Satellite naturel

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Satellite naturel
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Les principaux satellites naturels du système solaire, à l'échelle par rapport à la Terre.

Un satellite naturel est un objet qui est en orbite autour d'une planète ou d'un autre objet plus grand que lui-même et qui n'est pas d'origine humaine, par opposition aux satellites artificiels. Ils peuvent être de grosse taille et ressembler à de petites planètes. De tels objets sont également appelés lunes, par analogie avec la Lune, le satellite naturel de la Terre.

Techniquement, le terme pourrait s'appliquer à une planète orbitant une étoile, ou même une étoile orbitant un centre galactique, mais une telle utilisation est rare. En temps normal, il désigne les satellites naturels des planètes, planètes naines et petits corps.

Sommaire

Origine

On suppose que les satellites naturels orbitant relativement proches d'une planète sur une orbite prograde se sont formés dans la même région du disque protoplanétaire à l'origine de cette planète. Par opposition, les satellites irréguliers (orbitant généralement sur des orbites distantes, inclinées, excentriques ou rétrogrades) seraient des objets étrangers capturés et éventuellement fragmentés lors de collisions.

La naissance d’un satellite

Il y a trois causes permettant la cr√©ation d'un satellite : l'accr√©tion, la capture et la collision.

Accrétion

Lors de la formation d’une planète, on retrouve des morceaux de roches, des poussières de glace et des gaz tourbillonnants en forme de disque autour. Les bouts de roches s’agglutinent pour former un grumeau, qui sous les chocs d’autres fragments rocheux crée une sphère de roche qui grossit et absorbe les éventuels grumeaux voisins. Elle finit par dominer le disque et reste seule en orbite, donnant naissance à un satellite.

Capture

Cas le plus rencontr√©: il faut que deux ast√©ro√Įdes (rarement un seul), gravitant l‚Äôun pr√®s de l‚Äôautre s'approchent suffisamment d'une plan√®te pour que son champ gravitationnel ne soit pas n√©gligeable. D√®s lors, l'ast√©ro√Įde le plus proche ou le plus lourd[1] de la plan√®te se retrouve happ√© dans le champ gravitationnel de cette derni√®re. Sa trajectoire est alors modifi√©e par la force de l‚Äôattraction de l‚Äôastre qui s'ajoute aux autres forces exerc√©es sur celui-ci (inertie, attraction de l'autre ast√©ro√Įde, etc.). Si l‚Äôattirance de l‚Äôastre est la plus forte, la liaison entre les deux ast√©ro√Įdes c√®de, le jumeau re√ßoit ainsi une impulsion d‚Äô√©nergie et file dans l‚Äôespace tandis que l‚Äôautre ast√©ro√Įde commence son premier tour d‚Äôorbite ainsi que sa vie de satellite.

Collision

Dernier cas, qui est aussi le plus rare: il se produit lorsque qu‚Äôun ast√©ro√Įde de taille monstrueuse heurte une plan√®te. Lors de ce choc titanesque, un panache de mati√®re jailli de l‚Äôimpact, contenant roche et m√™me des fragments du noyau de la plan√®te. Cette mati√®re va s‚Äôagglom√©rer, formant un nouveau corps. Mais ce dernier trop lourd √† cause de la masse m√©tallique extrait du noyau de la plan√®te, chute √† nouveau et va percuter une seconde fois la plan√®te. Cette fois, la partie arrach√©e du noyau se fond quasi-totalement avec celui de la plan√®te. Le panache ainsi form√© sera donc exempt de particule m√©tallique, plus lourde. Ce dernier va tout de m√™me se scinder en deux, une partie retournera √† l‚Äôastre, l‚Äôautre commencera une orbite. Cette mati√®re va s‚Äôagglom√©rer de fa√ßon √† cr√©er un nouveau satellite. Toute cette s√©quence peut prendre seulement vingt-quatre heures.

Il existe des exceptions ou des variations √† ce mod√®le standard de formation. En particulier, les couples Terre-Lune[2] et peut-√™tre Pluton-Charon[3] tireraient leur origine de la collision de deux grands objets proto-plan√©taires. La mati√®re √©ject√©e en orbite autour du corps central aurait alors form√© un ou plusieurs objets par accr√©tion. On pense par ailleurs que les satellites d'ast√©ro√Įdes se forment principalement par ce processus.

