Système solaire

Système solaire
Principaux composants du Système solaire (échelle non respectée). De gauche à droite : Pluton, Neptune, Uranus, Saturne, Jupiter, la ceinture d'astéroïdes, le Soleil, Mercure, Vénus, la Terre et la Lune, et Mars. Une comète est également représentée sur la gauche.
Caractéristiques générales
Âge	4,568 Ga
Localisation	Nuage interstellaire local, Bulle locale, Bras d'Orion, Voie lactée
Masse du système	1,991 9 × 1030 kg (1,001 4 M☉)
Étoile la plus proche	Proxima Centauri (4,22 al), dans le système Alpha Centauri (4,37 al)
Système planétaire le plus proche	Système de Proxima Centauri (4,22 al), dans le système Alpha Centauri (4,37 al)
Système
Demi-grand axe de la planète la plus externe (Neptune)	4,503 × 109 km (30,10 ua)
Étoiles	1 : le Soleil
Planètes	8 : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune
Planètes naines	5 (UAI) : Cérès, Pluton, Hauméa, Makémaké et Éris ; des centaines de candidats supplémentaires
Nb. de satellites naturels connus	près de 600 dont au moins 220 confirmés (173 de planètes [+ > 150 lunes mineures non confirmées], 8 de planètes naines et 247 de petits corps [dont au moins une quarantaine nommés et/ou avec désignation provisoire])
Nb. de petits corps répertoriés	995 121 (au 7 août 2020)
dont planètes mineures (astéroïdes et assimilés)	990 933 dont 546 077 numérotés (au 7 août 2020)
dont comètes	4 188 dont 396 numérotées (au 7 août 2020)
Nb. de satellites ronds identifiés	19
Orbite autour du centre galactique
Inclinaison du plan invariable par rapport au plan galactique	60,19° (écliptique)
Distance du centre galactique	(26 673 ± 42stat ± 71sys) al (8 178 ± 13stat ± 22sys) pc
Vitesse orbitale	220 km/s
Période orbitale	225–250 Ma
Propriétés liées à la (aux) étoile(s)
Type spectral	G2V
Distance de la ligne des glaces	≈ 5 ua
Distance de la falaise de Kuiper	≈ 50 ua
Distance du choc terminal	≈ 75 à 90 ua
Distance de l'héliopause	≈ 120 ua
Rayon de la sphère de Hill	≈ 1–2 al

Le Système solaire (avec majuscule), ou système solaire (sans majuscule), est le système planétaire auquel appartient la Terre. Il est composé d'une étoile, le Soleil, et des objets célestes gravitant autour de lui : les huit planètes confirmées et leurs 205 satellites naturels connus (appelés usuellement des « lunes »), les cinq planètes naines et leurs neuf satellites naturels connus et les milliards de petits corps (la grande majorité des astéroïdes et autres planètes mineures, les comètes, les poussières interplanétaires, etc.). Le système solaire fait partie de la galaxie appelée Voie lactée. Il est situé à environ 8 kpc (∼26 100 al) du centre galactique et effectue une révolution en 225 à 250 millions d'années.

De façon schématique, le Système solaire est composé, outre le Soleil lui-même et par ordre de distance croissante à celui-ci, de quatre planètes telluriques internes (Mercure, Vénus, la Terre et Mars), d'une ceinture d'astéroïdes composée de petits corps rocheux, de quatre planètes géantes externes (deux géantes gazeuses que sont Jupiter et Saturne, et deux planètes géantes de glaces que sont Uranus et Neptune) et de la ceinture de Kuiper, composée elle-même d’objets glacés. L'héliopause, limite magnétique du Système solaire, est définie par l'arrêt des vents solaires face au vent galactique. Bien au-delà se trouve le nuage d'Oort, sphère d’objets épars. La limite gravitationnelle du Système solaire se situe bien plus loin encore, jusqu'à 1 ou 2 années-lumière du Soleil.

Toutes les planètes du Système solaire à partir de la Terre possèdent des satellites en orbite, tandis que chacune des quatre planètes externes est en outre entourée d’un système d'anneaux de poussière et d’autres particules. Toutes les planètes, sauf la Terre, ont été nommées d'après des dieux et déesses de la mythologie romaine.

Les cinq planètes naines, portant des noms de divinités diverses, sont Cérès, le premier et plus grand objet découvert dans la ceinture d’astéroïdes (975 km de diamètre équatorial), Pluton, le plus ancien et le plus grand objet connu de la ceinture de Kuiper (2 370 km), Éris, au diamètre très légèrement inférieur (2 326 km), qui se trouve dans le disque des objets épars, enfin Makémaké (environ 1 430 km) et Hauméa (1 960 km), des objets de la ceinture de Kuiper. Les quatre planètes naines transneptuniennes, c'est-à-dire orbitant au-delà de Neptune, sont de type « plutoïdes ».

Terminologie

Planètes et planètes naines du Système solaire. Les dimensions du Soleil et des planètes sont à l’échelle, mais pas leurs distances.

Depuis la décision prise le 24 août 2006 par l'Union astronomique internationale, les objets ou corps orbitant directement autour du Soleil sont officiellement divisés en trois classes : planètes, planètes naines et petits corps.

• Une planète est un corps en orbite autour du Soleil, suffisamment massif pour avoir une forme sphérique et avoir nettoyé son voisinage immédiat de tous les objets plus petits. On connaît huit planètes : Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune qui sont toutes nommées, sauf la Terre, d'après des divinités de la mythologie romaine.
• Une planète naine est un corps en orbite autour du Soleil qui, bien que suffisamment massif pour avoir une forme sphérique, n’a pas fait place nette dans son voisinage. En 2020, cinq corps sont officiellement désignés de la sorte : Cérès, Pluton, Éris, Makémaké et Hauméa. D’autres corps pourraient l’être dans le futur, tels que Sedna, Orcus ou encore Quaoar.
• Tous les autres objets en orbite directe autour du Soleil sont classés comme petits corps du Système solaire.

Les 205 satellites naturels, aussi appelés lunes, sont les objets en orbite autour des planètes, des planètes naines et des petits corps du Système solaire plutôt qu'autour du Soleil. Les statuts ambigus de la Lune et de Charon - à partir de ces définitions - ne sont d'ailleurs pas encore définitivement tranchés, bien que ces corps soient toujours classés comme satellites respectivement de la Terre et de Pluton.

Toutefois, cette décision de l'Union astronomique internationale est loin de faire l'unanimité. À la suite du vote, une pétition ayant réuni en cinq jours les signatures de plus de 300 planétologues et astronomes majoritairement américains (Pluton ayant été la première planète découverte par un Américain) a été lancée pour contester la validité scientifique de la nouvelle définition de planète (qui déclassait Pluton) ainsi que son mode d'adoption, et inviter à la réflexion sur une autre définition plus appropriée. Catherine Cesarsky, présidente de l'UAI, clôt le débat en décidant que l'assemblée de l'UAI d'août 2009 ne reviendrait pas sur la définition de planète.

Concernant la majuscule au nom « Système solaire », étant donné qu'il n'y a qu'un « système solaire », puisqu'il n'y a qu'un « Soleil », notre étoile, la forme tout en minuscules est, au sens strict, suffisante^{[réf. souhaitée]}. Cependant, les autres étoiles étant parfois, par analogie, appelées des « soleils », le nom de « système solaire » est de la même façon parfois employé dans un sens général pour signifier « système planétaire », ce qui explique que l'on trouve également « Système solaire » écrit avec une majuscule lorsqu'il désigne spécifiquement notre système planétaire.

Vue d'ensemble du Système solaire. Le Soleil, les planètes, les planètes naines et les satellites naturels sont à l'échelle pour leurs tailles relatives, et non pour les distances. Une échelle de distance séparée se trouve en bas. Les lunes sont répertoriées près de leurs planètes en fonction par ordre croissant d'orbites ; seules les plus grandes lunes pour chaque planète sont indiquées.

Structure

Généralités

Comparaison de taille entre le Soleil et les planètes du Système solaire.

Le principal corps céleste du Système solaire est le Soleil, une étoile naine jaune de la séquence principale qui contient 99,86 % de toute la masse connue du Système solaire et le domine gravitationnellement. Les quatre plus grands corps en orbite du Soleil, les planètes géantes, représentent 99 % de la masse restante et Jupiter et Saturne regroupent même à eux seuls plus de 90 % de la masse restante. Les objets restants (y compris les quatre planètes telluriques, les planètes naines, les satellites naturels, les astéroïdes et les comètes) représentent ensemble moins de 0,002 % de la masse totale du Système solaire.

La plupart des grands objets en orbite autour du Soleil le sont dans un plan proche de celui de l’orbite terrestre, nommé écliptique. Le plan d’orbite des planètes est très proche de celui de l’écliptique, tandis que les comètes et les objets de la ceinture de Kuiper ont pour la plupart une orbite qui forme un angle significativement plus grand par rapport à lui. À la suite de la formation du système solaire, les planètes — et la grande majorité des autres objets — gravitent autour de l'étoile dans la même direction que la rotation du Soleil, soit le sens antihoraire vu du dessus du pôle Nord de la Terre. Il existe toutefois des exceptions, comme la comète de Halley orbitant dans un sens rétrograde. De même, la plupart des plus grandes lunes gravitent autour de leurs planètes dans cette direction prograde — Triton étant la plus grande exception rétrograde, autour de Neptune — et la plupart des grands objets ont un sens de rotation prograde — Vénus étant une exception rétrograde notable et Uranus également, dans une certaine mesure.

L’écliptique vu par la mission Clementine, alors que le Soleil était partiellement masqué par la Lune. Trois planètes sont visibles dans la partie gauche de l’image (de gauche à droite) : Mercure, Mars et Saturne.

La structure globale du Système solaire se compose du Soleil, de quatre planètes intérieures relativement petites entourées d'une ceinture d'astéroïdes principalement rocheux et de quatre planètes géantes entourées par la ceinture de Kuiper constituée d'objets principalement glacés. Les astronomes divisent informellement cette structure en régions distinctes : le Système solaire interne comprenant les quatre planètes telluriques et la ceinture d'astéroïdes puis le Système solaire externe comprenant tout ce qui est au-delà de la ceinture, notamment les quatre planètes géantes. Depuis la découverte de la ceinture de Kuiper, les parties les plus extérieures du Système solaire situées après l'orbite de Neptune sont considérées comme une région distincte constituée des objets transneptuniens.

