Satellite naturel -Natural satellite

Charon (à gauche) est un satellite naturel de Pluton (à droite), en orbite autour d'un point

L'animation de la révolution de Charon en orbite autour de Pluton en tant que satellite naturel

Un satellite naturel est, dans l'usage le plus courant, un corps astronomique qui orbite autour d'une planète , d'une planète naine ou d'un petit corps du système solaire (ou parfois d'un autre satellite naturel). Les satellites naturels sont souvent appelés familièrement lunes , une dérivation de la Lune de la Terre .

Dans le système solaire , il existe six systèmes de satellites planétaires contenant au total 209 satellites naturels connus. Sept objets communément considérés comme des planètes naines par les astronomes sont également connus pour avoir des satellites naturels : Orcus , Pluton , Haumea , Quaoar , Makemake , Gonggong et Eris . En novembre 2021, il y avait 442 autres planètes mineures connues pour avoir des satellites naturels .

Une planète a généralement au moins environ 10 000 fois la masse de tous les satellites naturels qui l'orbitent, avec un diamètre beaucoup plus grand. Le système Terre-Lune est une exception unique dans le système solaire ; à 3 474 kilomètres (2 158 miles) de diamètre, la Lune mesure 0,273 fois le diamètre de la Terre et environ 1 ⁄ 80 de sa masse. Les prochains rapports les plus importants sont le système Neptune - Triton à 0,055 (avec un rapport de masse d'environ 1 à 5000), le système Saturne - Titan à 0,044 (avec le deuxième rapport de masse à côté du système Terre-Lune, 1 à 4250), le système Jupiter – Ganymède à 0,038 et le système Uranus – Titania à 0,031. Pour la catégorie des planètes naines , Charon a le plus grand ratio, soit 0,52 le diamètre et 12,2 % la masse de Pluton .

Terminologie

Le premier satellite naturel connu était la Lune , mais elle était considérée comme une "planète" jusqu'à l'introduction par Copernic du De revolutionibus orbium coelestium en 1543. Jusqu'à la découverte des satellites galiléens en 1610, il n'y avait aucune possibilité de se référer à de tels objets comme une classe. . Galileo a choisi de se référer à ses découvertes comme Planetæ («planètes»), mais les découvreurs ultérieurs ont choisi d'autres termes pour les distinguer des objets sur lesquels ils tournaient.

Le premier à utiliser le terme satellite pour décrire les corps en orbite fut l'astronome allemand Johannes Kepler dans sa brochure Narratio de Observatis a se quatuor Iouis satellitibus erronibus ("Narration About Four Satellites of Jupiter Observed") en 1610. Il dérivait le terme du latin mot satelles , signifiant "gardien", "accompagnateur", ou "compagnon", car les satellites accompagnaient leur planète primaire dans leur voyage à travers les cieux.

Le terme satellite est ainsi devenu le terme normal pour désigner un objet en orbite autour d'une planète, car il évitait l'ambiguïté de "lune". En 1957, cependant, le lancement de l'objet artificiel Spoutnik créa le besoin d'une nouvelle terminologie . Les termes satellite artificiel et lune artificielle ont été très rapidement abandonnés au profit du satellite plus simple et, par conséquent, le terme est devenu principalement lié aux objets artificiels volant dans l'espace.

En raison de ce changement de sens, le terme lune , qui avait continué à être utilisé dans un sens générique dans les ouvrages de vulgarisation scientifique et dans la fiction, a retrouvé une respectabilité et est désormais utilisé de manière interchangeable avec satellite naturel , même dans des articles scientifiques. Lorsqu'il faut éviter à la fois l'ambiguïté de la confusion avec le satellite naturel de la Terre la Lune et les satellites naturels des autres planètes d'une part, et les satellites artificiels d'autre part, le terme satellite naturel (employant "naturel" dans un sens opposé à "artificiel") est utilisé. Pour éviter davantage d'ambiguïté, la convention consiste à mettre en majuscule le mot Lune lorsqu'il se réfère au satellite naturel de la Terre (un nom propre ), mais pas lorsqu'il se réfère à d'autres satellites naturels ( noms communs ).

