À propos du système solaire | La gravitation de Newton en mouvement

Un système solaire en miniature

Le Soleil de l'application a une masse de 1000, et chaque planète, lune et planète naine garde sa masse réelle par rapport à lui : Jupiter, à 1, a donc à peu près le vrai rapport de 1 pour 1047. Les planètes gardent leur ordre et leurs inclinaisons réels, et les planètes naines leurs orbites réelles, mais les distances sont resserrées pour que Mercure et Neptune tiennent ensemble à l'écran : Neptune est 4,5 fois plus loin que la Terre au lieu de 30. Chaque corps est attiré par tous les autres selon la loi de Newton, si bien que les orbites naissent de la même règle que celle qui tient les vraies. La fine poussière entre Mars et Jupiter est la ceinture d'astéroïdes : 1500 astéroïdes, trop petits pour attirer quoi que ce soit et trop nombreux pour être calculés, si bien que chacun suit simplement une ellipse fixe autour du Soleil. Leurs orbites sont allongées et inclinées comme les vraies, ce qui fait de la ceinture un anneau épais, et elles évitent les lacunes de Kirkwood que l'attraction de Jupiter maintient vides. Trois sondes spatiales volent parmi eux, sous forme de petites icônes : la sonde Parker, qui plonge jusqu'à 6,9 millions de km du Soleil, plus près que tout autre engin jamais construit, sur une orbite qui s'étend jusqu'à Vénus ; le télescope spatial James-Webb, qui tourne autour du point L2 à 1,5 million de km au-delà de la Terre, dessiné 18 fois plus loin, juste au-delà de la Lune ; et Voyager 1, la sonde la plus lointaine, à 171 UA et s'éloignant de 3,6 UA par an, si loin qu'une flèche au bord de l'écran l'indique. Elles n'ont pas de masse et suivent leurs vraies trajectoires par des formules, car Webb ne tient son point d'équilibre qu'en allumant ses propulseurs.

Montage du Soleil et des planètes du Système solaire — Montage du Système solaire. Image : NASA/JPL, domaine public

Où vous mènent les favoris

Chaque favori emmène la caméra vers un lieu du même système solaire en mouvement, et les corps continuent d'avancer. Tout le système solaire et les planètes intérieures sont vus en biais. Les favoris Terre et Lune, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, et Pluton et Charon suivent chacun leur astre, cadré pour que ses lunes tiennent dans l'image. Le favori Ceinture de Kuiper regarde d'en haut le système solaire extérieur et va quinze fois plus vite, si bien que Neptune boucle son orbite en moins d'une minute. Aléatoire vous amène tout près d'un corps choisi au hasard.

La Terre vue d’Apollo 17, la Blue Marble — Terre depuis Apollo 17. Image : NASA, domaine public

