Promenade dans le Système solaire

Afin de vous rendre compte le plus simplement de ce qu’est le Système solaire et son cortège de planètes, je vous propose une petite promenade à échelle humaine. A l’occasion d’une véritable balade, n’hésitez pas à vous y référer, et à laisser courir votre imagination, tel un géant interstellaire.

Prêt pour la randonnée ? C’est parti…

Soleil (Ø 248mm)

Imaginons que le Soleil ait le diamètre d’un ballon de Basket standard (24,8 cm). Dans la réalité, son diamètre dépasse le million de kilomètres (1 392 000 km) mais difficile de se rendre compte des choses à cette échelle. Ce « Soleil – ballon de Basket » sera donc notre point de départ.

Ne jouez pas avec ce ballon, la température de sa surface est de 6000°. Et ne vous en approchez pas non plus, la couronne, son « atmosphère », peut, elle, atteindre les 5 millions de degrés ! Quant à son cœur, le thermomètre frise les 15 millions de degrés !… Effectivement, c’est un peu chaud.

Mercure (10,3m | Ø 0,8mm)

Faites quelques pas et à 10m, nous croisons l’orbite de Mercure, c’est à dire la trajectoire qu’emprunte la planète autour de notre ballon de Basket. A notre échelle, Mercure n’est qu’un gros grain de sable gris de moins d’un millimètre. Vous souvenez-vous de la graduation en millimètres sur votre règle d’école ? Eh bien, c’est encore plus petit !

Les orbites que décrivent les planètes autour du Soleil ne sont pas circulaires mais elliptiques. La plupart sont toutefois presque circulaires… mais pas pour Mercure. Durant l’année mercurienne (88 jours), la distance entre la planète et le Soleil peut presque varier du simple au double (de 46 à 70 millions de km). La distance donnée ici est donc une distance moyenne. Quant à Mercure, vous n’y trouverez aucune atmosphère, juste des cratères et un sol grillé au soleil (+ de 400°C) ou gelé au fond des cratères polaires (-180°C).

Vénus (19,2m | Ø 2,1mm)

Encore quelques pas, et à 19m de notre ballon de Basket, nous croisons l’orbite de Vénus, une toute petite bille de 2mm, brillante et blanchâtre, qui met 225 jours à faire le tour du Soleil, je veux dire du ballon.

Si vous cherchiez une destination de vacances, je vous déconseillerais Vénus. Son atmosphère, composée essentiellement de dioxyde de carbone, est si dense (la pression atmosphérique au sol y est plus de 90 fois supérieure à celle de la Terre) que vous seriez littéralement… écrabouillé. Avec son effet de serre surpuissant, vous seriez également calciné (température de 465°C… celle du plomb fondu). Quant aux épaisses couches nuageuses qui dissimulent constamment le sol, elles sont constituées de fines gouttelettes d’acide sulfurique. Non, cela a beau être la déesse de l’amour, je vous déconseille vraiment cette destination. Passons notre chemin…

Terre (26,7m | Ø 2,3mm)

Nous venons d’avancer de l’équivalent d’une largeur de piscine olympique, et sur quoi tombons-nous ? Une toute petite bille, à peine plus grosse que la précédente. Observez-là à la loupe, elle est bleutée avec des petites tâches blanches et ocres. C’est notre « maison », la Terre !… Et là, à 7cm, un petit grain d’un demi millimètre qui fait le tour de notre planète en un peu moins d’un mois : la Lune !

Vous voyez dans l’image ci-dessus la comparaison de taille entre la la Terre et la Lune et, juste au-dessous, la distance séparant les deux astres. La Lune peut vous paraître éloignée mais n’oubliez qu’à l’échelle de notre promenade, elle n’est qu’à 7cm de la Terre. A comparer avec les presque 27m qui nous séparent du Soleil.

Mars (40,6m | Ø 1,2mm)

Après avoir quitté la Terre, nous avançons jusqu’à 40m de notre ballon de Basket, et peut-être apercevrons-nous une micro-bille rougeâtre d’à peine plus d’un millimètre. Oui, la moitié de la Terre… C’est Mars !