De nombreux auteurs définissent « satellite » ou « satellite naturel » comme étant en orbite autour d'une planète ou d'une planète mineure, synonyme de « lune » - par une telle définition, tous les satellites naturels sont des lunes, mais la Terre et les autres planètes ne sont pas des satellites. Quelques auteurs récents définissent la "lune" comme "un satellite d'une planète ou d'une planète mineure", et la "planète" comme "un satellite d'une étoile" - ces auteurs considèrent la Terre comme un "satellite naturel du Soleil".

Définition d'une lune

Comparaison de taille de la Terre et de la Lune

Il n'y a pas de limite inférieure établie sur ce qui est considéré comme une "lune". Chaque corps céleste naturel avec une orbite identifiée autour d'une planète du système solaire , certains aussi petits qu'un kilomètre de diamètre, a été considéré comme une lune, bien que des objets d'un dixième de cette taille dans les anneaux de Saturne, qui n'ont pas été directement observés, aient été appelés les lunes . Les petites lunes astéroïdes (satellites naturels des astéroïdes), comme Dactyl , ont également été appelées lunes.

La limite supérieure est également vague. Deux corps en orbite sont parfois décrits comme une double planète plutôt que primaire et satellite. Les astéroïdes tels que 90 Antiope sont considérés comme des astéroïdes doubles, mais ils n'ont pas forcé une définition claire de ce qui constitue une lune. Certains auteurs considèrent le système Pluton-Charon comme une planète double (naine). La ligne de démarcation la plus courante sur ce qui est considéré comme une lune repose sur la question de savoir si le barycentre est sous la surface du corps plus grand, bien que cela soit quelque peu arbitraire, car cela dépend de la distance ainsi que de la masse relative.

Origine et caractéristiques orbitales

On pense généralement que les satellites naturels en orbite relativement près de la planète sur des orbites circulaires progrades et non inclinées ( satellites réguliers ) ont été formés à partir de la même région d'effondrement du disque protoplanétaire qui a créé son primaire. En revanche, les satellites irréguliers (orbitent généralement sur des orbites distantes, inclinées , excentriques et/ou rétrogrades ) sont considérés comme des astéroïdes capturés éventuellement encore fragmentés par des collisions. La plupart des principaux satellites naturels du système solaire ont des orbites régulières, tandis que la plupart des petits satellites naturels ont des orbites irrégulières. La Lune et peut-être Charon sont des exceptions parmi les grands corps en ce sens qu'on pense qu'ils proviennent de la collision de deux grands objets proto-planétaires (voir l' hypothèse de l'impact géant ). On prévoit que le matériau qui aurait été placé en orbite autour du corps central s'est reconstitué pour former un ou plusieurs satellites naturels en orbite. Contrairement aux corps de taille planétaire, on pense que les lunes d'astéroïdes se forment généralement par ce processus. Triton est une autre exception ; bien que grande et sur une orbite circulaire fermée, son mouvement est rétrograde et on pense qu'il s'agit d'une planète naine capturée .

Satellites temporaires

La capture d'un astéroïde à partir d'une orbite héliocentrique n'est pas toujours définitive. Selon les simulations, les satellites temporaires devraient être un phénomène courant. Les seuls exemples observés sont 1991 VG , 2006 RH 120 , 2020 CD 3 .

2006 RH 120 était un satellite temporaire de la Terre pendant neuf mois en 2006 et 2007.

Verrouillage des marées

La plupart des lunes régulières (satellites naturels suivant des orbites relativement proches et progrades avec une faible inclinaison orbitale et excentricité) du système solaire sont verrouillées par marée sur leurs primaires respectives, ce qui signifie que le même côté du satellite naturel fait toujours face à sa planète. Ce phénomène se produit par une perte d'énergie due aux forces de marée soulevées par la planète, ralentissant la rotation du satellite jusqu'à ce qu'elle soit négligeable. La seule exception connue est Hyperion , le satellite naturel de Saturne , qui tourne de façon chaotique en raison de l'influence gravitationnelle de Titan .

En revanche, les satellites naturels extérieurs des planètes géantes (satellites irréguliers) sont trop éloignés pour être verrouillés. Par exemple, Himalia de Jupiter , Phoebe de Saturne et Néréide de Neptune ont des périodes de rotation de l'ordre de dix heures, alors que leurs périodes orbitales sont de centaines de jours.

Satellites de satellites

Vue d'artiste des bagues proposées par Rhea

Aucune "lune de lunes" ou sous-satellites (satellites naturels qui orbitent autour d'un satellite naturel d'une planète) n'est actuellement connue. Dans la plupart des cas, les effets de marée de la planète rendraient un tel système instable.