Orbites en trois dimensions

Les planètes ne gravitent pas dans un seul plan. Chaque orbite est un peu inclinée par rapport à celle de la Terre, dont le plan s'appelle l'écliptique : celle de Mercure de 7°, celle de Vénus de 3,4°, celle de Saturne de 2,5° et les autres de moins de 2°. Le mini système solaire reprend ces inclinaisons réelles, et sa Lune tourne autour de la Terre sur une orbite inclinée de 5,1°, comme la vraie. L'inclinaison i de l'affichage correspond à cet angle. Faites glisser l'image pour la faire tourner, ou choisissez Par la tranche dans Affichage pour voir les orbites de côté. Zoomez de près sur l'une des huit planètes ou sur la Lune pour voir un globe tourner sur son véritable axe incliné : la Terre avec ses vrais littoraux, ses nuages, ses calottes glaciaires et les lumières des villes sur sa face nocturne, Mars avec ses taches sombres et ses calottes polaires blanches. De Vénus, on ne voit que le sommet de ses épais nuages jaune pâle, qui font le tour de la planète à rebours en quatre jours terrestres. Jupiter montre ses bandes et ses zones et la Grande Tache rouge, et Saturne ses bandes plus douces, l'hexagone autour de son pôle Nord et l'ombre de ses anneaux. Uranus, couchée sur le côté, est une boule cyan pâle avec une brume claire au-dessus d'un pôle, et Neptune d'un bleu plus profond, avec des nuages blancs et la Grande Tache sombre que Voyager 2 a vue en 1989. Rapportés à leur année, leurs jours sont bien plus longs qu'en réalité, pour que la rotation reste facile à suivre. Deux gardent leur vrai jour : Mercure, gris et criblé de cratères, qui tourne trois fois sur lui-même pendant qu'il fait deux fois le tour du Soleil, et la Lune, qui tourne une fois à chaque tour de la Terre et montre donc toujours la même face à la Terre, avec ses mers sombres et les rayons brillants de Tycho. Titan, la plus grande lune de Saturne, est une boule de brume orangée, le smog de son épaisse atmosphère d'azote, bordée d'une fine couche bleue, et elle aussi montre toujours la même face à sa planète. Les lunes d'Uranus apparaissent telles que Voyager 2 les a vues en 1986 : Miranda, grise et parsemée de couronnes, de grands ovales rayés de bandes claires et sombres, dont l'une porte un chevron clair ; Titania, criblée de cratères et fendue de longs canyons ; et Obéron, plus sombre, dont les plus grands cratères ont un fond sombre au milieu de rayons clairs. Triton, la plus grande lune de Neptune, apparaît telle que Voyager 2 l'a vue en 1989 : une calotte de givre d'azote légèrement rose sur son pôle sud, striée de sombre par les panaches de ses geysers, et au-delà un sol plus gris, grêlé comme la peau d'un melon cantaloup, avec des plaines lisses inondées autrefois par une lave de glace. Les deux petites lunes de Mars ne sont pas des boules : Phobos, long de 27 km, est un bloc sombre criblé de cratères et strié de sillons parallèles, avec le grand cratère Stickney à une extrémité ; Déimos, deux fois plus petit, est plus lisse, ses cratères estompés par la poussière. Tous deux pointent leur grand axe vers Mars. Zoomez de près sur le Soleil pour voir sa surface : plus brillante au centre, plus sombre et plus rouge vers le bord, où l'on ne voit que son gaz supérieur plus froid, finement marbrée, avec quelques groupes de taches solaires qui la traversent tandis qu'il tourne sur lui-même en 25 jours. Les anneaux de Saturne suivent les mesures de la sonde Cassini : le pâle anneau C, translucide, le brillant anneau B, la sombre division de Cassini et l'anneau A avec la division d'Encke, finement striés de près. L'ombre de Saturne les traverse, et vus de leur face non éclairée, le dense anneau B s'assombrit tandis que la lumière du Soleil traverse les anneaux plus minces. De près, les nuages de Jupiter bouillonnent tels que Juno et Hubble les montrent : des points chauds sombres le long de la bande équatoriale nord traînent des festons gris-bleu, la Grande Tache rouge, réduite à environ 16 000 km, tourbillonne dans son creux pâle près de l'ovale BA et d'un chapelet d'ovales blancs, et des tempêtes gris-bleu se pressent autour de ses pôles. De près, la brillante calotte polaire d'Uranus montre une bande plus sombre autour de son bord et, au-delà, quelques petites tempêtes, et ses anneaux étroits et sombres apparaissent comme de fins traits, l'anneau ε le plus brillant, tels que les voit le télescope spatial James-Webb. Le bleu de Neptune est sa vraie couleur, un azur doux à peine plus profond que celui d'Uranus, comme le montrent les images de Voyager 2 une fois leur contraste renforcé corrigé. De près, ses hauts nuages blancs projettent de faibles ombres, un tourbillon brillant coiffe son pôle sud, et de faibles anneaux de poussière l'entourent, l'anneau Adams portant des arcs plus brillants qui tournent avec lui. De près, Mercure montre ce que la sonde MESSENGER a cartographié : l'immense bassin Caloris, au fond lisse et pâle cerné de montagnes, des plaines lisses dans le grand nord, de longs escarpements là où la planète s'est contractée en refroidissant, et des creux brillants et bleutés où la roche s'est évaporée. Les nuages de Vénus paraissent presque sans détails à l'œil nu, aussi leurs motifs sont-ils dessinés discrètement : le Y sombre que voient les caméras ultraviolettes, des stries en arc, des cellules marbrées autour de l'équateur et un collier clair autour de chaque pôle. De près, les mers de la Lune se rejoignent avec des rivages découpés, chaque coulée de lave d'une teinte un peu différente, légèrement plus bleue là où elle est riche en titane, comme dans la mer de la Tranquillité ; Platon et Grimaldi ont un fond sombre, et les anneaux de la mer Orientale dessinent une cible sur son bord ouest.