La plupart des planètes du Système solaire ont leurs propre système secondaire, comprenant notamment des satellites naturels en orbite autour d'eux. Deux satellites, Titan (autour de Saturne) et Ganymède (autour de Jupiter), sont plus grands que la planète Mercure. Dans le cas des quatre planètes géantes, des anneaux planétaires — de fines bandes de minuscules particules — composent également l'entourage de la planète. La plupart des plus grands satellites naturels sont en rotation synchrone, qui présentent en permanence une même face à la planète autour de laquelle ils gravitent.

Les orbites des principaux corps du Système solaire, à l’échelle.

Plus les planètes sont proches du Soleil, plus leur vitesse orbitale est grande (ici, elles sont toutes représentées sauf Neptune).

Les trajectoires des objets gravitant autour du Soleil suivent les lois de Kepler : ce sont approximativement des ellipses, dont l'un des foyers est le Soleil. Les objets plus proches du Soleil (dont les demi-grand axes sont plus petits) se déplacent plus rapidement car ils sont plus affectés par la gravité du Soleil. Sur une orbite elliptique, la distance entre un corps et le Soleil varie au cours de son année : la distance la plus proche d'un corps avec le Soleil est son périhélie, tandis que son point le plus éloigné du Soleil est son aphélie. Les orbites des planètes sont presque circulaires, mais de nombreuses comètes, astéroïdes, objets de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort peuvent suivre des orbites très diverses, pouvant même être hautement elliptiques d'une très grande excentricité orbitale.

Bien que le Soleil domine le système en masse, il ne représente qu'environ 2 % de son moment cinétique. Les planètes, notamment Jupiter, représentent la majeure partie du reste du moment cinétique en raison de la combinaison de leur masse, de leur orbite et de leur distance au Soleil, la contribution des comètes étant peut-être significative également.

Le Soleil, qui comprend presque toute la matière du Système solaire, est composé d'environ 98 % d'hydrogène et d'hélium. Jupiter et Saturne, qui comprennent presque toute la matière restante, sont également principalement composés d'hydrogène et d'hélium et sont donc des planètes géantes gazeuses. Un gradient de composition est observé dans le Système solaire, créé par la chaleur et la pression de rayonnement du Soleil. Les objets plus proches du Soleil, plus affectés par la chaleur et la pression lumineuse, sont composés d'éléments à point de fusion élevé, c'est-à-dire de roches telles que les silicates, le fer ou le nickel, qui sont restées solides dans presque toutes les conditions dans la protonébuleuse planétaire. Les objets plus éloignés du Soleil sont composés en grande partie de matériaux de points de fusion plus faibles : les gaz, des matériaux qui ont également une haute pression de vapeur et sont toujours en phase gazeuse, comme l'hydrogène, l'hélium et le néon, et les glaces qui ont des points de fusion allant jusqu'à quelques centaines de kelvins, comme l'eau, le méthane, l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de carbone. Ces dernières peuvent être trouvées sous phases solide, liquide ou gazeuse à divers endroits du Système solaire, alors que dans la nébuleuse, elles sont soit en phase solide, soit en phase gazeuse. Les glaces composent la majorité des satellites des planètes géantes et sont en plus grande proportions encore dans Uranus et Neptune (appelées « géantes de glace ») et les nombreux petits objets qui se trouvent au-delà de l'orbite de Neptune. Ensemble, les gaz et les glaces sont désignés sous le nom de substances volatiles. La limite du Système solaire au-delà de laquelle ces substances volatiles pourraient se condenser est la ligne des glaces et se situe à environ 5 UA du Soleil.

Distances et échelles

La distance entre la Terre et le Soleil définit l'unité astronomique, qui vaut par convention 150 millions de kilomètres. Jupiter, la plus grande planète, est à 5,2 UA du Soleil et a un rayon de 71 000 km, alors que la planète la plus éloignée, Neptune, est située à environ 30 UA du Soleil. À quelques exceptions près, plus une planète ou une ceinture est éloignée du Soleil, plus la distance entre son orbite et l'orbite de l'objet suivant le plus proche du Soleil est grande. Par exemple, Vénus est environ 0,33 UA plus éloignée du Soleil que Mercure, tandis que Saturne est environ 4,3 UA plus éloignée de Jupiter et que l'orbite de Neptune se trouve 10,5 UA plus loin que celle d'Uranus. Par le passé, des astronomes ont tenté de déterminer une relation entre ces distances orbitales, notamment la loi de Titius-Bode, mais aucune théorie de ce type n'a finalement été validée.

Certaines modélisations du Système solaire visent à vulgariser les échelles relatives du Système solaire. Ainsi des planétaires, ensembles mécaniques mobiles, tandis que d'autres représentations peuvent s'étendre à travers des villes ou des régions entières. Le plus grand modèle de ce type, le Système solaire suédois, utilise l'Ericsson Globe à Stockholm — d'une hauteur de 110 mètres — en guise de Soleil et, suivant cette échelle, Jupiter est une sphère de 7,5 mètres à l'aéroport de Stockholm-Arlanda situé à 40 km du stade. L'objet le plus éloigné de la modélisation est Sedna, un objet transneptunien représenté par une sphère de 10 cm à Luleå, à 912 km de la capitale suédoise.

Distances de différents corps du Système solaire au Soleil. Les côtés gauches et droits de chaque barre correspondent au périhélie et à l'aphélie de la trajectoire de chaque corps ; ainsi, de longues barres soulignent une grande excentricité orbitale.
Les diamètres du Soleil (1,4 million de kilomètres) et de la plus grande planète Jupiter (0,14 million de kilomètres) sont tous les deux trop petits pour apparaître en comparaison sur ce diagramme.

Soleil

Le Soleil montrant une importante éruption solaire, capturé en 2008 par la sonde spatiale STEREO.

Le Soleil est une naine jaune, une étoile de type spectral G2 parmi beaucoup d'autres au sein de notre galaxie : la Voie lactée contient entre 200 et 400 milliards d'étoiles, dont 10 % seraient des naines jaunes. Comme toute étoile, selon les lois de la physique actuelles, sa très grande masse (332 900 fois la masse terrestre) permet à la densité en son cœur d’être suffisamment élevée pour provoquer des réactions de fusion nucléaire en continu. Chaque seconde, le cœur du Soleil fusionne 620 millions de tonnes d'hydrogène en 615,7 millions de tonnes d'hélium. La différence de masse est convertie en énergie selon la formule E = mc² et représente une puissance d'environ 4 × 10²⁶ watts, principalement diffusée dans l'espace sous forme de rayonnement électromagnétique solaire culminant dans la lumière visible.

Le diagramme de Hertzsprung-Russell ; la séquence principale va du bas à droite au haut à gauche.

Le Soleil est une naine jaune modérément grande, sa température étant intermédiaire entre celle des étoiles bleues (plus chaudes) et celle des étoiles les plus froides. Les étoiles plus brillantes et plus chaudes que le Soleil sont rares, tandis que les étoiles sensiblement plus sombres et plus froides, appelées naines rouges, constituent 85 % des étoiles de la Voie lactée. Il se situe vers le milieu de la séquence principale du diagramme de Hertzsprung-Russell et le calcul du rapport entre l’hydrogène et l’hélium à l’intérieur du Soleil suggère qu’il est environ à mi-chemin de son cycle de vie. Il devient progressivement plus brillant : au début de son histoire, sa luminosité était inférieure de plus d'un tiers à celle d’aujourd’hui et, dans plus de cinq milliards d'années, il quittera la séquence principale et deviendra plus grand, plus brillant, plus froid et plus rouge, formant une géante rouge. À ce moment, sa luminosité sera près de 2 000 fois celle d’aujourd’hui et sa taille aura suffisament augmenté pour engloutir la Terre.

Le Soleil est une étoile de population I, formée à partir de la matière éjectée lors de l'explosion de supernovas, et possède ainsi une plus grande abondance d'éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium (des « métaux ») que les étoiles de population II plus âgées. Ces éléments métalliques se sont formés dans les noyaux d'étoiles plus anciennes, des supernovas et ont ensuite été éjectés lors de leur explosion. Les étoiles les plus anciennes contiennent peu de métaux tandis que les étoiles ultérieures en contiennent ainsi plus. Cette haute métallicité est probablement cruciale pour le développement d'un système planétaire par le Soleil, car les planètes se forment à partir de l'accrétion de ces métaux.

Milieu interplanétaire

La spirale de Parker.

En plus de lumière, le Soleil rayonne un flux continu de particules chargées (un plasma) appelé vent solaire. Ce flux s’étend à la vitesse approximative de 1,5 million de kilomètres par heure, créant une atmosphère ténue (l’héliosphère) qui baigne le milieu interplanétaire jusqu'à au moins 100 unités astronomiques et l’héliopause. Dans ce quasi-vide, le matériau composant l’héliosphère est connu sous le nom de milieu interplanétaire.

L'activité à la surface du Soleil, comme les éruptions solaires et les éjections de masse coronale, perturbe l'héliosphère en créant des conditions météorologiques spatiales et en provoquant des orages magnétiques. La plus grande structure de l'héliosphère est la spirale de Parker, due aux actions du champ magnétique rotatif du Soleil sur le milieu interplanétaire.

Une aurore australe vue en 1991 depuis l’orbite terrestre par la navette spatiale Discovery.

Le champ magnétique terrestre empêche en grande partie son atmosphère d'être dépouillée par le vent solaire. À l'inverse, Vénus et Mars ne possédant pas de champ magnétique et le vent solaire éjecte progressivement les particules de leur atmosphère dans l'espace. Les éjections de masse coronale et autres événements similaires soufflent un champ magnétique et d'énormes quantités de matière depuis la surface du Soleil. L'interaction de ce champ magnétique et de cette matière avec le champ magnétique terrestre entraîne des particules chargées dans la haute atmosphère de la Terre, créant des aurores polaires observées près des pôles magnétiques.