Cependant, les calculs effectués après la détection en 2008 d'un éventuel système d'anneaux autour de Rhea , la lune de Saturne, indiquent que les satellites en orbite autour de Rhea pourraient avoir des orbites stables. De plus, on pense que les anneaux suspects sont étroits, un phénomène normalement associé aux lunes de berger . Cependant, les images ciblées prises par le vaisseau spatial Cassini n'ont pas réussi à détecter les anneaux autour de Rhea.

Il a également été proposé que la lune de Saturne Iapetus ait eu un satellite dans le passé; c'est l'une des nombreuses hypothèses avancées pour expliquer sa dorsale équatoriale .

L'analyse de la courbe de lumière suggère que le satellite irrégulier de Saturne, Kiviuq , est extrêmement allongé et qu'il s'agit probablement d'une lune binaire de contact ou même d'une lune binaire.

Satellites troyens

Deux satellites naturels sont connus pour avoir de petits compagnons à leurs points de Lagrange L ₄ et L ₅ , soixante degrés devant et derrière le corps sur son orbite. Ces compagnons sont appelés lunes troyennes , car leurs orbites sont analogues aux astéroïdes troyens de Jupiter . Les lunes troyennes sont Telesto et Calypso , qui sont respectivement les compagnons principaux et suivants de la lune saturnienne Téthys ; et Hélène et Polydeuces , les compagnons principaux et suivants de la lune saturnienne Dioné .

Satellites astéroïdes

La découverte du satellite naturel Dactyl de 243 Ida au début des années 1990 a confirmé que certains astéroïdes ont des satellites naturels ; en effet, 87 Sylvia en a deux. Certains, comme 90 Antiope , sont des astéroïdes doubles avec deux composants de taille comparable.

Forme

Les masses relatives des satellites naturels du système solaire . Mimas , Encelade et Miranda sont trop petits pour être visibles à cette échelle. Tous les satellites naturels de forme irrégulière, même additionnés, seraient également trop petits pour être visibles.

Protée , la lune de Neptune, est le plus grand satellite naturel de forme irrégulière ; les formes de la lune Dysnomia d'Eris et de la lune Vanth d'Orcus sont inconnues. Tous les autres satellites naturels connus qui ont au moins la taille de Miranda d'Uranus se sont transformés en ellipsoïdes arrondis en équilibre hydrostatique , c'est-à-dire sont des "satellites ronds/arrondis" et sont parfois classés comme des lunes de masse planétaire . (La densité de Dysnomia est connue pour être suffisamment élevée pour qu'il s'agisse probablement d'un ellipsoïde solide également.) direction de leurs primaires (leurs planètes) que dans la direction de leur mouvement. La lune Mimas de Saturne , par exemple, a un grand axe 9% plus grand que son axe polaire et 5% plus grand que son autre axe équatorial. Methon , une autre des lunes de Saturne, ne mesure qu'environ 3 km de diamètre et a visiblement la forme d'un œuf . L'effet est plus faible sur les plus grands satellites naturels, où leur propre gravité est plus grande par rapport aux effets de la distorsion des marées, en particulier ceux qui orbitent autour de planètes moins massives ou, comme dans le cas de la Lune, à de plus grandes distances.

Activité géologique

Sur les vingt satellites naturels connus du système solaire qui sont suffisamment grands pour être gravitationnellement arrondis, plusieurs restent géologiquement actifs aujourd'hui. Io est le corps le plus volcaniquement actif du système solaire, tandis qu'Europe , Encelade , Titan et Triton présentent des preuves d'activité tectonique et de cryovolcanisme en cours . Dans les trois premiers cas, l'activité géologique est alimentée par le réchauffement des marées résultant d' orbites excentriques proches de leurs primaires de planètes géantes. (Ce mécanisme aurait également fonctionné sur Triton dans le passé, avant que son orbite ne soit circularisée .) De nombreux autres satellites naturels, tels que la Lune, Ganymède , Téthys et Miranda, montrent des preuves d'une activité géologique passée, résultant de sources d'énergie telles que le la désintégration de leurs radio- isotopes primordiaux , de plus grandes excentricités orbitales passées (dues dans certains cas à des résonances orbitales passées ), ou la différenciation ou le gel de leurs intérieurs. Encelade et Triton ont tous deux des caractéristiques actives ressemblant à des geysers , bien que dans le cas de Triton, le chauffage solaire semble fournir l'énergie. Titan et Triton ont des atmosphères significatives ; Titan possède également des lacs d'hydrocarbures . Aussi Io et Callisto ont des atmosphères, même si elles sont extrêmement fines. On pense que quatre des plus grands satellites naturels, Europa, Ganymède, Callisto et Titan, ont des océans souterrains d'eau liquide, tandis qu'Encelade plus petit peut avoir localisé de l'eau liquide souterraine.

