Le Système solaire
Pourquoi les planètes sont-elles rondes ?
Les petits astéroïdes ont des formes de patates, les planètes sont des boules. Ce n’est pas un hasard.
Toute la matière d’une planète s’attire vers son centre. C’est la gravité, la même force qui fait tomber ta balle quand tu la lâches.
Quand une planète est assez grosse, cette attraction devient si forte qu’elle tire tout vers le milieu, de tous les côtés à la fois. Les bosses trop grosses s’écrasent, les creux se remplissent. Et la seule forme où tout est à la même distance du centre, c’est… une boule !
Les petits cailloux de l’espace, eux, n’ont pas assez de gravité. C’est pour ça qu’ils ont souvent une forme de patate.
Une planète se forme à partir de poussières et de roches qui s’agglutinent. Plus elle grossit, plus sa gravité devient forte. Chaque morceau de matière tire sur tous les autres, vers le centre.
Quand un objet dépasse quelques centaines de kilomètres de diamètre, sa gravité est assez puissante pour vaincre la rigidité de la roche. Les montagnes trop hautes s’affaissent, la matière se répartit. La forme qui met toute la matière le plus près possible du centre, c’est la sphère. Les petits corps, comme Phobos, une lune de Mars de 22 km, restent irréguliers.
Mais les planètes ne sont pas des boules parfaites ! En tournant sur elles-mêmes, elles s’aplatissent un peu aux pôles et gonflent à l’équateur. Jupiter, qui fait un tour en moins de 10 heures, est nettement aplatie : près de 7 % plus large à l’équateur que d’un pôle à l’autre.
La forme des planètes résulte d’une compétition entre la gravité, qui attire chaque élément de matière vers le centre de masse, et la résistance mécanique des matériaux. Pour un petit corps, la rigidité de la roche ou de la glace suffit à maintenir une forme irrégulière. Au-delà d’une certaine masse, la gravité l’emporte : la matière flue, sur des temps géologiques, jusqu’à adopter une configuration d’équilibre hydrostatique, celle qui minimise l’énergie potentielle gravitationnelle, donc une sphère.
Le seuil dépend de la composition : de l’ordre de 400 km de diamètre pour les corps glacés, plus proche de 600 km pour les corps rocheux. Mimas, lune de Saturne de 396 km, est presque sphérique ; Hygie, dans la ceinture d’astéroïdes, pourrait atteindre l’équilibre hydrostatique. Ce critère est d’ailleurs inscrit dans la définition de planète adoptée par l’Union astronomique internationale en 2006, la même qui a reclassé Pluton parmi les planètes naines.
La rotation déforme la sphère en ellipsoïde aplati. L’aplatissement de Jupiter atteint environ 6,5 %, celui de Saturne près de 10 %, contre 0,3 % pour la Terre, dont le rayon équatorial dépasse le rayon polaire d’environ 21 km. Newton avait prédit cet aplatissement terrestre, confirmé au XVIIIᵉ siècle par les expéditions géodésiques françaises en Laponie et au Pérou.
Ramenés à l’échelle, les reliefs sont dérisoires : l’Everest ne représente que 0,07 % du diamètre terrestre. Les planètes sont donc, à la rotation près, d’une rondeur remarquable.
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