A l’opposé de Vénus, l’atmosphère, également composée essentiellement de dioxyde de carbone, est ici très ténue. La pression atmosphérique martienne, au niveau de référence, est 170 fois inférieure à celle de la Terre. Evitez d’y poser votre cannette de Cola, elle exploserait immédiatement sous la pression interne du liquide. Quant aux températures, cela reste très frisquet : -63°C en moyenne. Notons toutefois qu’à l’équateur, on peut atteindre les 25°C. Quant à l’année martienne, elle dure plus de 686 jours terrestres.

Ceinture d’astéroïdes (entre 55m et 90m)

Si nous nous promenons sur un terrain de Football, et que nous avons laissé notre « ballon de Basket » dans l’un des buts, sachez qu’entre la ligne médiane et la surface de réparation opposée, nous traversons ce que l’on nomme la Ceinture d’astéroïdes. A cette échelle, avec beaucoup de chance et une grosse loupe, vous pourriez peut-être tomber sur un grain de poussière, par ci par là.

Si vous traversiez cette ceinture d’astéroïdes dans votre fusée GTI, vous seriez sûrement très déçu. Rien à voir avec ce que nous montrent les films de cinéma et même la plupart des documentaires dits scientifiques. On a beau y trouver les orbites de plusieurs centaines de milliers d’astéroïdes connus dont 200 de plus de 100km³, tout cela est essentiellement vide, et vous auriez bien peu de chances de tomber sur l’un de ces cailloux (en moyenne, des millions de kilomètres les séparent les uns des autres). Cette gigantesque ceinture « quasi-vide » possède néanmoins quelques beaux spécimens dont le plus gros est Cérès qui, avec ses 950km de diamètre, a le statut de planète naine (photo ci-dessus).

Jupiter (138,5m | Ø 25mm)

A près de 140m, nous sommes maintenant très éloignés de notre ballon de Basket, et nous croisons l’orbite de Jupiter, la géante du système solaire. Bon, tout est relatif car, à notre échelle, il ne s’agit que d’une sphère joliment décorée de 2,5cm de diamètre (à peine plus que la moitié d’une balle de ping-pong). Mais ce volume pourrait contenir toutes les autres planètes du système solaire ! Et à cette distance, il faut près de 12 ans à Jupiter pour faire le tour de son orbite.

Cette planète géante est une planète gazeuse (essentiellement de l’hydrogène et de l’hélium). Donc, pas de sol. Vous pourriez y faire une longue chute, en affrontant des vents de plus de 600km/h, avant de finir écrasé et grillé par la pression qui augmente au fur et à mesure de la descente. On peut également noté sa « tâche rouge » : une tempête anti-cyclonique que l’on connaît depuis le XVIIe siècle, grande comme trois fois la Terre (mais qui a tendance à rétrécir ces derniers temps) !

En y regardant de près (voir ci-dessus), vous pourriez apercevoir quatre grains de sable à proximité de notre demi-balle de ping-pong : ce sont les « satellites galiléens », les quatre plus grosses lunes de Jupiter (qui en compte 67). On peut noter que le plus imposant de ces satellites – Ganymède – est plus grand que la planète Mercure ! Le plus petit des quatre, Io, est couvert de volcans éjectant du soufre. Quant aux deux autres, Callisto et surtout Europe, l’espoir existe d’y trouver la vie sous une épaisse couche de glace (mais c’est un autre sujet).

Saturne (253m | Ø 21,4mm)

Là, il va falloir marcher… A 250m de notre ballon, nous croisons l’orbite de Saturne, une grosse bille un peu jaunâtre de 2cm de diamètre, donc un peu plus petite que Jupiter mais entourée d’un curieux anneau. La bille et son anneau mettent près de 30 ans pour faire le tour du ballon de Basket.

Avec son anneau, Saturne, à nouveau une planète gazeuse, est le joyau du Système solaire. Cet anneau, très fin, est en fait constitué de sept anneaux concentriques composés de poussières et de morceaux de glace et de roche.