L’héliosphère protège en partie le Système solaire du flux de particules interstellaires de haute énergie appelé rayonnement cosmique, cette protection étant encore augmentée sur les planètes disposant de champ magnétique planétaire. La densité de rayons cosmiques dans le milieu interstellaire et l'intensité du champ magnétique solaire changent sur de très longues périodes, de sorte que le niveau de pénétration des rayons cosmiques dans le Système solaire varie au cours du temps, bien que le degré de variation soit inconnu.

Le milieu interplanétaire abrite au moins deux régions de poussières cosmiques en forme de disque. Le premier disque, le nuage de poussière zodiacal, se trouve dans le Système solaire interne et provoque la lumière zodiacale. Il est probablement formé par des collisions à l’intérieur de la ceinture d’astéroïdes causées par des interactions avec les planètes. Le deuxième nuage de poussière s'étend d'environ 10 UA à 40 UA et est probablement créé par des collisions similaires dans la ceinture de Kuiper.

Système solaire interne

Le Système solaire interne désigne traditionnellement la région située entre le Soleil et la ceinture d’astéroïdes. Composés principalement de silicates et de métaux, les objets du Système solaire interne orbitent près du Soleil : le rayon de la région tout entière est plus petit que la distance entre les orbites de Jupiter et de Saturne. Cette région se situe en totalité avant la ligne des glaces, qui se trouve à un peu moins de 5 UA (environ 700 millions de km) du Soleil.

Il n'existe pas d'objets notables attestés dont l'orbite serait totalement intérieure à celle de la planète Mercure, bien que l'existence d'astéroïdes vulcanoïdes soit supposée par certains astronomes. Au XIX^e siècle, l'existence d'une planète hypothétique est postulée dans cette zone, Vulcain, avant d'être invalidée.

Planètes internes

Les planètes internes. De la plus grande à la plus petite : la Terre, Vénus, Mars et Mercure (dimensions à l’échelle).

Animation des orbites des planètes internes pendant une année terrestre.

Les quatre planètes internes du Système solaire sont des planètes telluriques : elles possèdent une composition dense et rocheuse avec une surface solide. Par ailleurs, elles ont peu ou pas de satellites naturels et aucun système d’anneaux. De taille modeste (la plus grande de ces planètes étant la Terre dont le diamètre est de 12 756 km), elles sont composées en grande partie de minéraux à point de fusion élevé, tels les silicates qui forment leur croûte solide et leur manteau semi-liquide, et de métaux comme le fer et le nickel qui composent leur noyau. Trois des quatre planètes (Vénus, la Terre et Mars) ont une atmosphère substantielle ; toutes présentent des cratères d’impact et des caractéristiques tectoniques de surface, comme des rifts et des volcans.

Le terme "planète interne" ne doit pas être confondu avec "planète inférieure" qui désigne en général les planètes plus proches du Soleil que la Terre, soit Mercure et Vénus.

Mercure

Mercure est la planète la plus proche du Soleil (0,4 UA), ainsi que la plus petite (4 878 km de diamètre) et la moins massive avec un peu plus du vingtième de la masse terrestre (0,055 masse terrestre).

Elle ne possède aucun satellite naturel et ses seules caractéristiques géologiques connues, en dehors des cratères d’impact, sont des dorsa qui ont probablement été produites par contraction thermique lors de sa solidification interne tôt dans son histoire. Elle possède relativement à sa taille un très grand noyau de fer liquide — qui représenterait 85 % de son rayon, contre environ 55 % pour la Terre — et un fin manteau, dont l’origine exacte n'est pas déterminée de façon certaine mais pourrait être due à un impact géant ou à l'importante température lors de son accrétion.

Mercure a la particularité d'être en résonance spin-orbite 3:2, sa période de révolution (~88 jours) valant exactement 1,5 fois sa période de rotation (~59 jours), et donc la moitié d'un jour solaire (~176 jours). Ainsi, relativement aux étoiles fixes, elle tourne sur son axe exactement trois fois toutes les deux révolutions autour du Soleil. Par ailleurs, son orbite possède une excentricité de 0,2, soit plus de douze fois supérieure à celle de la Terre et de loin la plus élevée pour une planète du Système solaire.

L'atmosphère de Mercure, quasiment inexistante et qualifiable d'exosphère, est formée d’atomes arrachés à sa surface par le vent solaire ou momentanément capturés à ce vent. Cette absence implique qu'elle n'est pas protégée des météorites et donc sa surface est très fortement cratérisée et globalement similaire à la face cachée de la Lune car elle est géologiquement inactive depuis des milliards d'années. De plus, le manque d'atmosphère combiné à la proximité du Soleil engendre d'importantes variations de la température en surface, allant de 90 K (−183 °C) au fond des cratères polaires — là où les rayons du Soleil ne parviennent jamais — jusqu'à 700 K (427 °C) au point subsolaire au périhélie.

• Images de Mercure
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  Image de Mercure prise par MESSENGER lors de son premier survol en 2008.
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  Surface vue par MESSENGER en 2013, montrant notamment le bassin Tolstoï.
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  Mosaïque du bassin Caloris, plus grand cratère d'impact de Mercure (MESSENGER, 2015).
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  Image annotée de cratères mercuriens (MESSENGER, 2009).
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  La révolution et la rotation de Mercure sont couplées : après deux révolutions, le même hémisphère est éclairé.

Vénus

Vénus (0,7 UA) est la planète la plus proche de la Terre en taille (0,95 rayon terrestre) et en masse (0,815 masse terrestre), faisant qu'elle est parfois appelée sa « planète sœur ». Comme elle, Vénus possède également un épais manteau de silicate entourant un noyau métallique, une atmosphère significative et une activité géologique interne. Cependant, elle est beaucoup plus sèche et la pression de son atmosphère au sol est 92 fois plus élevée. Son importante atmosphère, composée à plus de 96 % en dioxyde de carbone, crée un grand effet de serre qui en fait la planète la plus chaude du Système solaire avec une température de surface moyenne de 462 °C (725 K)..

La planète est enveloppée d'une couche opaque de nuages d'acide sulfurique, hautement réfléchissants pour la lumière visible, empêchant sa surface d'être vue depuis l'espace. Bien que la présence d'océans d'eau liquide à sa surface par le passé soit supposée, la surface de Vénus est un paysage désertique sec et rocheux où se déroule toujours un volcanisme. Comme elle ne possède pas de champ magnétique, son atmosphère est constamment appauvrie par le vent solaire et ce sont ses éruptions volcaniques qui lui permettent de la réalimenter. La topographie de Vénus présente peu de reliefs élevés et consiste essentiellement en de vastes plaines géologiquement très jeunes (quelques centaines de millions d'années).

Vénus orbite autour du Soleil tous les 224,7 jours terrestres et avec période de rotation de 243 jours terrestres, il lui faut plus de temps pour tourner autour de son axe que toute autre planète du Système solaire. Comme Uranus, elle possède une rotation rétrograde et tourne dans le sens opposé à celui des autres planètes : le soleil s'y lève à l'ouest et se couche à l'est. Vénus possède l'orbite la plus circulaire des planètes du Système solaire avec une excentricité orbitale presque nulle et, du fait de sa lente rotation, est quasiment sphérique (aplatissement considéré comme nul). Elle ne possède pas de satellite naturel.

• Images de Vénus
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  Image de Vénus en couleurs réelles prise par Mariner 10 en 1974.
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  Photo ultraviolette de Vénus montrant des nuages prise par Pioneer Venus Orbiter en 1979.
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  Simulation 3D avec exagération verticale de Maat Mons, plus haut volcan vénusien.
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  Simulation 3D de cratères d'impact sur Vénus avec au premier plan le cratère Saskia.
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  Photo du sol vénusien avec des roches volcaniques et son ciel opaque pris par la sonde Venera 9 en 1975.

Terre

La Terre et son satellite la Lune (dimensions à l’échelle).

La Terre (1 UA) est la plus grande (12 756 km de diamètre), la plus massive et la plus dense des planètes internes. Elle est notamment le seul objet céleste connu pour abriter la vie. Elle orbite autour du Soleil en 365,256 jours solaires — une année sidérale — et réalise une rotation sur elle-même relativement au Soleil en 23 h 56 min 4 s — un jour sidéral — soit un peu moins que son jour solaire de 24 h du fait de ce déplacement autour du Soleil. L'axe de rotation de la Terre possède une inclinaison de 23°, ce qui cause l'apparition de saisons.

La Terre possède un satellite, la Lune, le seul satellite significativement grand d'une tellurique dans le Système solaire. Selon l'hypothèse de l'impact géant ce satellite s'est formé suite à une collision de la proto-Terre avec un impacteur de la taille de la planète Mars (nommé Théia) peu après la formation de la planète il y a 4,54 milliards d'années. L'interaction gravitationnelle avec son satellite crée les marées, stabilise son axe de rotation et réduit graduellement sa vitesse de rotation.

Son enveloppe rigide — appelée la lithosphère — est divisée en différentes plaques tectoniques qui migrent de quelques centimètres par an. Environ 71 % de la surface de la planète est couverte d'eau — notamment des océans, mais aussi des lacs et rivières, constituant l'hydrosphère — et les 29 % restants sont des continents et des îles, fait unique parmi les planètes telluriques tandis que la majeure partie des régions polaires est couverte de glace. La structure interne de la Terre est géologiquement active, le noyau interne solide et le noyau externe liquide (composés tous deux essentiellement de fer) permettant notamment de générer le champ magnétique terrestre par effet dynamo et la convection du manteau terrestre (composé de roches silicatées) étant la cause de la tectonique des plaques, activité qu'elle est la seule planète à connaître. L’atmosphère terrestre est radicalement différente de celle des autres planètes car elle a altérée par la présence de formes de vie jusqu'à contenir de nos jours 21 % d’oxygène.