Les planètes naines et la ceinture de Kuiper

Les astronomes ont compté Pluton comme la neuvième planète depuis sa découverte en 1930 jusqu'en 2006, quand l'Union astronomique internationale l'a classée parmi les planètes naines. Elle se trouve dans la ceinture de Kuiper, la région de corps glacés au-delà de l'orbite de Neptune. Les objets de la ceinture de Kuiper sont de petits corps de glace et de roche, vestiges des débuts du système solaire. Dans le mini système solaire, Pluton suit son orbite réelle : excentricité 0,25, inclinée de 17°, avec son périhélie juste à l'intérieur de l'orbite de Neptune. Elle fait deux tours pendant que Neptune en fait trois, et cette résonance 3:2 les tient loin l'une de l'autre. Charon, la plus grande lune de Pluton, a sa masse réelle, un huitième de celle de Pluton, si bien que les deux tournent autour d'un point situé entre eux, et son vrai plan d'orbite, presque vertical. Le vrai Charon fait le tour en 6,4 jours, bien trop vite pour être calculé ici : il est donc placé plus loin et fait environ 50 tours par année de Pluton, et, comme la Lune, il est dessiné 60 fois plus loin. Les autres planètes naines nommées suivent aussi leurs orbites réelles d'après le JPL et partent de là où elles étaient le 9 juin 2026 : Cérès dans la ceinture d'astéroïdes, avec sa distance resserrée comme celle des planètes, Hauméa et Makémaké dans la ceinture de Kuiper, et Éris, qui s'éloigne jusqu'à 97 UA sur une orbite inclinée de 44°. Autour tournent 160 objets de la ceinture de Kuiper, inventés pour ressembler à la vraie ceinture. La plupart suivent des orbites presque circulaires entre 42 et 48 UA du Soleil, certaines fortement inclinées, et un quart, les plutinos, partagent la résonance de Pluton. Au-delà de Neptune, l'image garde l'échelle de Neptune, si bien que ces orbites gardent leurs vraies périodes par rapport à celle de Neptune. Zoomez de près sur Pluton et Charon pour les voir comme New Horizons en 2015 : le cœur clair de Pluton, avec la plaine glacée de Sputnik Planitia, et la région rouge sombre de Cthulhu, et Charon, gris, coiffé d'une calotte rougeâtre au pôle Nord. Tous deux se montrent toujours la même face. Les autres planètes naines se laissent aussi observer de près : Cérès, sombre et criblée de cratères, telle que l'a vue la sonde Dawn, avec les taches de sel brillantes du cratère Occator ; Hauméa, un œuf de glace marqué d'une tache rouge sombre, qui tourne sur lui-même en 3,9 heures à l'intérieur d'un fin anneau ; Makémaké, d'un brun rougeâtre ; et Éris, presque blanche, l'un des corps les plus brillants du Système solaire. Les objets de la ceinture de Kuiper sont dessinés comme les vrais : du gris au rouge profond, et sombres. Zoomez de près sur l'un d'eux pour voir un petit monde bosselé, ou deux lobes collés l'un à l'autre, comme Arrokoth, que New Horizons a survolé en 2019.