Définition

Le terme de ¬ę satellite ¬Ľ ne poss√®de pas de d√©finition scientifique pr√©cise. En particulier, l'existence de couples Pluton-Charon et Terre-Lune, o√Ļ le rapport des masses entre le corps central et son satellite n'est pas aussi prononc√© que dans la plupart des autres syst√®mes, rend difficile la d√©termination d'une limite s√©parant un syst√®me satellitaire d'une plan√®te double. Une d√©finition commune suppose qu'un syst√®me satellitaire doit poss√©der un barycentre situ√© sous la surface du corps le plus large, mais elle n'est pas officielle et reste arbitraire.

À l'autre bout de l'échelle, les systèmes annulaires autour des géantes gazeuses du système solaire sont composés de petits morceaux de glace et de roche et il n'existe aucune limite définissant une taille à partir de laquelle un tel morceau est suffisamment grand pour être considéré comme un satellite à part entière.

Terminologie

Le premier satellite naturel connu √©tait la Lune. Jusqu'√† la d√©couverte des satellites galil√©ens en 1610, aucune occasion ne s'√©tait donc pr√©sent√©e pour caract√©riser de tels objets. Galil√©e choisit pour sa part le terme latin planet√¶ (¬ę plan√®tes ¬Ľ) pour les d√©signer. C'est K√©pler qui les nommera ¬ę satellites ¬Ľ en 1611, du latin satelles signifiant ¬ę gardien ¬Ľ ou ¬ę compagnon ¬Ľ, le satellite semblant accompagner la plan√®te dans ses d√©placements.

Christian Huygens, le d√©couvreur de Titan, fut le premier √† utiliser le terme ¬ę lune ¬Ľ pour ce type d'objet, appelant Titan Luna Saturni ou Luna Saturnia (¬ę la lune de Saturne ¬Ľ ou ¬ę la lune saturnienne ¬Ľ).

Au fil des d√©couvertes, le terme fut abandonn√© ; Jean-Dominique Cassini utilisait parfois le terme de ¬ę plan√®tes ¬Ľ pour ses d√©couvertes, mais plus souvent celui de ¬ę satellites ¬Ľ.

Le terme de ¬ę satellite ¬Ľ devint la norme pour d√©crire un objet en orbite autour d'une plan√®te, permettant d'√©viter l'ambigu√Įt√© de ¬ę lune ¬Ľ. Cependant, en 1957, le lancement de Spoutnik 1, le premier objet artificiel en orbite autour de la Terre, rendit n√©cessaire la distinction entre les satellites artificiels et les satellites naturels. Le terme simple de ¬ę satellite ¬Ľ tendit √† d√©signer principalement les objets artificiels et le terme ¬ę lune ¬Ľ fut √† nouveau souvent employ√© ; mais, par exemple, on appelle toujours ¬ę satellite ¬Ľ les nouveaux corps d√©tect√©s autour des plan√®tes g√©antes du syst√®me solaire (leur d√©signation provisoire est ¬ę S ¬Ľ suivi d'un num√©ro) ou des ast√©ro√Įdes.

Satellites naturels du système solaire

Généralités

Actuellement (avril 2007), on conna√ģt environ 240 satellites naturels dans le syst√®me solaire. 166 satellites orbitent autour des plan√®tes du syst√®me solaire : Jupiter en compte 63, Saturne 60, Uranus 27, Neptune 13, Mars 2 et la Terre 1.
On conna√ģt 6 lunes orbitant autour de plan√®tes naines. Des dizaines d'autres ont √©t√© d√©couvertes autour d'ast√©ro√Įdes et autres petits corps. Certaines √©tudes estiment que 15 % des objets transneptuniens poss√®dent au moins un satellite.

Les plus grandes lunes du syst√®me solaire (d'un diam√®tre sup√©rieur √† 3 000 km) sont la Lune de la Terre, les lunes galil√©ennes de Jupiter (Io, Europe, Ganym√®de et Callisto), Titan, la lune de Saturne, et Triton, la lune de Neptune. Toutes ces lunes sont plus grandes que Pluton. Ganym√®de et Titan sont plus grandes que Mercure, la plus petite des plan√®tes du syst√®me solaire.

