ONDES ET INSTABILITÉS BASSE-FRÉQUENCE
DANS UN PLASMA GYROTROPE
Système Solaire
Présentation
Notre Système Solaire se compose d’une étoile, le Soleil, autour de laquelle gravitent neuf planètes, Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune et Pluton, de la plus proche à la plus éloignée. Notre Système Solaire inclut également les satellites de ces planètes, des populations d’astéro¨ıdes et de comètes et le milieu interplanétaire, composé de gaz (neutre et ionisé), de poussières et de rayons cosmiques. La plupart de ces corps gravitent autour du Soleil dans son plan équatorial. Notre Système Solaire constitue un environnement extrˆemement complexe et varié, dont l’observation et la compréhension connaissent des progès considérables depuis l’avènement de l’ère spatiale. Fig. 1.1 – Représentation (hors échelle) des planètes de notre Système Solaire. Les planètes de notre Système Solaire peuvent ˆetre regroupées en trois grandes familles, suivant leurs caractéristiques physiques : les planètes telluriques Mercure, Vénus, la Terre et Mars. Elles ont toutes une surface compacte et solide, fortement cratérisée. Ces planètes possèdent peu de satellites et pas d’anneaux. Vénus, la Terre et, dans une moindre mesure, Mars ont une atmosphère ; Mercure, quant à elle, en est pratiquement dépourvue. Leur densité est relativement élevée. les planètes géantes Jupiter et Saturne, les planètes gazeuses, et Uranus et Neptune, les planètes glacées, possèdent une atmosphère épaisse, de nombreux satellites et des anneaux. Leur densité est faible. les transneptuniens Pluton est le représentant le mieux connu de ces corps qui orbitent au-delà de l’orbite de Neptune. Les propriétés de Pluton sont sans doute plus proches de celles des planètes telluriques. Cette classification s’explique à partir de l’évolution du Système Solaire et de la formation des planètes. L’origine du Soleil et des planètes est l’effondrement gravitationnel d’un nuage de gaz et de poussières, qui donne naissance au Soleil et crée un disque d’accrétion. Ce disque est stratifié chimiquement, en conséquence des différences de température régnant dans le système. En effet, à grande distance du Soleil, au niveau de l’orbite actuel de Jupiter, la température est suffisamment basse pour que les éléments volatils (comme l’hydrogène et l’hélium) se condensent et, encore à plus grande distance, pour que des glaces d’eau, de méthane ou d’ammoniac se forment. Plus proche de l’étoile, du fait des températures plus élevées, les éléments volatils se subliment et seuls des éléments réfractaires (à base de silicates, de carbone ou d’oxyde de fer) peuvent exister. L’accrétion répétée des petits corps présents dans le disque forment les planètes telluriques et les noyaux des planètes géantes, et l’attraction gravitationnelle permet aux noyaux des planètes géantes de constituer leur atmosphère gazeuse. Une fois le Soleil entré dans sa phase Ttauri, un fort vent stellaire balaye ce qui reste de la composante gazeuse dans le système. Depuis ces dernières années, de nombreux systèmes extra-solaires ont été mis en évidence. Les exoplanètes découvertes se comptent par dizaines, ouvrant la voie à un nouveau champ d’investigation et à de nouvelles perspectives quant à l’étude comparative des systèmes planétaires et la compréhension de notre Système Solaire.
Champs magnétiques planétaires
Parmi les planètes du Système Solaire, Mercure, la Terre et les planètes géantes possèdent toutes un champ magnétique propre (intrinsèque). L’origine de ces champs magnétiques constitue un vaste sujet d’étude en physique planétaire. La principale interprétation à l’heure actuelle de la présence de ces champs magnétiques repose sur l’effet dynamo. Par cet effet, les mouvements non-uniformes d’un milieu conducteur génèrent des courants électriques dont les champs magnétiques associés renforcent le champ original, à condition qu’un tel champ existe (dont la source proviendrait du champ magnétique du nuage interstellaire à l’origine du Système Solaire). Pour que cet effet puisse ˆetre mis en oeuvre à l’intérieur des planètes, il faut donc nécessairement que ces dernières possèdent un fluide conducteur en mouvement et une source d’énergie pour entretenir le mouvement (Stevenson [1983], Hughes [1983]) : – La conductivité du milieu est due à la présence de fer (sous forme d’alliage) fluide dans les noyaux de la Terre et de Mercure, et à la métallisation induite par de fortes pressions de l’hydrogène (Jupiter, Saturne) ou de l’eau (Neptune, Uranus) en profondeur dans l’atmosphère des planètes géantes. – Le fluide est en mouvement sous l’action combinée de cellules convectives et de la rotation planétaire. – La source d’énergie qui entretient les mouvements convectifs est due soit à la radioactivité naturelle de l’uranium, du plutonium et du plomb dans les noyaux des planètes telluriques, soit à la libération d’énergie gravitationnelle par contraction dans le cas des planètes géantes. La connaissance de l’origine du champ magnétique des planètes permet de remonter à l’histoire et à l’évolution de ces dernières, mais également à leur structure interne. Par ailleurs, le champ magnétique des planètes subit des variations importantes sur de longues échelles temporelles (retournement, variations séculaires Connerney et Acuna [1982], Russell et al. [2001a]), ainsi que spatialement (anomalies magnétiques de surface). Au champ magnétique d’origine interne s’ajoute un champ d’origine externe, dont les contributions proviennent de l’environnement plasma et champs électromagnétiques planétaires
Remerciements |
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