Comme Jupiter, Saturne possède de nombreux satellites naturels (63) dont cinq de plus de 1000km (voir ci-dessus). Le plus grand – et de loin – se nomme Titan. Comme Ganymède, il est plus grand que la planète Mercure, et possède une atmosphère dense d’azote. Avec une température moyenne de -180°C, les nuages, les pluies et les lacs de Titan, ne sont pas fait d’eau… mais de méthane liquide !

Uranus (512m | Ø 9,1 mm)

Vous avez parcouru 250m pour voir Saturne, il vous faut à présent faire le double pour découvrir Uranus. Nous sommes à présent à un demi-kilomètre de notre ballon de Basket. L’apercevez-vous encore ? Quant à Uranus, c’est une bille de moins d’un centimètre, d’une teinte bleue grisâtre.

Etant à la limite de la visibilité à l’œil nu (car oui, les précédentes planètes sont parfaitement visibles à l’œil nu dans le ciel), cette septième planète ne fut découverte qu’en 1781 par l’astronome William Herschell. C’est une planète gazeuse dont la composition est un peu différente de celles de Jupiter et Saturne (avec plus de glaces d’eau, d’ammoniac et de méthane). Curiosité : l’axe de rotation d’Uranus est quasiment penché sur son orbite (les pôles nord et sud sont situés là où les autres planètes ont leur équateur), ce qui donne des saisons très marquées dans une année qui dure… plus de 84 années terrestres.

Comme les autres géantes, Uranus possède de nombreux satellites : 27 dont quatre de plus de 1000km de diamètre (voir ci-dessus). Même si cela est bien moins spectaculaire que Saturne, Uranus possède aussi un système d’anneaux très fins et peu visibles (en fait, c’est aussi le cas de Jupiter et Neptune).

Neptune (801m | Ø 8,7 mm)

A 800m, nous atteignons enfin l’orbite de la huitième et dernière planète : Neptune. Une bille de moins d’un centimètre, presque aussi grande qu’Uranus, et d’un ton un peu plus bleuté qui met, elle, 165 ans à faire le grand tour !
Faisons le point sur ce Système solaire que nous venons de visiter…
Sur ce grand disque virtuel de 800m de rayon (et donc 1,6km de diamètre), avec au centre un ballon de Basket, vous ne trouverez que quelques billes, quelques grains de sable et quelques poussières. Le Système solaire, c’est avant tout du vide !

Invisible à l’œil nu, Neptune ne fut découverte qu’en 1846 par l’astronome Johann Gottfried Galle grâce aux calculs du mathématicien Urbain Le Verrier, tenant compte de perturbations que l’on avait remarquées concernant l’orbite d’Uranus. C’est une planète gazeuse assez semblable à Uranus, même si elle semble avoir une météorologie plus active (tâches sombres ou blanches, avec des vents de 2000km/h).

Neptune possède 14 satellites naturels. Tous sont d’assez petites tailles à part Triton (2700km de diamètre, voir ci-dessus, à côté de Neptune), une lune très particulière, tournant dans le sens inverse des autres (laissant à penser qu’il s’agit en fait d’une petite planète capturée par Neptune), et connaissant une activité géologique (malgré sa température en surface de -235°C), notamment sous forme de geysers d’eau, retombant en paillettes de glace.

Ceinture de Kuiper (entre 800m et 1500m)

Vous pensiez que nous étions arrivés au bout. Pas tout à fait… A partir de l’orbite de Neptune, à 800m, s’étend ce que l’on nomme la Ceinture de Kuiper. Vous n’en sortirez pas avant d’avoir encore parcouru à peu près la même distance. Comme pour la ceinture d’astéroïdes, c’est avant tout du vide… si ce n’est quelques grains de poussières par-ci, par-là.
L’un des plus gros de ces grains de poussières se nomme Pluton, vous le trouverez à un peu plus de 800m (il est, par moment, un peu plus près que Neptune) mais son orbite, très inclinée et très elliptique, peut l’éloigner à 1,3km de notre ballon de Basket. A notre échelle, il mesure moins de la moitié d’un millimètre, et est accompagné de cinq satellites : quatre tout petits et un gros, nommé Charon.

