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Mouvements et interactions dans le système solaire Cours

Le système solaire est composé du Soleil et des astres qui lui tournent autour, sous l'effet de l'attraction gravitationnelle et aussi de leur vitesse. Les différents mouvements relatifs au système Soleil − Terre − Lune définissent les divisions du calendrier et expliquent les phénomènes d'éclipse.

I

Description du système solaire

A

Le Soleil, les planètes et les satellites

Le Soleil est une des nombreuses étoiles de notre galaxie.

Étoile

Une étoile est une boule de gaz dont la température est tellement intense qu'elle émet de la lumière.

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Le Soleil, l'étoile la plus proche de la Terre

Wikimedia Commons

De par sa masse très importante, le Soleil retient plusieurs astres (planètes, astéroïdes, comètes, etc.) en mouvement circulaire autour de lui. On appelle "système solaire" l'ensemble ainsi constitué.

Système solaire

Le système solaire est l'ensemble constitué par le Soleil et les astres (planètes, astéroïdes, comètes, etc.) qui lui tournent autour.

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Les planètes du système solaire

Le système solaire compte huit planètes, de la plus proche du Soleil à la plus éloignée : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. De la même manière que le Soleil retient les planètes autour de lui, les planètes peuvent retenir des corps plus petits autour d'elles, il s'agit de leurs satellites.

Satellite

Un satellite est un corps qui tourne autour d'une planète.

La Terre compte un satellite naturel, la Lune, et plusieurs satellites dits artificiels, envoyés par l'Homme.

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Satellites artificiels autour de la Terre
B

Le mouvement des planètes

Orbite

Une orbite est la trajectoire que suit une planète autour du Soleil ou un satellite autour d'une planète.

Les orbites de la Terre et de Mars sont quasiment circulaires :

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Orbites de la Terre et de Mars

Autour du Soleil, les planètes décrivent des orbites plus ou moins circulaires à une vitesse quasiment constante. En simplifiant, on peut dire que leur mouvement est circulaire et uniforme.

La plupart des planètes ont aussi un mouvement de rotation uniforme sur elles-mêmes.

La Terre boucle son orbite autour du Soleil en 1 an tout en tournant sur elle-même en 1 jour.

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Mouvements de la Terre autour du Soleil

C

Les interactions dans le système solaire

Les planètes tournent autour du Soleil et les satellites autour des planètes du fait de leur vitesse et de l'attraction gravitationnelle qui s'exercent entre ces astres. Pour que leur mouvement soit circulaire et uniforme, ces deux facteurs doivent, en quelque sorte, se compenser. En effet :

  • Si la vitesse de la planète ou du satellite est trop faible ou si l'attraction gravitationnelle entre les deux astres est trop importante, la planète ou le satellite s'écraserait sur l'astre qui l'attire.
  • Si la vitesse de la planète ou du satellite est trop importante ou si l'attraction gravitationnelle entre les deux astres est trop faible, la planète ou le satellite s'échapperait de l'attraction de l'astre qui l'attire.

Le mouvement d'un satellite lancé au-dessus de la Terre dépend de sa vitesse :

  • Si sa vitesse est nulle, le satellite chute verticalement sur Terre. (1)
  • Si sa vitesse est trop faible, le satellite chute sur Terre selon une trajectoire curviligne. (2)
  • Si sa vitesse est lancée avec une vitesse initiale suffisante, appelée vitesse de satellisation, il se met en orbite autour de la Terre. La valeur de la vitesse de satellisation dépend de l'altitude du point d'injection du satellite. (3)
  • Si sa vitesse est supérieure à la vitesse de libération, le satellite échappe à l'attraction terrestre. (4)
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Influence de la vitesse sur le mouvement d'un satellite

II

Le système Soleil − Terre − Lune

A

Les mouvements de la Terre et de la Lune et les divisions du calendrier

Les durées des différents mouvements de la Terre autour du Soleil et de la Lune autour de la Terre sont utilisées comme référence pour les différentes divisions du calendrier.

  • La Terre tourne autour du Soleil, selon un mouvement circulaire et uniforme, à une vitesse d'environ 30 km/s. La durée de ce tour, environ 365,25 jours, définit l'année terrienne.
  • En même temps, la Terre tourne sur elle-même, autour de l'axe de ses pôles, selon un mouvement de rotation uniforme en environ 24 h, ce qui définit le jour terrien.
  • La Lune est en mouvement circulaire et uniforme autour de la Terre, à une vitesse d'environ 1000 m/s. La durée de ce tour (environ 29 jours) correspond à peu près à la durée d'un mois.
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Définition d'un jour et d'une année terrestres

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Mouvement de la Lune

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Orbites de la Terre et de la Lune

B

Les deux faces de la Lune

À l'instar de la Terre, la Lune tourne sur elle-même, mais ce mouvement est synchronisé avec son mouvement circulaire autour de la Terre, ce qui fait que depuis la Terre on voit toujours la même face de la Lune.

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Face visible de la Lune

Wikimedia Commons

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Face "cachée" de la Lune

Wikimedia Commons

C

Les éclipses

Lorsque le Soleil, la Terre et la Lune sont alignés, le phénomène d'éclipse peut se produire.

  • Lors d'une éclipse de Soleil, une partie de la Terre est dans l'ombre de la Lune.
  • Lors d'une éclipse de Lune, la Lune est dans l'ombre de la Terre.
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Éclipse totale de Soleil

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Éclipse de Lune

La Lune n'étant pas toujours éclairée de la même façon par le Soleil, un même point de la Terre ne la voit pas de la même façon, on parle des différentes phases de la Lune.

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Les phases de la Lune