• Images du système Terre-Lune
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  Image composite de l'hémisphère ouest terrestre réalisée à partir de données satellites par la NASA en 2007.
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  Image composite de l'hémisphère est terrestre réalisée à partir de données satellites par la NASA en 2007.
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  Les trois zones où la vie est présente sur Terre : lithosphère, hydrosphère et atmosphère.
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  Lever de Terre, pris par William Anders en 1968 durant la mission Apollo 8 vers la Lune.
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  Un Homo sapiens originaire de la Terre (Buzz Aldrin) pris en photo la Lune en 1969.

Mars

Mars (1,5 UA) est deux fois plus petite que la Terre et Vénus, et fait seulement environ le dixième de la masse terrestre. Sa période de révolution autour du Soleil est de 687 jours terrestres et sa journée dure 24 heures et 39 minutes. La période de rotation de Mars est du même ordre que celle de la Terre et son obliquité lui confère un cycle des saisons similaire au cycle terrestre. Ces saisons sont toutefois marquées par une excentricité orbitale cinq fois et demie plus élevée que celle de la Terre, d'où une asymétrie saisonnière sensiblement plus prononcée entre les deux hémisphères et un climat qui peut être qualifié d'hyper-continental : en été, la température dépasse rarement les 20 à 25 °C à l'équateur, alors qu'elle peut chuter jusqu'à −120 °C voire moins pendant l'hiver aux pôles.

Elle possède une atmosphère ténue, principalement composée de dioxyde de carbone, et une surface désertique caractérisée visuellement par sa couleur rouge, due à l'abondance d'hématite amorphe ou oxyde de fer(III). Sa topographie présente des analogies aussi bien avec la Lune, à travers ses cratères et ses bassins d'impact, qu'avec la Terre, avec des formations d'origine tectonique et climatique telles que des volcans, des rifts, des vallées, des mesas, des champs de dunes et des calottes polaires. Le plus haut volcan du Système solaire, Olympus Mons (qui est un volcan bouclier), et le plus grand canyon, Valles Marineris, se trouvent sur Mars. Ces structures géologiques montrent des signes d’une activité géologique, voire hydraulique, qui a peut-être persisté jusqu’à récemment mais qui est presque totalement arrêtée de nos jours ; seuls des événements mineurs surviendraient encore épisodiquement à sa surface, tels que des glissements de terrain ou de rares éruptions volcaniques sous forme de petites coulées de lave. La planète est par ailleurs dépourvue de champ magnétique global.

Mars possède deux très petits satellites naturels, Phobos et Déimos, qui peuvent être des astéroïdes capturés mais le consensus actuel privilégie une formation suite à un choc avec la planète. Ceux-ci sont en rotation synchrone — montrant donc toujours la même face à la planète — mais, du fait des forces de marée avec la planète, l'orbite de Phobos diminue et le satellite se décomposera dans le futur lorsqu'il aura franchi la limite de Roche, tandis que Déimos s'éloigne progressivement.

• Images du système martien
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  Photo de Mars prise par Viking 1 en 1980 et centrée sur Valles Marineris.
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  Image par Viking 1 de l'Argyre Planitia révélant la fine atmosphère de la planète.
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  Image composite d'Olympus Mons, le plus haut sommet d'une planète du Système solaire(Viking 1, 1978).
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  Sol martien jonché de rochers volcaniques vu par l'atterrisseur Mars Pathfinder en 1998.
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  Phobos passant devant Déimos pris par le rover Curiosity en 2013.

Comparaison

Photomontage comparatif des tailles des planètes telluriques du Système solaire (de gauche à droite) : Mercure, Vénus (images radar), la Terre et Mars.

Comparaison de caractéristiques physiques des planètes telluriques du Système solaire

Planète	Rayon équatorial	Masse	Gravité	Inclinaison de l’axe
Mercure	2 439,7 km (0,383 Terre)	e23/3.3013,301 × 1023 kg (0,055 Terre)	3,70 m/s2 (0,378 g)	0,03°
Vénus	6 051,8 km (0,95 Terre)	e24/4.86754,867 5 × 1024 kg (0,815 Terre)	8,87 m/s2 (0,907 g)	177,36°
Terre	6 378,137 km	e24/5.97245,972 4 × 1024 kg	9,780 m/s2 (0,997 32 g)	23,44°
Mars	3 396,2 km (0,532 Terre)	e23/6.441716,441 71 × 1023 kg (0,107 Terre)	3,69 m/s2 (0,377 g)	25,19°

Ceinture d'astéroïdes

Caractéristiques

Schéma de la ceinture d'astéroïdes et des astéroïdes troyens.

Les astéroïdes sont principalement de petits corps du Système solaire composés de roches et de minéraux métalliques non volatils, de forme et de tailles irrégulières — allant de plusieurs centaines de kilomètres à des poussières microscopiques — mais beaucoup plus petits que les planètes. Une région de forme torique située entre les orbites de Mars et de Jupiter, à une distance comprise entre 2,3 et 3,3 UA du Soleil, en contient un très grand nombre et est ainsi appelée ceinture d'astéroïdes, ou ceinture principale pour la distinguer des autres regroupements d'astéroïdes du Système solaire comme la ceinture de Kuiper ou le nuage de Oort.

La ceinture d'astéroïdes s'est formée à partir de la nébuleuse solaire primordiale en tant que groupe de planétésimaux. Cependant, les perturbations gravitationnelles de Jupiter imprégnent les protoplanètes d'une énergie orbitale trop importante pour qu'elles puissent s'accréter en une planète et causent de violentes collisions. En conséquence, 99,9 % de la masse initiale de la ceinture d'astéroïdes est perdue au cours des cent premiers millions d'années de l'histoire du Système solaire et certains fragments sont projetés vers le Système solaire intérieur, entraînant des impacts de météorites avec les planètes intérieures. Aussi, ce phénomène est probablement responsable de l'arrivée de la majorité de l'eau existante sur Terre grâce à des comètes.

Elle contiendrait entre un et deux millions d'astéroïdes plus larges qu'un kilomètre, certains comportant des lunes parfois aussi larges qu'eux-mêmes. La masse totale de la ceinture d'astéroïdes représente environ 4 % de celle de la Lune et les astéroïdes sont relativement éloignés les uns des autres, impliquant que de nombreuses sondes spatiales aient pu la traverser sans incident.

Familles et groupes d'astéroïdes

Principales familles de la ceinture d'astéroïdes mises en évidence à travers leur demi-grand axe et leur inclinaison orbitale.

Les astéroïdes de la ceinture principale sont divisés en plusieurs groupes et familles, des ensembles de planètes mineures qui partagent des éléments orbitaux similaires (tels que le demi-grand axe, l'excentricité ou l'inclinaison orbitale). Les familles sont supposées être des fragments de collisions passées entre astéroïdes tandis que les groupes découlent seulement de phénomènes dynamiques (et non de collisions) et jouent un rôle plus structurant dans la disposition des planètes mineures au sein du Système solaire.

Les astéroïdes individuels de la ceinture d'astéroïdes sont classés selon leur spectre, la plupart d'entre eux appartenant à trois groupes de base : carbonés (type C), silicates (type S) et riches en métaux (type M).

Principaux astéroïdes

Environ la moitié de la masse de la ceinture d'astéroïdes est contenue dans les quatre plus grands astéroïdes : (1) Cérès (2,77 UA), (4) Vesta (2,36 UA), (2) Pallas (2,77 UA) et (10) Hygie (3,14 UA). À lui seul, Cérès représente même près du tiers de la masse totale de la ceinture.

Cérès est le plus grand objet de la ceinture et le seul à ne pas être classé comme un petit corps mais plutôt comme une planète naine — dont elle est d'ailleurs la plus petite reconnue du Système solaire. D'un diamètre de 952 km, suffisant pour que sa propre gravité lui donne une forme sphérique, Cérès est considéré comme une planète lors de sa découverte au XIX^e siècle, puis recatégorisé comme astéroïde dans les années 1850 lorsque des observations révélent leur abondance. Sa surface est probablement composée d'un mélange de glace d'eau et de divers minéraux hydratés (notamment des carbonates et de l'argile), et de la matière organique a été décelée ainsi que la présence de geysers. Il semble que Cérès possède un noyau rocheux et un manteau de glace, mais elle pourrait également héberger un océan d'eau liquide, ce qui en fait une piste pour la recherche de vie extraterrestre.

Vesta, Pallas ou Hygie ont tous un diamètre moyen inférieur à 600 km mais pourraient éventuellement être reclassés comme planètes naines s'il est démontré qu'ils ont atteint un équilibre hydrostatique.

• Cinq plus grands astéroïdes de la ceinture principale
• 
  (1) Cérès (939 km) vu par la sonde spatiale Dawn en 2015.
• 
  (4) Vesta (525 km) vu par la sonde spatiale Dawn en 2011.
• 
  (2) Pallas (512 km) vu par l'instrument SPHERE du Très Grand Télescope en 2017.
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  (10) Hygie (434 km) vu par l'instrument SPHERE du Très Grand Télescope en 2019.
• 
  (704) Interamnia (332 km) vu par l'instrument SPHERE du Très Grand Télescope en 2019.

Système solaire externe

Au-delà de la ceinture d'astéroïdes s'étend une région dominée par les géantes gazeuses et leurs satellites naturels. De nombreuses comètes à courte période, y compris les centaures, y résident également. Si cette dénomination s'appliquait un temps jusqu'aux limites du Système solaire, les parties les plus extérieures du Système solaire situées après l'orbite de Neptune sont désormais considérées comme une région distincte constituée des objets transneptuniens depuis la découverte de la ceinture de Kuiper.

Les objets solides de cette région sont composés d'une plus grande proportion de « glaces » (eau, ammoniac, méthane) que leurs correspondants du Système solaire interne, notamment parce qu'elle se trouve en grande partie après la ligne des glaces et que les températures plus basses permettent à ces composés de rester solides.

Planètes externes

Les planètes externes (par taille décroissante) : Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune comparées aux planètes internes : la Terre, Vénus, Mars et Mercure (à l’échelle).

Planétaire montrant les orbites des planètes externes. Les sphères représentent les positions des planètes tous les 100 jours du 21 janvier 2023 (périhélie de Jupiter) au 2 décembre 2034 (aphélie de Jupiter).