Cet immense espace que l’on nomme la Ceinture de Kuiper, contiendrait plus de 70 000 corps de plus de 100 km de diamètre. A l’instar de Pluton (qui a perdu son statut de « planète » en 2006), les plus gros sont appelés des « planètes naines » (voir ci-dessus, avec la taille de la Terre en comparaison).

Nuage de Oort (entre 1,5km et 30 000km)

Et non, ce n’est pas encore fini. Depuis le début, nous marchions sur une sorte de disque virtuel comprenant toutes les orbites des planètes avant, à mi-chemin, de quitter la dernière d’entre elles pour traverser la Ceinture de Kuiper. A partir d’1,5km, nous entrons dans un nuage très large, constitué de micro-poussières de glaces… très dispersées. Soyons clairs, le nuage interne de Oort que nous commençons à traverser, c’est avant tout et encore une fois du vide.
Et si vous voulez atteindre l’extrémité de ce nuage « interne », j’espère que vous avez de bonnes chaussures de marches. Il vous faudra en effet parcourir près de 600km avant d’atteindre… le nuage externe de Oort. Et là, rien de nouveau autour de vous, si ce n’est que ce nuage externe forme, lui, une grande sphère épaisse autour du Soleil (oui, le ballon de Basket que vous avez laissé à 600km de là !).
Quant à atteindre la limite de ce nuage « externe », il vous faudra encore marcher… plus de 30 000 km ! Laissez tomber, faites demi-tour, chevauchez une comète, et rentrez à la maison, sur Terre, cette petite bille de 2mm située à seulement 0,00026km (26cm, quoi) de notre ballon de Basket.

Ce nuage de Oort s’étend jusqu’à la limite de l’affluence gravitationnelle du Soleil, et donc dans la réalité, à plus de 2 années-lumière, soit à peu près 20 000 milliards de kilomètres. Ce sont là les confins du Système solaire.
Quant aux bouts de glace poussiéreux constituant ce « nuage », ils peuvent avoir une taille de quelques kilomètres. Il pourrait y en avoir plusieurs millions de milliards d’une taille supérieure à 1,3km, mais distants les uns des autres de plusieurs dizaines de millions de kilomètres (malgré leur nombre astronomique, c’est donc à nouveau avant tout du vide).
De temps en temps, certains de ces gros glaçons sales voient leur orbite déstabilisée, et viennent à s’approcher du Soleil. En se réchauffant, ils dégazent et forment de jolies et immenses queues. Ce sont les comètes !

Proxima du Centaure

Et qu’en est-il de la distance nous séparant de l’étoile la plus proche de la nôtre (car oui, le Soleil est une étoile, notre étoile) ?

Cette « voisine » (Proxima du Centaure) est située à 4,3 années-lumière (cela signifie que sa lumière met 4,3 ans à nous parvenir). Elle fait, en réalité, partie d’un système de trois étoiles, nommé Alpha du Centaure (mais ce n’est pas le sujet). Ce n’est qu’une petite étoile rouge, bien plus petite que le Soleil, et de ce fait invisible à l’œil nu. La voici au centre d’une photographie prise par un grand télescope…

Oui mais comment se rendre compte de cette distance à échelle humaine ?

Oublions la Ceinture de Kuiper et le Nuage de Oort. Vous vous souvenez de ce disque que nous avons parcouru jusqu’à la dernière planète, Neptune. Avec notre Soleil « ballon de Basket », ce disque faisait 800m de rayon, c’est à dire 1,6km de diamètre (et la taille de notre Terre n’était que de 2,3mm).
Ramenons le rayon de ce disque à seulement 1m50 (imaginez ce disque planant devant vous). A cette échelle, vous devez avoir de bons yeux pour voir le Soleil : il mesure moins d’un millimètre. Quant à la Terre… munissez-vous d’un microscope. Pour les autres planètes aussi.

A cette nouvelle échelle, la première voisine microscopique de notre microscopique étoile se situe à… près de 30km (28 km) ! Je vous avais expliqué que le système solaire (notre disque d’1m50 de rayon) était avant tout du vide. Mais que dire du vide interstellaire…

Pour information, sachez que la sonde Voyager 2 a mis douze ans pour atteindre Neptune, soit, à notre nouvelle échelle, un voyage de 147cm… Trente kilomètres, cela fait trois millions de cm !