Les g√©antes gazeuses poss√®dent des syst√®mes entiers de satellites naturels, dont une moiti√© ont une taille comparable √† la Lune. Parmi les plan√®tes internes, Mercure et V√©nus n'ont aucun satellite, la Terre en poss√®de un unique de grande taille (la Lune) et Mars deux lunes minuscules (Phobos et D√©imos). Parmi les plan√®tes naines, C√©r√®s n'en poss√®de pas (au contraire de nombreux autres objets de la ceinture d'ast√©ro√Įdes) ; √Čris en poss√®de un ; Haumea deux ; Pluton quatre (Nix, Hydra, Charon et S/2011 (134340) 1) ; (90482) Orcus un ; et (50000) Quaoar un.

Rotation synchrone

La plupart des satellites naturels proches sont en rotation synchrone avec le corps autour duquel il tourne, ce qui signifie qu'ils tournent sur eux-mêmes en autant de temps qu'ils effectuent une révolution complète autour de la planète, et présentent ainsi toujours la même face vers la planète (c'est la cas par exemple de la Lune). Parmi les exceptions, Hypérion, une lune de Saturne, tourne de façon chaotique à cause de plusieurs influences extérieures.

En revanche, les satellites ext√©rieurs des g√©antes gazeuses en sont trop √©loign√©s pour √™tre en rotation synchrone. Par exemple, Himalia (lune de Jupiter), PhŇďb√© (lune de Saturne) et N√©r√©ide (lune de Neptune) ont une p√©riode de rotation de 10 h et une p√©riode orbitale de centaines de jours.

Satellites de satellites

On ne conna√ģt aucun satellite naturel d'un autre satellite naturel. On ne sait pas si de tels objets sont stables √† long terme. Dans la plupart des cas, les effets de mar√©e caus√©s par la primaire rendraient un tel syst√®me instable. En th√©orie, un satellite secondaire pourrait exister √† l'int√©rieur de la sph√®re de Hill d'un satellite primaire, mais aucun objet de ce type n'a encore √©t√© d√©tect√©. Des recherches ont √©t√© effectu√©es pour trouver un satellite de la Lune, sans succ√®s[4] .

Mais même si aucun satellite naturel n'a été découvert autour d'un autre satellite des objets suivant une trajectoire de quasi-satellite peuvent orbiter temporairement autour d'un satellite. C'est ce qu'a réalisé l'Union soviétique avec leur sonde Phobos 2 en 1989 autour du satellite martien du même nom[5].

Les satellites co-orbitaux

Deux lunes poss√®dent des petits compagnons √† leur point de Lagrange L4 et L5, appel√©s lunes co-orbitales par analogie avec les ast√©ro√Įdes troyens de Jupiter :

Satellites d'ast√©ro√Įdes

Article d√©taill√© : Lune ast√©ro√Įdale.

Une lune ast√©ro√Įdale est un ast√©ro√Įde en orbite autour d'un autre ast√©ro√Įde. On consid√®re g√©n√©ralement qu'ils sont form√©s des d√©bris r√©sultant d'un impact impliquant l'ast√©ro√Įde primaire. D'autres syst√®mes pourraient avoir √©t√© form√©s par de petits objets captur√©s par la gravit√© d'un corps plus grand. Au d√©but des ann√©es 1990, la d√©couverte de la petite lune Dactyl orbitant autour de (243) Ida a confirm√© que les ast√©ro√Įdes peuvent √©galement poss√©der des satellites naturels. Certains corps, comme (90) Antiope, sont des ast√©ro√Įdes doubles form√©s de deux composants de taille similaire. (87) Sylvia poss√®de m√™me deux satellites, Romulus et R√©mus. Des lunes ast√©ro√Įdales sont de plus en plus courantes, on commence √† d√©couvrir des syst√®mes triples[6].

