Robert Mochkovitch au tableau ! Diffusé le

Toutes rondes les planètes ?

Toutes les planètes sont-elles rondes ? L'astrophysicien Robert Mochkovitch se livre à l'exercice du tableau blanc et nous éclaire sur les mystères de la forme des objets célestes...

Un épisode de la série "Au tableau Robert Mochkovitch !".

Réalisation : Roland Cros

Production : Universcience

Année de production : 2010

Durée : 7min17

Accessibilité : sous-titres français

Toutes rondes les planètes ?

AU TABLEAU ! Robert Mochkovitch

On va se demander aujourd'hui si tous les objets du ciel sont bien ronds. Le Soleil est rond, la Terre est bien ronde, mais est-ce que c'est vrai pour tous les autres objets qu'on trouve dans le système solaire ? Toutes les planètes, tous les satellites des planètes et les astéroïdes ? Alors si on s'intéresse à la Terre, la plus haute montagne de la Terre c'est l'Everest. L'Everest c'est un tout petit défaut à la surface de la Terre : 1/750e du rayon terrestre. C'est-à-dire que l'Everest nous apparaît comme une montagne très impressionnante mais à l'échelle de la Terre, c'est une minuscule – un minuscule petit grain de poussière posé à la surface. Alors voilà. Quelle est la plus haute montagne possible sur une planète ? Est-ce que c'est une question intéressante ? Est-ce que c'est une question à laquelle on peut répondre ? On va essayer d'imaginer une planète. Voilà la surface de la planète. Puis une montagne. La montagne a un certain poids. Elle pèse sur la surface et les roches à la base de la montagne ont une certaine résistance. Si la montagne est trop lourde, la montagne va s'affaisser. Et donc, il y a une hauteur maximale pour une montagne, sur une planète. Et cette hauteur maximale dépend du poids de la montagne et le poids de la montagne dépend de la gravité qui règne à la surface de la planète. Et vous savez que la gravité dépend de la taille de la planète. Les grandes planètes ont une grande gravité, les petits objets, les petites planètes ou les petits satellites ont une plus petite gravité. Par exemple, la gravité de la Lune est 1/6e de la gravité terrestre. Ça veut dire que si je me promène sur la Lune, je vais peser entre 13 et 14 kg. Je vous laisse le soin d'estimer mon poids sur Terre. Donc, si la gravité est forte, la montagne pèse lourd, elle risque de s'affaisser. Si la gravité est faible, la montagne est plus légère et elle va peut-être pouvoir être portée par la planète. Donc voilà. On peut essayer de faire ce petit raisonnement : le rayon de la planète, s'il augmente, s'il est grand, alors la gravité à la surface de la planète (la gravité on la dess – on la représente parfois par un petit vecteur comme ça et on note « g »). Si le rayon augmente, la gravité augmente mais la hauteur maximale possible pour la planète va diminuer. On peut imaginer que j'ai une cert... – un bouton, un potentiomètre qui me permettrait de régler la gravité sur cette planète imaginaire. Voilà une situation de départ. Et puis imaginons que j'augmente la gravité, eh bien la plan... – le sol, la base de la planète ne pourra plus supporter la montagne et la planète – pardon, la montagne, va s'affaisser, si la gravité augmente, on va avoir ça. Et puis si je tourne encore mon bouton et j'augmente encore la gravité, eh bien la montagne va continuer à descendre parce qu'elle sera trop lourde pour que les roches à la base la supportent. Et on aura quelque chose comme ça. C'est donc ce que je disais, si le rayon de la planète augmente, sa gravité augmente. La gravité augmente à peu près proportionnellement au rayon de la planète et du coup, la hauteur maximale de la planète va – la montagne, va diminuer. À l'inverse, si le rayon diminue ou est petit, la gravité est petite et la hauteur maximale possible augmente. Et donc on en arrive à une situation intéressante : plus la planète est petite, plus la hauteur maximale