Vers l’infini, et au-delà ?

La plupart des étoiles que vous voyez dans le ciel ne sont pas à 4,3 a.l. (années-lumière) mais à des dizaines d’a.l., des centaines d’a.l., voire, pour les plus lumineuses, des milliers d’a.l.. Et il ne s’agit là que de la proche banlieue du Soleil.

Notre galaxie (la Voie lactée) fait 100 000 a.l. de large, et compte plus de 200 milliards d’étoiles… dont le Soleil.

La grande galaxie la plus proche (Andromède, ci-dessous) est à 2,5 millions d’années-lumière !

L’univers observable (et non l’univers) fait plus de 90 milliards (j’insiste, 90 mille millions !) d’années-lumière de diamètre, et compte entre 100 et 200 milliards de galaxies !

On s’arrête là ?

Oui.

Récapitulatif

Diamètres

Pour rappel, voici les diamètres réels en km et leur équivalent « promenade » en mm, multipliés par un facteur 0,000178 (pour passer directement en mm) :

• Soleil | 1 392 000 km | 248 mm (ballon de Basket)
• Mercure | 4 878 km | 0,8 mm
• Vénus | 12 104 km | 2,1 mm
• Terre | 12 756 km | 2,3 mm
  • Lune | 3 474 km | 0,6 mm
• Mars | 6 780 km | 1,2 mm
• Jupiter | 142 984 km | 25 mm
• Saturne | 120 536 km | 21,4 mm
• Uranus | 51 118 km | 9,1 mm
• Neptune | 49 528 km | 8,7 mm
• Pluton | 2 310 km | 0,4 mm

Sur cette image, de haut en bas et de gauche à droite, tailles comparées du Soleil, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune, la Terre, Vénus, Mars et Mercure.

Distances

Distances moyennes au Soleil en km et leur équivalent « promenade » en m :

• Mercure | 57 909 176 km | 10,3m
• Vénus | 108 208 930 km | 19,2m
• Terre | 149 597 887 km | 26,7m
  • Lune (distance de la Terre) | 384 000 km | 7cm
• Mars | 227 936 637 km | 40,6m
• Ceinture d’astéroïdes | entre 300 Mkm et 500 Mkm | 55m et 90m
• Jupiter | 778 412 027 km | 138,5m
• Saturne | 1 421 179 772 km | 253m
• Uranus | 2 876 679 082 km | 512m
• Neptune | 4 503 443 661 km | 801m
• Pluton | 5 906 450 638 km | 1050m

Bonus

PDF à imprimer

Si, en balade, vous ne parvenez pas à imprimer ces chiffres sur votre cortex cérébral, vous pouvez le faire sur papier en utilisant ce PDF.

A savoir

Ah oui, au cas où vous ne l’aviez pas remarqué, vous pouvez cliquer sur la plupart des images présentes sur cette page afin de les agrandir (dans un nouvel onglet).

Comparaison de tailles (image)

Voici une image reprenant les tailles comparées des planètes et de différentes étoiles (en anglais)…

Comparaison de tailles (première vidéo)

Et voici à peu près la même chose en vidéo (en anglais également)…

Comme il est montré dans cette vidéo, pour faire le tour de l’étoile VY Canis Majoris dans un avion imaginaire volant à 900 km/h, et sans escale, il vous faudrait à peu près… 1100 ans !

Ainsi que l’indique l’image qui précédait, nous avons, depuis cette vidéo, détecté des étoiles encore plus grandes que VY Canis Majoris (même si cela reste très théorique, tant il est difficile de déterminer les tailles exactes de ces astres).

Comparaison de tailles (seconde vidéo)

Voici, pour la route, une autre vidéo sur le même principe. Cela débute par le couple Terre-Lune et se termine par les super-géantes rouges Bételgeuse et le monstre NML Cygni. Entre les deux, vous verrez apparaître les planètes ainsi que la planète naine Pluton et le Soleil (je vous laisse les reconnaître). Bon voyage…