of water and carbon dioxide in Venus atmosphere, heat is trapped on the surface thus causing temperatures to rise beyond that of even Mercury. The effect is so strong that Venus is regarded as having a runaway greenhouse effect.

Since Earth and Venus are "sister" planets, people on Earth should realize the dangers associated with greenhouse gases. If we continue to add greenhouse gases to our atmosphere on Earth, it will cause the temperature to rise (like it did on Venus). This, in turn, will cause more reactions to occur and more gases to be realesed. Eventually, just like Venus, Earth will have a runaway greenhouse effect. By preventing the builup of these problematic gases in our atmosphere, we can save Earth from a fate similar to that of its sister planet.

Similarities Amongst the Outer Planets

Just as there are similarities between the terrestrial planets, the Jovian planets also share similar characteristics. For example, violent storms are very prominent on Jupiter, Saturn, and Neptune. These storms are so intense that observers on Earth can see them. On Jupiter, there is an area located near its equator known as the Great Red Spot which is a giant hurricane like storm with winds gusting up to over 500 km per hour. The size of the Great Red Spot is as big as the entire surface area of the Earth. On Neptune, even stronger wind forces (up to 1100km per hour) are observed near the equator. Ironically, this area has been termed the Great Dark Spot (in contrast to Juptiers Great Red Spot).

The formations of the storms on Jupiter's Great Red Spot and Neptune's Great Dark Spot differ. The initial understanding of storm formations on The Great Red Spot was first understood after many flybys of spacecrafts which were sent past Jupiter. The first spacecraft to fly past Jupiter was Pioneer 10 in December of 1973. It sent back many colorful photographs of Jupiter which were seen for the very first time. Within a four year time period three more flybys of spacecrafts were sent past Jupiter. The photographs reveal many dynamic changes occured near the area of the Great Red Spot. Photographs from earlier space satellites show a broad white zone dominated the area of the Great Red Spot while later photographs show a dark band begining to form. Through careful examination of cloud and wind motions it was discovered that north of the spot the winds blew to the west while south of the spot winds blew to the east. This opposing wind pattern created a counterclockwise circulation of wind around the Great Red Spot which in turn led to the creation of the violent storms. Recent flybys past Neptune showed pictures of the Great Dark Spot for the first time in August of 1989 when Voyager 2 flew past Neptune. The photographs also revealed a counterclockwise motion around the region of the Great Dark Spot however, the violent storms of Neptune were formed in a different manner. It is believed that methane decomposes near the core into carbon and hydrogen. The carbon crystallizes into diamond releasing great amounts of heat energy that is carried to the surface, which is what fuels the power of the wind and forms these extremely violent storms on the Great Dark Spot.

Another interesting feature of the Jovian planets is the presence of rings which encircle the planets. The rings are composed of tiny ice particles, dust and rock. The most prominent rings are found around Saturn. It is believed that these rings may be fragments of moons that never formed or perhaps moons that were pulled in and destroyed by the intense gravitational field of the planets. The latter of these theories was deduced by observations of how moons interact with planets. For example, the moon causes tides on the Earth, and the Earth causes seismic rumbling on the moon. Similarly, a planet with the magnitude as large as Jupiter can have profound interactions with its moons. Its interactive forces are strong enough to melt the rock of its closest moon Io.

Astéroïdes

Early astronomers noted that there was an abnormally large gap between the orbits of Mars and Jupiter. They suggested that another planet may be found here. But actually, small rocky metallic objects were found orbiting the sun similar to how planets orbit the sun. These rocky objects are known as asteroids, and the location in space that they are found is known as the asteroid belt (Figure 2). One theory suggests that they are remnants of a massive collision between a former planet and some object. But more likely, they represent material from the solar nebula that never coalesced into a planet. Since these objects represent what the early solar system was made from, they are of great interest to astronomers. By analyzing asteroids, we can get a better idea of the composition of our solar system early in time.

The orbit of asteroids is variable. If one comes too close to a planet, the force of that planets gravity could cause the asteroid to fall and hit the planet's surface. As an asteroid falls toward the surface of a planet, it heats up by friction with the atmosphere and begins to glow this is termed a meteor. Most meteors burn before hitting the surface but a few actually reach it. The impact of meteors can cause craters on the surface to form which, as we learned, is what gave the terrestrial planets different terrains and shapes.

Moons

Many of the planets in our solar system have small rocky satellites orbitting them. These objects, called moons, have various theories behind their origin. There are three theories about the creation of our moon:

1. The "capture" theory states that accidentally floating asteroids traveling through space were caught by the Earth's gravitational field and began to orbit the Earth.
2. The "spinning" theory states that due to the Earth's rapid rotation around its axis portions of the Earth began to break off and formed the moon.
3. The "collision" theory says that enormous asteroid hit the Earth causing a portion of the Earth to split off and take orbit around the planet.

Of the three theories that were created about moon formation the most accepted is the "collision" theory. The reason for its popular acceptance is that the other two theories have proof against them. For example, the fact that, other than iron, most of the elements in the moon and Earth are present in similar amounts would disprove the capture theory. If the moon was captured by the Earth, the chances of it having similar composition is too low. As far as the spinning theory, it is improbable that the Earth could have rotated so fast. For this theory to be valid, calculations have shown that the Earht must have spun so fast that the length of a day would be only two hours! For these reasons it is believed that gigantic asteroids collided with the surface of the Earth and a portion of the Earth broke off and thus formed the moon. It has been suggested that this collision is the same one which resulted in the formation of the Earth's core as the collisional energy was sufficient to melt the planet. It has even been speculated that at one point Pluto was a moon. Pluto's close resemblance with many of the moons of Neptune have led researchers to believe that Pluto may been an escaped moon that was once a part of Neptune. This would explain the many exceptions for Pluto in regards to the outer and inner planets charecteristics.

Conclusion

Throughout this chapter we have led you from the formation of the solar system to its current status. By outlining the different characteristics of the sun, planets, moons, asteroids and other objects out there, hopefully you have gained a better understanding of our solar system. It should be kept in mind that the two general classes given to the planets (the inner and outer planets) share differences primarily due to their distances from the sun. Although the inner planets share similarities within themselves, as do the outer planets, we must note that every planet is unique and has its own special features.

There are so many theories behind the formation of the solar system that perhaps one day we will physically be able to venture out to other planets to gain a better understanding about them instead of having to read about them. With the successful journey to our moon, scientists are trying to endeavor further. Plans are already underway to send a manned shuttle to Mars. The mystery behind our solar system will not be solved for a long time, but with the advent of new technology and an increased understanding of scientific knowledge, we continue to get closer to understanding our Sun and its nine planets.


Weather and Magnetic Fields

Terrestrial and Jovian planets have weather. Photos of all the planets in our system show bands and spots indicating weather activity. That means storms and winds influence the conditions on the planets. Storms on Jovian planets are intense and can affect the clouds that surround the planets, which can be seen from Earth-based telescopes. Jovian planets have several layers of clouds of varying colors, with the top layers consisting of red clouds and the bottom of blue clouds. Intense storms move the layers of clouds around and the color of the area changes. Jupiter has a storm area that is the size of two Earths. NASA says the storms on Jupiter are so powerful that they drag material from beneath Jupiter's cloudtops and lift it to different cloud layers. Terrestrial planets also have clouds, but the effects of weather are less severe. A strong magnetic field is common on the Jovian planets, and several terrestrial planets have magnetic fields. Earth's magnetic field helps create the planet's auroras by deflecting the charged particles of the "solar wind."


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