Les quatre planètes extérieures, ou planètes géantes, représentent collectivement 99% de la masse connue pour orbiter autour du Soleil. Jupiter et Saturne représentent ensemble plus de 400 fois la masse terrestre et sont constitués en grande partie d'hydrogène et d'hélium, d'où leur désignation de géantes gazeuses. Uranus et Neptune sont beaucoup moins massives  — faisant environ 20 masses terrestres chacune  — et sont principalement composés de glaces, justifiant qu'elles appartiennent à la catégorie distincte des géantes de glaces. Toutes les quatre planètes géantes posèdent un système d'anneaux planétaires, bien que seul le système d'anneaux de Saturne soit facilement observable depuis la Terre. En outre, elles ont en moyenne plus de satellites naturels que les planètes telluriques, de 14 pour Neptune à 82 pour Saturne.

Le terme "planète externe" ne doit pas être confondu avec "planète supérieure" qui désigne en général les planètes en dehors de l'orbite terrestre et comprend donc à la fois toutes les planètes extérieures ajoutées à Mars.

Jupiter

Jupiter (5,2 UA), avec 318 masses terrestres, est aussi massive que 2,5 fois toutes les autres planètes réunies et son diamètre avoisine les 143 000 kilomètres. Sa période de révolution est d'environ 12 ans et sa période de rotation est d'un peu moins de 10 heures.

Elle est composée essentiellement d'hydrogène et d'hélium, d'un peu d'ammoniac et de vapeur d'eau ainsi que probablement un noyau solide constitué de roche ou de glace mais n'a pas de surface définie. Sa forte chaleur interne anime des vents violents, de près de 600 km/h, qui parcourent les couches supérieures de l'atmosphère de la planète et la divisent visiblement en plusieurs bandes colorées à différentes latitudes, séparées par des turbulences. Ce phénomène crée également un certain nombre de caractéristiques semi-permanentes comme la Grande Tache rouge, un anticyclone observé depuis au moins le XVII^e siècle. Sa puissante magnétosphère, animé par un courant électrique dans sa couche interne d'hydrogène métallique, crée le plus fort champ magnétique connu du Système solaire — dépassé seulement par les taches solaires — et des aurores polaires aux pôles de la planète.

Jupiter possède 79 satellites connus. Les quatre plus gros, aussi appelés satellites galiléens car découverts par l'astronome italien Galilée au XVII^e siècle, Ganymède, Callisto, Io et Europe, présentent des similarités géologiques avec les planètes telluriques. Parmi les plus grands objets du Système solaire — ils sont tous plus grands que les planètes naines —, Ganymède est même la plus grande et la plus massive lune du Système solaire, dépassant en taille la planète Mercure. Par ailleurs, les trois lunes intérieures, Io, Europe et Ganymède, sont le seul exemple connu de résonance de Laplace : les trois corps sont en résonance orbitale 4:2:1.

Le système jovien comprend également les anneaux de Jupiter mais l'influence de la planète s'étend à de nombreux objets du Système solaire, comme les astéroïdes troyens de Jupiter.

• Images du système jovien
• 
  Jupiter vue par le télescope spatial Hubble en 2014 et présentant la Grande Tache rouge.
• 
  Mosaïque de Jupiter prise par Juno en 2019 et montrant diverses tempêtes.
• 
  Animation du survol de Voyager 1 de janvier à février 1979.
• 
  Tempêtes du pôle Sud de Jupiter prises par Juno en 2017.
• 
  Triple transit de d'Europe, Callisto et Io vu par Hubble en 2015.

Saturne

Saturne (9,5 UA) possède des caractéristiques similaires à Jupiter, telles que sa composition atmosphérique et sa puissante magnétosphère. Bien qu'elle fasse 60 % du volume de l'autre planète géante gazeuse du fait de son diamètre équatorial d'environ 121 000 kilomètres, elle est beaucoup moins massive avec 95 masses terrestres. Sa période de révolution vaut un peu moins de 30 années tandis que sa période de rotation est estimée à 10 h 33 min.

La caractéristique la plus célèbre de la planète est son système d'anneaux proéminent. Composés principalement de particules de glace et de poussières, ils se seraient formés il y a moins de 100 millions d'années. De plus, elle est la planète possédant le plus grand nombre de satellites naturels avec 82 confirmés et des centaines de satellites mineurs dans son cortège. Sa plus grande lune, Titan, est également la deuxième plus grande du Système solaire et est la seule lune connue à posséder une atmosphère substantielle. Une autre lune remarquable, Encelade, émet de puissants geysers de glace du fait de son cryovolcanisme et serait un habitat potentiel pour la vie microbienne.

Seule planète du Système solaire moins dense que l'eau, l'intérieur de Saturne est très probablement composé d'un noyau rocheux de silicates et de fer entouré de couches constituées en volume à 96 % d'hydrogène qui est successivement métallique puis liquide puis gazeux, mêlé à de l'hélium. Un courant électrique dans la couche d'hydrogène métallique donne naissance à sa magnétosphère, la deuxième plus grande du Système solaire mais beaucoup plus petite que celle de Jupiter, et à des aurores polaires. L'atmosphère de Saturne est généralement terne et manque de contraste, bien que des caractéristiques de longue durée puissent apparaître comme un hexagone à son pôle nord. Les vents sur Saturne peuvent atteindre une vitesse de 1 800 km/h, soit les deuxièmes plus rapides du Système solaire après ceux de Neptune.

Uranus

Uranus (19,6 UA), avec 14 masses terrestres, est la moins massive des géantes gazeuses. De façon unique parmi les planètes du Système solaire, elle orbite le Soleil sur son côté, l'axe de sa rotation étant incliné d'environ 98° par rapport à son orbite. Son noyau est nettement plus froid que celui des autres géantes gazeuses et rayonne très peu de chaleur dans l'espace. Uranus possède 27 satellites connus, les plus grands étant Titania, Obéron, Umbriel, Ariel et Miranda.

Son diamètre est de 51 118 kilomètres, elle se situe à environ 2 milliards 870 millions de kilomètres du Soleil et sa période de révolution est d'environ 84 ans. Sa rotation est rétrograde et de période d'environ 17 h. Il y règne une température d'environ −220 °C.

Neptune

Neptune (30 UA), bien que plus petite qu'Uranus, est légèrement plus massive (17 masses terrestres) et par conséquent plus dense. Elle rayonne plus de chaleur interne, mais pas autant que Jupiter ou Saturne. Neptune possède 14 satellites connus. Le plus grand, Triton, est géologiquement actif et présente des geysers d'azote liquide. Triton est le seul grand satellite placé sur une orbite rétrograde.

Neptune a un diamètre équatorial de 49 528 kilomètres, elle se situe à environ 4,5 milliards de kilomètres du Soleil et sa période de révolution est d'environ 165 ans. La température y est d'environ −220 °C.

Comparaison

Photomontage comparatif des tailles des planètes géantes du Système solaire (de gauche à droite) : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune.

Comparaison de caractéristiques physiques des planètes géantes du Système solaire

Planète	Rayon équatorial	Masse	Gravité de surface	Inclinaison de l’axe
Jupiter	71 492 km (11,209 Terres)	e24/1898.191 898,19 × 1024 kg (317,83 Terres)	23,12 m/s2 (2,364 g)	3,13°
Saturne	60 268 km (9,449 Terres)	e24/568.34568,34 × 1024 kg (95,16 Terres)	8,96 m/s2 (0,916 g)	26,73°
Uranus	25 559 km (4,007 Terres)	e24/86.81386,813 × 1024 kg (14,54 Terres)	8,69 m/s2 (0,889 g)	97,77°
Neptune	24 764 km (3,883 Terres)	e24/102.413102,413 × 1024 kg (17,15 Terres)	11,00 m/s2 (1,12 g)	28,32°

Comètes

Vue de la comète Hale-Bopp.

Les comètes sont de petits corps célestes du Système solaire, généralement de quelques kilomètres de diamètre, principalement composés de glaces volatiles. Elles possèdent des orbites hautement excentriques, avec un périhélie souvent situé dans le Système solaire interne et un aphélie au-delà de Pluton. Lorsqu'une comète entre dans le Système solaire interne, la proximité du Soleil provoque la sublimation et l'ionisation de sa surface, créant une queue : une longue traînée de gaz et de poussière.

Les comètes à courte période (comme la comète de Halley) parcourent leur orbite en moins de 200 ans et proviendraient de la ceinture de Kuiper ; les comètes à longue période (comme la comète Hale-Bopp) ont une périodicité de plusieurs milliers d'années et tiendraient leur origine du nuage d'Oort. D'autres enfin ont une trajectoire hyperbolique et proviendraient de l'extérieur du Système solaire, mais la détermination de leur orbite est difficile. Les vieilles comètes qui ont perdu la plupart de leurs composés volatils sont souvent considérées comme des astéroïdes.

Centaures

Les centaures, qui s'étendent entre 9 et 30 UA, sont des corps glacés analogues aux comètes orbitant entre Jupiter et Neptune. Le plus grand centaure connu, Chariclo, mesure entre 200 et 250 km de diamètre. Le premier centaure découvert, Chiron, fut considéré comme une comète puisqu'il développait une queue cométaire. Certains astronomes classent les centaures comme des objets de la ceinture de Kuiper internes épars, des équivalents des objets épars externes.

Astéroïdes troyens

Les astéroïdes troyens sont deux groupes d'astéroïdes situés aux points de Lagrange L₄ ou L₅ de Jupiter (des zones gravitationnellement stables en avant et en arrière de son orbite).

Neptune et Mars sont également accompagnés par quelques astéroïdes troyens.

Région transneptunienne

La zone au-delà de Neptune, souvent appelée région transneptunienne, est toujours largement inexplorée. Il semble qu'elle consiste essentiellement en de petits corps (le plus grand ayant le cinquième du diamètre de la Terre, et une masse bien inférieure à celle de la Lune), composés de roche et de glace.

Ceinture de Kuiper

Diagramme indiquant la position de tous les objets de la ceinture de Kuiper connus.

