Par Kimberly Turtenwald, mis à jour le 24 mars 2022
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Alors que la plupart des gens savent que les planètes du système solaire terrestre voyagent sur des orbites qui produisent des jours, des années et des saisons, rares sont ceux qui comprennent les forces qui les maintiennent liées au Soleil. Deux forces fondamentales :la gravité et l'inertie - travaillent en tandem pour maintenir le mouvement planétaire.
La gravité est la force dominante qui régit les orbites planétaires. Chaque planète exerce sa propre attraction gravitationnelle, déterminée par sa masse et sa vitesse, mais la gravité du Soleil établit la dynamique orbitale globale. L’attraction du Soleil est suffisamment forte pour attirer les planètes, mais suffisamment faible pour les empêcher de tourner vers l’intérieur. Cet équilibre reflète l’influence de la Terre sur la Lune et les satellites artificiels. La gravité comparativement plus faible des planètes contribue également à les empêcher de tomber vers le Soleil.
La force gravitationnelle s'exprime comme suit :
F =G m1 m2 / r 2
Tiens, m 1 et m 2 sont les masses des deux corps en interaction, G est la constante gravitationnelle universelle, et r est la distance qui les sépare. L'équation montre que des masses plus grandes augmentent la force, tandis que des distances plus grandes la diminuent. Si les planètes étaient plus grandes, l’attraction Soleil-planète serait plus forte, modifiant leurs orbites. De même, la distance est un facteur clé dans l'établissement des trajectoires orbitales.
L'inertie, la loi physique selon laquelle les objets en mouvement ont tendance à rester en mouvement, joue également un rôle crucial. Selon Eric Christian de la NASA, le système solaire s'est formé à partir d'un nuage de gaz en rotation qui a mis les planètes en mouvement dès leur création. Une fois en mouvement, les planètes le restent en raison de leur inertie, maintenant une vitesse orbitale constante.
La gravité et l'inertie coopèrent pour créer des orbites stables. Alors que la gravité attire le Soleil et les planètes l’une vers l’autre, l’inertie résiste aux changements de vitesse, les maintenant ainsi en ligne droite. L'interaction de ces forces donne lieu aux orbites elliptiques familières :un compromis entre l'attraction du Soleil et l'inertie des planètes.
La vitesse d’une planète influence considérablement la forme de son orbite. Pour rester en orbite plutôt que de tomber sur le Soleil, une planète doit se déplacer suffisamment vite pour maintenir une distance spécifique. Des vitesses plus élevées éloignent une planète du Soleil, et des vitesses trop élevées peuvent allonger l’orbite, la rendant plus elliptique. Néanmoins, aucune planète de notre système solaire ne se déplace assez vite pour échapper à l’emprise gravitationnelle du Soleil.