Liste

La table suivante regroupe les lunes du syst√®me solaire selon leur diam√®tre moyen et le corps autour duquel elles orbitent. La colonne de droite inclut certains autres objets notables (plan√®tes, plan√®tes naines, ast√©ro√Įdes, transneptuniens) √† titre de comparaison.

Diamètre moyen (km) Satellites de planètes Satellites de planètes naines Satellites de petits corps Autres corps (pour comparaison)
Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Pluton √Čris
6 000 - 7 000 Mars
5 000 - 6 000 Ganym√®de Titan
4 000 - 5 000 Callisto Mercure
3 000 - 4 000 Lune Europe, Io
2 000 - 3 000 Triton √Čris, Pluton
1 000 - 2 000 Japet, Rh√©a, Dion√©, T√©thys Ariel, Umbriel, Titania, Ob√©ron Charon Makemake, Sedna, Haumea, Orcus, Quaoar
500 - 1 000 C√©r√®s, Varuna, Ixion, Pallas, Vesta et nombreux transneptuniens
100 - 500 Amalth√©e PhŇďb√©, Hyp√©rion, Encelade, Mimas, Janus, √Čpim√©th√©e Sycorax, Miranda, Puck, Portia Prot√©e, N√©r√©ide, Larissa, Galat√©e, Despina Dysnomie S/2005 (2003 EL61) 1, (79360) 1997 CS29, S/2005 (2003 EL61) 2 et de nombreux satellites de transneptuniens Hygie, Davida, Interamnia et de nombreux autres
50 - 100 Himalia, Th√©b√© Pandore, Prom√©th√©e Setebos, Prospero, Stephano, Caliban, Perdita, Belinda, Rosalinde, Juliette, Desd√©mone, Cressida, Bianca, Cord√©lia, Oph√©lie Thalassa, Na√Įade Nix, Hydra M√©nŇďtios, S/2000 (90) 1 et de nombreux satellites de transneptuniens Tr√®s nombreux
10 - 50 Phobos, D√©imos Sinop√©, Pasipha√©, Carm√©, Anank√©, √Člara, Lysith√©a, L√©da, Adrast√©e, M√©tis H√©l√®ne, Calypso, T√©lesto, Atlas, Pan, Pollux, Kiviuq, Ijiraq, Paaliaq, Albiorix, Siarnaq, Tarvos, Ymir Linus, S/2000 (762) 1, S/2002 (121) 1, Romulus, Petit-Prince, S/2003 (283) 1, S/2004 (1313) 1 et de nombreux satellites de transneptuniens Tr√®s nombreux
Moins de 10 2006 RH120 Au moins 47 au moins 21 Très nombreux Très nombreux

Voir aussi

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Liens internes

Références

  • Science&Vie Junior, Les lunes du syst√®me solaire : Naissance des satellites, Mathilde Fontez, Paris, 1913, no 230, Novembre 2008
  • Science&Vie Junior,Le bing bong de la lune, Fabrice Nicot, Paris, 1913, no 162, Mars 2003
  • La cit√© des sciences
  1. ‚ÜĎ La force d'attraction d'un corps sur un autre d√©pend de la masse et de la distance entre ces corps. Voir les articles Gravitation et Loi universelle de la gravitation.
  2. ‚ÜĎ R. Canup et E. Asphaug, ¬ę Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth's formation ¬Ľ, dans Nature, vol. 412, 2001, p. 708 - 712 
  3. ‚ÜĎ S. Stern, H. Weaver, A. Steffl, M. Mutchler, W. Merline, M. Buie, E. Young, L. Young et J. Spencer, ¬ę A giant impact origin for Pluto‚Äôs small moons and satellite multiplicity in the Kuiper belt ¬Ľ, dans Nature, vol. 439, 2006, p. 946-949 
  4. ‚ÜĎ www.nineplanets.org/hypo.html
  5. ‚ÜĎ (en) J.E. Arlot, ¬ę Report of the Working Group on Satellites for the Period July 1987 - June 1990 - 1.4 Other observations ¬Ľ, Institut de m√©canique c√©leste et de calcul des √©ph√©m√©rides, juin 1990. Consult√© le 26 ao√Ľt 2008
  6. ‚ÜĎ Ciel et espace, Sep 2008

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Satellite naturel de Wikipédia en français (auteurs)

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