La ceinture de Kuiper, la principale structure de la région, est un grand anneau de débris similaire à la ceinture d'astéroïdes, mais composée principalement de glace. La première partie de la ceinture s'étend entre 30 et 50 UA du Soleil et s'arrête à la « falaise de Kuiper », la seconde partie va au-delà (100 UA voire plus). On pense que la région est la source des comètes de courte période.

Elle est principalement composée de petits corps, mais plusieurs des plus gros objets, comme Quaoar, Varuna, ou Orcus, pourraient être reclassifiés comme planètes naines. On estime à 100 000 le nombre d'objets de la ceinture de Kuiper d'un diamètre supérieur à 50 km, mais sa masse totale est estimée à un dixième, voire un centième de celle de la Terre. Plusieurs objets de la ceinture possèdent des satellites multiples et la plupart sont situés sur des orbites qui les emmènent en dehors du plan de l'écliptique.

La ceinture de Kuiper peut être grossièrement divisée entre les objets « classiques » et ceux en résonance avec Neptune. Comme les plutinos, qui parcourent deux orbites quand Neptune en parcourt trois, mais il existe d'autres rapports.

La ceinture en résonance débute à l'intérieur même de l'orbite de Neptune. La ceinture classique des objets n'ayant aucune résonance avec Neptune s'étend entre 39,4 et 47,7 UA. Les membres de cette ceinture classique sont appelés cubewanos, d'après le premier objet de ce genre à avoir été découvert, (15760) 1992 QB₁.

Pluton et Charon

Pluton

Diagramme montrant les orbites alignées des plutinos et autres objets de la ceinture de Kuiper en résonance avec Neptune (en rouge) et des objets classiques (en bleu).

Pluton et ses cinq lunes connues : Charon, Hydra, Nix, p. 4 et p. 5.

Pluton (39,5 UA en moyenne), une planète naine, est le plus grand objet connu de la ceinture de Kuiper. Découvert en 1930 et considéré comme une planète, il fut reclassifié en août 2006 lors de l'adoption d'une définition formelle de ces différents corps. Pluton possède une orbite excentrique inclinée de 17° sur le plan de l'écliptique et qui s'étend de 29,7 UA au périhélie à 49,5 UA à l'aphélie. Elle a un diamètre équatorial de 2370 kilomètres, elle se situe à environ 5 milliards 900 millions de kilomètres du Soleil.

Charon

Suite au survol de Pluton et Charon par la sonde New Horizons en juillet 2015 et aux nombreuses données nouvelles reçues, la plus grande lune de Pluton, Charon, a été confirmée comme formant avec Pluton un système binaire, peut-être issu d'une collision ancienne. Les deux corps ont un centre de gravité commun situé au-dessus de la surface de chacun des deux corps et forment le premier système binaire de planètes connu du Système solaire, dont on connaît de nombreux autres exemples ailleurs dans la galaxie. Quatre autres petites lunes, Nix, Hydre, Kerbéros et Styx, orbitent autour du couple Pluton-Charon.

Pluton est en résonance orbitale 3:2 avec Neptune (la planète naine orbite deux fois autour du Soleil quand Neptune orbite trois fois). Les objets de la ceinture de Kuiper qui partagent cette résonance sont nommés plutinos.

Objets épars

Les objets de la ceinture de Kuiper. En noir : objets épars ; en bleu : objets classiques ; en vert : objets en résonance avec Neptune.

Les objets épars s'étendent bien au-delà de la ceinture de Kuiper. On pense qu'ils proviennent de cette ceinture mais en ont été éjectés par l'influence gravitationnelle de Neptune lors de sa formation. La plupart des objets épars possèdent un périhélie dans la ceinture de Kuiper et un aphélie pouvant atteindre 150 UA Soleil. De façon typique, leur orbite est fortement inclinée, souvent presque perpendiculaire à l'écliptique. Certains astronomes les considèrent comme d'autres éléments de la ceinture de Kuiper et les appellent d'ailleurs des « objets épars de la ceinture de Kuiper ».

Éris

Éris et sa lune Dysnomie.

Éris (68 UA en moyenne) est le plus gros objet épars connu et a d'ailleurs provoqué une clarification du statut de planète à sa découverte, puisqu'il est au moins 5 % plus grand que Pluton (diamètre estimé de 2 400 km). Il possède une lune, Dysnomie. Comme Pluton, son orbite est fortement excentrique (périhélie à 38,2 UA, la distance moyenne de Pluton au Soleil, aphélie à 97,6 UA) et fortement inclinée sur l'écliptique, à 44°.

Régions lointaines

Héliopause, héliosphère, héliogaine

Vue d'artiste de la ceinture de Kuiper et de l'hypothétique nuage d'Oort.

La sonde Voyager 1 pénétrant l'héliogaine.

Photographie de Sedna.

Le Système solaire, du Soleil à Alpha Centauri, en échelle logarithmique.

L'héliosphère est divisée en deux régions distinctes. Le vent solaire voyage à sa vitesse maximale jusqu'à environ 95 UA, trois fois la distance moyenne entre Pluton et le Soleil. Ensuite, le vent solaire entre en collision avec les vents opposés en provenance du milieu interstellaire. Il ralentit, se condense et subit des turbulences, formant une grande structure ovale appelée l'héliogaine qui ressemble et se comporte de façon assez similaire à la queue d'une comète, s'étendant encore sur 40 UA dans un sens et sur plusieurs fois cette distance dans la direction opposée. La limite externe de l'héliosphère, l'héliopause, est le point où le vent solaire s'éteint et où débute l'espace interstellaire.

La forme de l'héliopause est affectée par les interactions avec le milieu interstellaire, ainsi que par les champs magnétiques solaires dominant au sud (l'hémisphère nord s'étend 9 UA plus loin que l'hémisphère sud). Au-delà de l'héliopause, à environ 230 UA du Soleil, s'étend une onde de choc, une zone de plasma laissée par le Soleil au cours de son trajet à travers la Voie lactée.

Aucune sonde spatiale n'a dépassé l'héliopause et les conditions dans l'espace interstellaire ne sont pas connues. On sait assez peu à quel point l'héliosphère protège le Système solaire des rayons cosmiques. Une mission spécifique a été suggérée.

Nuage de Hills et nuage d'Oort

Le nuage de Hills est une zone hypothétique, intermédiaire de la ceinture de Kuiper et du nuage d'Oort.

Le nuage d'Oort est une zone hypothétique regroupant jusqu'à un trillion d'objets glacés et dont on pense qu'il est la source des comètes à longue période. Il entourerait le Système solaire vers 50 000 UA, peut-être même jusqu'à 154 000 UA. On pense qu'il serait composé de comètes qui ont été éjectées du Système solaire interne après des interactions avec les géantes gazeuses. Les objets du nuage d'Oort se déplacent très lentement et peuvent être affectés par des évènements peu fréquents comme des collisions, les effets gravitationnels d'une étoile proche ou une marée galactique.

Sedna et le nuage de Hills

Sedna est un grand objet rougeâtre ressemblant à Pluton dont l'orbite très excentrique l'amène à 76 UA du Soleil au périhélie et à 928 UA à l'aphélie et qui prend 12 050 ans à être parcourue. Michael Brown, qui découvrit l'objet en 2003, a déclaré qu'il ne peut pas s'agir d'un objet épars car son périhélie est trop lointain pour avoir été affecté par Neptune. Il considère, avec d'autres astronomes, qu'il s'agit du premier membre connu d'une population nouvelle, qui pourrait inclure l'objet (148209) 2000 CR₁₀₅, qui possède un périhélie de 45 UA, un aphélie de 415 UA et une période orbitale de 3 420 ans. Brown nomme cette population le « nuage d'Oort interne » car il se serait formé selon un procédé similaire, mais à une moins grande distance du Soleil. Sedna est très probablement une planète naine, même si sa forme n'est pas connue avec certitude.

Limites

La limite entre le Système solaire et l'espace interstellaire n'est pas précisément définie. On pense que le vent solaire laisse la place au milieu interstellaire à quatre fois la distance entre Neptune et le Soleil. Cependant, la sphère de Hill du Soleil, c'est-à-dire sa zone d'influence gravitationnelle, s'étendrait plus de 1 000 fois plus loin, jusqu'à plus de deux années-lumière (la moitié de la distance à l'étoile la plus proche) ; des objets ont été détectés jusqu'à 154 202 ua (2,44 a.l.) avec C/1992 J1 (Spacewatch). Certaines comètes ont une orbite calculée à une distance bien plus grande. C'est le cas de la comète C/2008 C1, qui d'après le site Jet Propulsion Laboratory de la NASA, affichait une distance de 312 174 ua (près de 5 a.l.), ce qui la situerait en-dehors du Système solaire. Cependant, la marge d'erreur des paramètres orbitaux est très importante et sa distance maximale du Soleil est très incertaine. Malgré des découvertes récentes comme celle de Sedna, la zone située entre la ceinture de Kuiper et le nuage d'Oort est globalement inconnue. Par ailleurs, celle située entre le Soleil et Mercure fait toujours l'objet d'études.

Éléments orbitaux des planètes et planètes naines

Valeurs actuelles

Distance moyenne des objets célestes du Système solaire par rapport au Soleil en UA.

Orbites des planètes et planètes naines du Système solaire

	Demi-grand axe (UA)	Excentricité	Inclinaison (°)	Période (années)
Mercure	0,38710	0,205631	7,0049	0,2408
Vénus	0,72333	0,006773	3,3947	0,6152
Terre	1,00000	0,016710	0,00000	1,00000
Mars	1,52366	0,093412	1,8506	1,8808
Cérès (planète naine)	2,7665	0,078375	10,5834	4,601
Jupiter	5,20336	0,048393	1,3053	11,862
Saturne	9,53707	0,054151	2,4845	29,457
Uranus	19,1913	0,047168	0,7699	84,018
Neptune	30,0690	0,008586	1,7692	164,78
Pluton (planète naine)	39,4817	0,248808	17,1417	248,4
Éris (planète naine)	68,1461	0,432439	43,7408	562,55

Évolution passée et future

Les paramètres orbitaux des planètes et des planètes naines sont très stables à l'échelle des siècles et des milliers d'années, mais ils évoluent à des échelles de temps supérieures en raison de leurs interactions gravitationnelles. Les orbites tournent elles-mêmes autour du Soleil et divers paramètres oscillent. L'excentricité de l'orbite terrestre, par exemple, oscille avec une période de 2,4 Ma. L'évolution passée et future peut être calculée, mais pas au-delà d'une durée de 60 Ma en raison du caractère chaotique de la dynamique du Système solaire (les incertitudes du calcul sont multipliées par 10 tous les 10 Ma. On peut cependant retrouver des caractéristiques plus anciennes de l'orbite terrestre (et d'autres planètes) grâce à l'enregistrement géologique du climat, via les cycles de Milanković. On obtient notamment qu'il y a 200 Ma, la période des oscillations de l'excentricité orbitale terrestre était de seulement 1,7 Ma, contre 2,4 Ma aujourd'hui.