permise pour une montagne va être grande. Et du coup, essayons d'imaginer une petite planète ou un petit astéroïde. J'imagine une situation de départ où cet objet est rond. Mais en fait il peut supporter des montagnes qui pourront peut-être être presque aussi hautes que le rayon de la planète elle-même. On peut essayer de dessiner quelque chose comme ça : des énormes montagnes qui ne sont plus du tout comme l'Everest que j'imaginais au début sur la Terre, un tout petit défaut représent... – représentant 1/750e du rayon, mais au contraire, des énormes montagnes dont la hauteur s'apparente au rayon même de la planète. Et du coup, quelle sera la forme de la planète ? Elle sera plus du tout ronde, ça fera quelque chose comme ça. Et donc on avait imaginé déjà il y a bien longtemps, et on savait par le calcul que les petits objets ne pouvaient pas être ronds, n'avaient pas de raison d'être ronds, qu'il fallait que l'objet ait une certaine taille pour que finalement les montagnes qu'il supporte soient suffisamment petites pour qu'on puisse le considérer comme rond. Et on place cette limite à environ 1000 km pour le diamètre de l'objet. On a maintenant quelques images de l'astéroïde le plus gros, qui s'appelle Cérès et qui a justement 1000 km de diamètre. Il est à peu près rond. Le deuxième astéroïde le plus gros qui s'appelle – le premier s'appelle Cérès, le second s'appelle Pallas, il a un diamètre de 500 km. On voit déjà, sur des images qui ont été prises par le télescope spatial qu'il est un peu déformé. Il n'est pas parfaitement rond et on a aussi, on dispose maintenant de quelques photos d'astéroïdes. Vous savez, les astéroïdes ce sont ces petits objets qui se promènent entre Mars et Jupiter, ils font quelques dizaines de kilomètres, certains sont même plus petits, et on a comme ça des images très précises, prises de très, très près par des sondes qui, en général, allaient vers Jupiter et qui donc, sur leur chemin vers Jupiter ont traversé la ceinture des astéroïdes, ont pris quelques images. Et on a donc des images d'astéroïdes avec des formes très bizarres, des pommes de terre aux formes curieuses, parfois même très curieuses. Des choses comme ça. Très déformées par rapport à une situation sphérique. Alors on s'était rendu compte de ça même avant les missions spatiales, avant les images prises par le space telescope parce que quand on observe un astéroïde depuis la Terre, avec un télescope qui n'est pas aussi puissant que le space telescope, on voit juste un point lumineux. Le télescope n'est pas assez puissant pour nous donner une image et nous permettre de voir une forme détaillée. L'objet est beaucoup trop petit. Par contre, ces objets, par rapport à la Terre, tournent, ont des déplac – tournent autour du Soleil mais tournent aussi sur eux-mêmes et donc si vous imaginez que vous observez un objet qui n'est pas du tout rond, qui serait très allongé par exemple comme ce feutre, eh bien il présente à l'observateur, parfois une grande surface, parfois une petite surface. Et on avait mesuré depuis la Terre, l'éclat d'astéroïdes au cours du temps, et pour certains d'entre eux, on avait des choses comme ça, variables, qu'on a interprétées comme étant dues au fait que l'objet qu'on observait n'était pas rond, qu'il tournait sur lui-même en nous présentant tantôt une grande surface, tantôt une petite surface. Et vous voyez donc comment une idée à la fois théorique, qu'on avait pu vérifier indirectement par l'observation il y a déjà plusieurs dizaines d'années est aujourd'hui confirmée par des images directes obtenues par des sondes qui voyagent au voisinage même des astéroïdes, ou par le télescope spatial, dont la résolution nous permet d'obtenir des images des plus gros astéroïdes.

Réalisation : Roland Cros

Production : Universcience

Année de production : 2010

Durée : 7min17

Accessibilité : sous-titres français