Les lunes galiléennes de Jupiter

Galilée a observé les quatre plus grandes lunes de Jupiter pour la première fois en 1610, et à elles quatre elles réunissent presque toute la masse du système de lunes de Jupiter. Io est le corps le plus volcanique du système solaire, chauffé par les marées de Jupiter. Sous la croûte de glace lisse d'Europe se cache sans doute un océan d'eau liquide. Ganymède est la plus grande lune du système solaire, plus grande que la planète Mercure, et la seule lune connue qui produise son propre champ magnétique. Callisto a une surface ancienne de glace et de roche, couverte de cratères, peut-être avec un océan en dessous. Dans le mini système solaire, elles ont leurs masses réelles et tournent dans le plan de l'équateur de Jupiter. Les vraies font le tour en 1,8 à 16,7 jours, bien trop vite pour être calculées ici : elles sont donc placées plus loin, mais gardent leurs écarts réels, si bien qu'Io fait toujours deux tours pour un tour d'Europe et quatre pour un tour de Ganymède, la résonance de Laplace. Elles sont dessinées 14 fois plus loin. Zoomez de près pour les voir comme la sonde Galileo : Io jaune de soufre, brun-rouge aux pôles et parsemée de volcans sombres, certains cerclés de rouge ; la glace claire d'Europe sillonnée de fissures rougeâtres ; les vieilles régions sombres de Ganymède parmi des terrains striés plus clairs, avec du givre sur ses pôles ; et la sombre Callisto, criblée de cratères autour du bassin annulaire Valhalla. Chacune montre toujours la même face à Jupiter.

Questions fréquemment posées

La masse du Soleil est-elle réaliste ?

Dans le mini système solaire, le Soleil vaut 1000 et Jupiter 1. Le vrai Jupiter fait environ 1/1047 du Soleil, ce rapport est donc proche. La Lune a 1/81 de la masse de la Terre et tourne à 1/389 de la distance de la Terre au Soleil, comme la vraie. C'est trop près pour la voir à côté de la Terre, elle est donc dessinée 60 fois plus loin. Mars a ses deux petites lunes, Phobos et Déimos, avec leurs masses réelles, sur l'équateur de Mars, incliné de 26,7° par rapport à l'orbite terrestre. Les vraies font le tour en 7,7 et 30 heures, bien trop vite pour être calculées ici : elles sont donc placées plus loin, mais en gardant leur véritable écart, si bien que Phobos fait toujours quatre tours pendant que Déimos en fait un, et toutes deux sont dessinées 120 fois plus loin. Titan, la plus grande lune de Saturne et la seule lune dotée d'une atmosphère épaisse, a sa masse réelle et tourne dans le plan de l'équateur de Saturne, celui de ses anneaux. Le vrai Titan fait le tour en 16 jours : lui aussi est donc placé plus loin, et il est dessiné 12 fois plus loin. Triton, la plus grande lune de Neptune, tourne à rebours, à contresens de la rotation de Neptune, et a sans doute été capturé dans la ceinture de Kuiper. Il a sa masse réelle et une orbite inclinée de 130° par rapport à celle de la Terre, comme le vrai, mais le vrai Triton fait le tour en 5,9 jours : il est donc lui aussi placé plus loin, et il est dessiné 30 fois plus loin. Uranus est couchée sur le côté : ses lunes Miranda, Titania et Obéron tournent donc dans un plan presque vertical, incliné de 98° par rapport à l'orbite terrestre. Elles ont leurs masses réelles. Titania et Obéron gardent leur écart réel, Obéron un tiers plus loin ; les vraies font le tour en 8,7 et 13,5 jours : elles sont donc elles aussi placées plus loin. Miranda, la plus proche, fait le tour en 1,4 jour seulement : elle est donc plus près de Titania que la vraie. Toutes trois sont dessinées 50 fois plus loin.

Les planètes partent-elles de leur position actuelle ?

Les planètes naines, oui : elles partent de là où elles étaient le 9 juin 2026, d'après les éléments orbitaux du JPL. Les planètes partent de positions fixées autour du Soleil, sur des orbites presque circulaires : l'image montre donc comment elles se déplacent, et non le ciel de ce soir.

PictorX envoie-t-il la simulation en ligne ?

Non. Elle s'exécute sur un canevas dans votre navigateur. Enregistrer télécharge un PNG, et Modifier ouvre cette image dans l'éditeur PictorX.

Pourquoi Pluton n'est-elle plus une planète ?

En 2006, l'Union astronomique internationale a défini une planète comme un corps qui tourne autour du Soleil, assez massif pour que sa propre gravité le rende rond, et qui a fait le vide autour de son orbite. Pluton remplit les deux premières conditions mais partage sa zone avec les objets de la ceinture de Kuiper : c'est donc aujourd'hui une planète naine. Dans l'application, elle suit la loi de Newton comme tous les autres corps.