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, théorie proposée pour la première fois en 1755 par Emmanuel Kant et formulée indépendamment par Pierre-Simon de Laplace. Selon cette théorie, la nébuleuse (nuage de gaz et de poussière) qui a donné naissance au Soleil s'est formée il y a 4 milliards 660 millions d'années par effondrement gravitationnel. Ce nuage était large de plusieurs années-lumière et a probablement donné naissance à plusieurs étoiles. Les études de météorites révèlent des traces d'éléments qui ne sont produits qu'au cœur d'explosions d'étoiles très grandes, indiquant que le Soleil s'est formé à l'intérieur d'un amas d'étoiles et à proximité d'un certain nombre de supernovas. L'onde de choc de ces supernovas a peut-être provoqué la formation du Soleil en créant des régions de surdensité dans la nébuleuse environnante, permettant à la gravité de prendre le dessus sur la pression interne du gaz et d'initier l'effondrement. La présence d'une supernova à proximité d'un disque protoplanétaire étant fortement improbable (l'explosion chasse le gaz autour d'elle), une autre modélisation de l'environnement stellaire du Soleil primitif est proposée en 2012, à partir d'observations astronomiques d'étoiles jeunes, pour expliquer la présence d'isotopes radioactifs de l'aluminium ²⁶Al et du fer ⁶⁰Fe dans des inclusions météoritiques au tout début du Système solaire. En moins de 20 millions d'années, trois générations d'étoiles, formées par la compression du gaz à la suite d'ondes de choc produites par le vent solaire de supernovae selon le scénario du Little Bang, se seraient succédé dans un nuage moléculaire géant pour former le Système solaire.

La région qui deviendra par la suite le Système solaire, connue sous le nom de nébuleuse pré-solaire, avait un diamètre entre 7 000 et 20 000 UA et une masse très légèrement supérieure à celle du Soleil (en excès de 0,001 à 0,1 masse solaire). Au fur et à mesure de son effondrement, la conservation du moment angulaire de la nébuleuse la fit tourner plus rapidement. Tandis que la matière s'y condensait, les atomes y entrèrent en collision de plus en plus fréquemment. Le centre, où la plupart de la masse s'était accumulée, devint progressivement plus chaud que le disque 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 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 et dont on pense qu'elles sont similaires au Soleil à ce stade 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 Hubble ; cette « pépinière d'étoile » est probablement similaire à la nébuleuse primordiale à partir de laquelle s'est formé le Soleil.

En un million d'années (il y a 4,568 milliards d'années), à la fin de la phase T Tauri (Soleil protoétoile, qui a duré de 4,569 à 4,568 milliards d'années), la pression et la densité de l'hydrogène au centre de la nébuleuse devinrent suffisamment élevées pour que la proto-étoile initie la fusion nucléaire, accroissant sa taille jusqu'à ce qu'un équilibre hydrostatique soit atteint, l'énergie thermique contrebalançant la contraction gravitationnelle. À ce niveau, le Soleil devint une véritable étoile, la température centrale atteint 15 millions de degrés Celsius.

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 autour de la proto-étoile centrale, puis des amas de quelques mètres de diamètre formés par contact direct, lesquels entrèrent en collision pour constituer des planétésimaux d'environ cinq kilomètres de diamètre. À partir de là, leur taille augmenta par collisions successives au rythme moyen de 15 cm/an au cours des millions d'années suivants.

Le système solaire interne était trop chaud pour que les molécules volatiles telles que l'eau ou le méthane 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 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 des planétésimaux, formant la ceinture d'astéroïdes.

Encore plus loin, là où les composés glacés volatils 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, le vent solaire 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.

Évolution

La chaleur dégagée par le Soleil augmente au fil du temps. On peut extrapoler qu'à très long terme (plusieurs centaines de millions d'années) elle atteindra un niveau tel que la vie sera impossible sur Terre.

Dans plus de cinq milliards d'années, le Soleil aura épuisé ses réserves d'hydrogène, qui se seront transformées en hélium, et changera de structure. Son noyau se contractera mais l'étoile entière deviendra beaucoup plus volumineuse. Il devrait se transformer en géante rouge, 100 fois plus grande qu'à l'heure 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 (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 la Terre au passage.

Une fois ses réserves d'énergie nucléaire complètement consommées, le Soleil s'effondrera sur lui-même et se transformera en naine blanche très dense et peu lumineuse. Il refroidira petit à petit et finira par ne plus rayonner ni lumière ni chaleur, il sera alors parvenu au stade de naine noire.

Contexte galactique

Schéma indiquant la structure générale de la Voie lactée, ses bras principaux et la localisation du Système solaire.

Le Système solaire est situé dans la Voie lactée, une galaxie spirale barrée d'un diamètre d'environ 100 000 années-lumière contenant 200 milliards d'étoiles. Le Soleil réside dans l'un des bras spiraux externes de la galaxie, le bras d'Orion, à entre 25 000 et 28 000 années-lumière du centre galactique. Il y évolue à environ 220 kilomètres par seconde et effectue une révolution en 225 à 250 millions d'années, une année galactique.

La situation du Système solaire dans la galaxie est probablement un facteur de l'évolution de la vie sur Terre. Son orbite est quasiment circulaire et est parcourue à peu près à la même vitesse que la rotation des bras spiraux, ce qui signifie qu'il ne les traverse que rarement. Les bras spiraux hébergeant nettement plus de supernovas potentiellement dangereuses, cette disposition a permis à la Terre de connaitre de longues périodes de stabilité interstellaire. Le Système solaire réside également en dehors des zones riches en étoiles autour du centre galactique. Près du centre, l'influence gravitationnelle des étoiles proches perturberait plus souvent le nuage d'Oort et propulserait plus de comètes vers le Système solaire interne, produisant des collisions aux conséquences potentiellement catastrophiques. Le rayonnement du centre galactique interférerait avec le développement de formes de vie complexes. Même à l'endroit actuel du Système solaire, certains scientifiques ont émis l'hypothèse que des supernovas récentes ont affecté la vie dans les derniers 35 000 ans en émettant des morceaux de cœur stellaire vers le Soleil sous forme de poussières radioactives ou de corps ressemblant à des comètes.

Voisinage

Le voisinage immédiat du Système solaire est connu sous le nom de nuage interstellaire local, une zone relativement dense à l'intérieur d'une région qui l'est moins, la Bulle locale. Cette bulle est une cavité du milieu interstellaire, en forme de sablier d'environ 300 années-lumière de large. La bulle contient du plasma à haute température de façon très diluée, ce qui suggère qu'elle est le produit de plusieurs supernovae récentes.

On compte relativement peu d'étoiles distantes de moins de 10 années-lumière du Soleil. Le système le plus proche est celui d'Alpha Centauri, un système triple distant de 4,4 années-lumière. Alpha Centauri A et B sont deux étoiles proches ressemblant au Soleil, Alpha Centauri C (ou Proxima Centauri) est une naine rouge orbitant la paire à 0,2 année-lumière d'elle. On trouve ensuite les naines rouges de l'étoile de Barnard (6 années-lumière), Wolf 359 (7,8 années-lumière) et Lalande 21185 (8,3 années-lumière). La plus grande étoile à moins de 10 années-lumière est Sirius, une étoile brillante deux fois plus massive que le Soleil autour de laquelle orbite une naine blanche nommée Sirius B ; elle est distante de 8,6 années-lumière. Les autres systèmes dans ces 10 années-lumière sont le système binaire de naines rouges Luyten 726-8 (8,7 années-lumière) et la naine rouge solitaire Ross 154 (9,7 années-lumière). La plus proche étoile simple analogue au Soleil est Tau Ceti, distante de 11,9 années-lumière ; elle possède 80 % de la masse du Soleil, mais seulement 60 % de sa luminosité. En 2014, la plus proche exoplanète ressemblant à la Terre que l'on connaissait, Gliese 581 c, est située à 20,4 années-lumière. En 2016, a été découvert Proxima Centauri b, planète orbitant dans la zone habitable de Proxima Centauri situé à 4,23 années-lumière de la Terre. Au moment de sa découverte, il s'agit de l'exoplanète connue la plus proche de la Terre.

Le mouvement propre du Soleil et de son système parmi les étoiles voisines, dans le référentiel qui accompagne l'orbite galactique, est dirigé vers l'apex solaire, actuellement près de Véga, avec une vitesse de 15 kilomètres par seconde.

Série de cinq cartes montrant, de gauche à droite, notre position dans le Système solaire, le Système solaire parmi les étoiles du voisinage local, notre voisinage stellaire dans la Voie lactée, la Voie lactée dans le Groupe local de galaxies, et le Groupe local dans le Superamas de la Vierge.

Découverte et exploration

Observations pré-télescopiques

Le concept de Système solaire n'existait pas de façon répandue avant une époque récente. En règle générale, la Terre était perçue comme stationnaire au centre de l'Univers et souvent de nature intrinsèquement différente à celui-ci. Un cosmos héliocentrique fut cependant postulé à plusieurs reprises, par exemple par le philosophe grec Aristarque de Samos, le mathématicien et astronome indien Aryabhata ou l'astronome polonais Nicolas Copernic.

Néanmoins, les avancées conceptuelles du XVII^e siècle, conduites par Galileo Galilei, Johannes Kepler et Isaac Newton, popularisèrent l'idée que la Terre se déplaçait non seulement autour du Soleil, mais que les mêmes lois physiques s'appliquaient aux autres planètes. C'est Christian Huygens, après avoir amélioré les lunettes d'observation, qui dans sa Cosmotheoros posthume (1698) décrit pour la première fois les dimensions réelles du Système solaire alors connu (6 planètes et 6 lunes), en laissant voir les dimensions respectives du Soleil et des planètes.

Les cinq planètes les plus proches de la Terre (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne) sont parmi les objets plus brillants du ciel et étaient nommées πλανήτης (planētēs, signifiant « errant ») par les astronomes grecs dans l'Antiquité. Hormis le Soleil et la Lune, il s'agit des seuls membres du Système solaire connus avant les observations instrumentales.

Observations instrumentales

Réplique du télescope d'Isaac Newton.

Les premières observations du Système solaire en tant que tel furent réalisées à partir de la mise au point de la lunette astronomique, puis du télescope, par les astronomes. Galilée fut parmi les premiers à découvrir des détails physiques sur d'autres corps : il observa que la Lune était couverte de cratères, que le Soleil possédait des taches et que quatre satellites orbitaient autour de Jupiter. Christian Huygens poursuivit les découvertes de Galilée en découvrant Titan, le satellite de Saturne, et la forme des anneaux de cette planète. Jean-Dominique Cassini découvrit ensuite quatre autres lunes de Saturne, la division de Cassini dans ses anneaux et la grande tache rouge sur Jupiter.

Edmond Halley réalisa en 1705 que les apparitions répétées d'une comète concernaient le même objet, revenant régulièrement tous les 75 à 76 ans. Ce fut la première preuve qu'autre chose que les planètes orbitait autour du Soleil.

En 1781, William Herschel observa ce qu'il pensa être une nouvelle comète, mais dont l'orbite révéla qu'il s'agissait d'une nouvelle planète, Uranus.

Giuseppe Piazzi découvrit Cérès en 1801, un petit corps situé entre Mars et Jupiter, qui fut initialement considéré comme une nouvelle planète. Des observations ultérieures révélèrent des milliers d'autres objets dans la même région, ce qui conduisit à leur reclassification comme astéroïdes.

Les écarts entre la position d'Uranus et les calculs théoriques de son orbite conduisirent à suspecter qu'une autre planète, plus lointaine, en perturbait le mouvement. Les calculs d'Urbain Le Verrier permirent la découverte de Neptune en 1846. La précession du périhélie de Mercure conduisit également Le Verrier à postuler l'existence d'une planète située entre Mercure et le Soleil, Vulcain, en 1859, ce qui s'avéra au bout du compte être une fausse piste. Les anomalies de trajectoire des planètes externes firent émettre par Percival Lowell l'hypothèse d'une planète X. Après sa mort, l'observatoire Lowell conduisit une recherche qui aboutit à la découverte de Pluton par Clyde Tombaugh en 1930. Pluton se révéla être trop petit pour perturber les orbites des géantes gazeuses, et sa découverte fut une coïncidence. Comme Cérès, il fut d'abord considéré comme une planète avant d'être reclassifié en 2006 comme planète naine.

En 1992, David Jewitt et Jane Luu découvrirent (15760) 1992 QB₁. Cet objet se révéla être le premier d'une nouvelle catégorie, qui fut nommée ceinture de Kuiper, un analogue glacé à la ceinture d'astéroïdes et dont Pluton fait partie.

Mike Brown, Chadwick Trujillo et David L. Rabinowitz annoncèrent la découverte d'Éris en 2005, un objet épars plus grand que Pluton, et d'ailleurs le plus grand découvert en orbite autour du Soleil depuis Neptune.

Exploration spatiale

Vue d'artiste de Pioneer 10 lorsque la sonde dépassa l'orbite de Pluton en 1983. La dernière transmission fut reçue en janvier 2003, à plus de 82 UA de distance. La sonde, vieille de plus de 35 ans, fut la première à entrer dans le Système solaire externe et s'éloigne du Soleil à plus de 43 400 km/h.

Depuis le début de l'ère spatiale, de nombreuses missions d'exploration par sondes spatiales ont été mises en œuvre. Toutes les planètes du Système solaire ont été visitées à divers degrés par des sondes robotisées : au minimum, des photographies en furent prises, et dans certains cas des atterrisseurs ont effectué des tests sur les sols et les atmosphères.

Le premier objet humain lancé dans l'espace fut le satellite soviétique Spoutnik 1 en 1957, qui orbita la Terre pendant trois mois. La sonde américaine Explorer 6, lancée en 1959, fut le premier satellite à renvoyer une image de la Terre prise de l'espace. La première sonde à voyager avec succès vers un autre corps fut Luna 1, qui dépassa la Lune en 1959 ; à l'origine, elle devait la percuter, mais manqua sa cible, et devint le premier objet artificiel à entrer en orbite solaire. Mariner 2 fut la première sonde à survoler une autre planète, Vénus, en 1962. Le premier survol réussi de Mars fut effectué par Mariner 4 en 1964 ; Mercure fut approchée par Mariner 10 en 1974.

Photographie de la Terre (entourée d'un cercle) prise par la sonde Voyager 1, à six milliards de kilomètres de distance. Les raies lumineuses sont des pics de diffraction provenant du Soleil (hors-cadre, sur la gauche).

La première sonde à explorer les planètes externes fut Pioneer 10, qui survola Jupiter en 1973. Pioneer 11 visita Saturne en 1979. Les deux sondes Voyager réalisèrent un survol de toutes les géantes gazeuses à partir de leur lancement en 1977. Elles survolèrent Jupiter en 1979 et Saturne en 1980 et 1981. Voyager 2 continua par un survol d'Uranus en 1986, et de Neptune en 1989. Les sondes Voyager sont sur le chemin de l'héliogaine et de l'héliopause ; selon la NASA, elles ont rencontré le choc terminal à environ 93 UA du Soleil. La NASA confirme officiellement, le 12 septembre 2013, après analyse des données recueillies par la sonde, que Voyager 1, à plus de 18 milliards de kilomètres du Soleil, a quitté la zone d'influence directe de ce dernier, l'héliosphère (zone de prédominance magnétique, la sonde étant toujours dans la zone de prédominance gravitationnelle de notre étoile). Elle se trouve désormais dans l'espace interstellaire.

Le premier objet de la ceinture de Kuiper visité par une sonde a été la planète naine Pluton, survolée par la sonde New Horizons en juillet 2015. La mission a été prolongée pour survoler l'objet transneptunien 2014 MU₆₉ en janvier 2019.

En 1966, la Lune devint le premier objet du Système solaire, en dehors de la Terre, autour duquel un satellite artificiel fut mis en orbite (Luna 10). Elle fut suivie par Mars en 1971 (Mariner 9), Vénus en 1975 (Venera 9), Jupiter en 1995 (Galileo, qui réalisa le premier survol d'un astéroïde, Gaspra, en 1991), l'astéroïde Éros en 2000 (NEAR Shoemaker) et Saturne en 2004 (Cassini–Huygens). La sonde MESSENGER orbita autour de Mercure entre le 18 mars 2011 et le 30 avril 2015. Dawn s'est mise en orbite de l'astéroïde Vesta, entre juillet 2011 et septembre 2012, puis de la planète naine Cérès, à partir de mai 2015.

La première sonde à se poser sur un autre corps que la Terre fut la sonde soviétique Luna 2, qui impacta la Lune en 1959. La surface de Vénus fut atteinte en 1966 (Venera 3), Mars en 1971 (Mars 3, bien que le premier atterrissage sur Mars ne fut réalisé que par Viking 1 en 1976), Éros en 2001 (NEAR Shoemaker) et le satellite de Saturne Titan en 2005 (Huygens). L'orbiteur Galileo lâcha également une sonde dans l'atmosphère de Jupiter en 1995 ; la géante gazeuse ne possédant pas de surface à proprement parler, la sonde fut détruite par la température et la pression lors de sa descente. L'orbiteur Cassini subit le même sort sur Saturne, en 2017.

Exploration humaine

L'exploration humaine du Système solaire est pour l'instant limitée aux environs immédiats de la Terre. Le premier être humain à avoir atteint l'espace (défini comme une altitude de plus de 100 km) et à orbiter la Terre fut le cosmonaute soviétique Youri Gagarine le 12 avril 1961. Le premier homme à marcher sur une autre surface du Système solaire fut l'astronaute américain Neil Armstrong, qui atterrit sur la Lune le 21 juillet 1969. La première station orbitale pouvant héberger plus d'un passager fut le Skylab américain, qui accueillit des équipes de trois astronautes entre 1973 et 1974. La première station permanente fut la station spatiale soviétique Mir, qui fut occupée en continu entre 1989 et 1999, à laquelle succéda la Station spatiale internationale, hébergeant une présence humaine dans l'espace depuis lors.

Vers une nouvelle planète ?

Le mouvement des objets de la ceinture de Kuiper pourrait être en réalité expliqué par l'influence d'une neuvième planète. En 2016, deux astronomes américains Mike Brown et Konstantin Batyguine, du California Institute of Technology, pensent avoir apporté les preuves de l’existence d'une nouvelle planète située au-delà de Pluton et évoluant autour du Soleil sur une orbite elliptique inclinée par rapport au plan de l'écliptique, avec une période de révolution de 15 000 ans. Selon eux, la probabilité d'une erreur serait de 0,007 %.

D'autres astronomes, Jakub Scholtz et James Unwin, avancent l'hypothèse que ce corps céleste serait en fait un trou noir.

Voir aussi

Bibliographie

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Articles connexes

• Formation et évolution du Système solaire
• Milieu interplanétaire
• Exploration de l'espace
• Liste d'objets du Système solaire (triable par distance au Soleil, masse, taille...)
• Système solaire suédois

Catégorie d'objets du Système solaire

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• [vidéo] Vidéo-conférence sur le thème : Stabilité du Système solaire (intervention de Jacques Laskar)
• Le système solaire à portée de votre souris, site informatif sur le Système solaire
• Le système solaire, site informatif sur le Système solaire
• (en) Solar System Exploration, NASA Science