Occurrence dans le système solaire

Diagramme d'Euler montrant les types de corps dans le système solaire.

Outre les planètes et les planètes naines, les objets de notre système solaire connus pour avoir des satellites naturels sont 76 dans la ceinture d'astéroïdes (cinq avec deux chacun), quatre chevaux de Troie Jupiter , 39 objets proches de la Terre (deux avec deux satellites chacun) et 14 Mars-crossers . Il existe également 84 satellites naturels connus d' objets trans-neptuniens . Quelque 150 petits corps supplémentaires ont été observés dans les anneaux de Saturne , mais seuls quelques-uns ont été suivis suffisamment longtemps pour établir des orbites. Les planètes autour d'autres étoiles sont susceptibles d'avoir également des satellites, et bien que de nombreux candidats aient été détectés à ce jour, aucun n'a encore été confirmé.

Parmi les planètes intérieures, Mercure et Vénus n'ont pas de satellites naturels ; La Terre possède un grand satellite naturel, connu sous le nom de Lune ; et Mars possède deux minuscules satellites naturels, Phobos et Deimos . Les planètes géantes possèdent de vastes systèmes de satellites naturels, dont une demi-douzaine comparable en taille à la Lune de la Terre : les quatre lunes galiléennes , Titan de Saturne et Triton de Neptune . Saturne a six autres satellites naturels de taille moyenne suffisamment massifs pour avoir atteint l'équilibre hydrostatique , et Uranus en a cinq. Il a été suggéré que certains satellites pourraient potentiellement abriter la vie .

Parmi les objets généralement acceptés par les astronomes comme étant des planètes naines, Cérès et Sedna n'ont pas de satellites naturels connus. Pluton a le satellite naturel relativement grand Charon et quatre satellites naturels plus petits ; Styx , Nix , Kerberos et Hydra . Haumea a deux satellites naturels; Orcus , Quaoar , Makemake , Gonggong et Eris en ont un chacun. Le système Pluton-Charon est inhabituel en ce que le centre de masse se situe dans un espace ouvert entre les deux, une caractéristique parfois associée à un système à double planète .

Les sept plus grands satellites naturels du système solaire (ceux de plus de 2 500 km de diamètre) sont les lunes galiléennes de Jupiter (Ganymède, Callisto , Io et Europe ), la lune de Saturne Titan, la lune de la Terre et le satellite naturel capturé par Neptune, Triton. Triton, le plus petit d'entre eux, a plus de masse que tous les petits satellites naturels réunis. De même, dans le groupe de taille suivante de neuf satellites naturels de taille moyenne, entre 1 000 km et 1 600 km de diamètre, Titania , Oberon , Rhea , Iapetus , Charon , Ariel , Umbriel , Dione et Téthys, le plus petit, Téthys, a plus de masse que tous les petits satellites naturels ensemble. Outre les satellites naturels des différentes planètes, il existe également plus de 80 satellites naturels connus des planètes naines , des planètes mineures et d'autres petits corps du système solaire . Certaines études estiment que jusqu'à 15% de tous les objets trans-neptuniens pourraient avoir des satellites.

Voici un tableau comparatif classant les satellites naturels du système solaire par diamètre. La colonne de droite comprend quelques planètes notables, des planètes naines, des astéroïdes et des objets trans-neptuniens à des fins de comparaison. Les satellites naturels des planètes portent le nom de figures mythologiques. Ceux-ci sont majoritairement grecs, à l'exception des satellites naturels uraniens , qui portent le nom de personnages shakespeariens. Les vingt satellites suffisamment massifs pour être ronds sont en gras dans le tableau ci-dessous. Les planètes et satellites mineurs pour lesquels il existe un désaccord dans la littérature sur la rondeur sont en italique dans le tableau ci-dessous.

Résumé visuel

• Les lunes du système solaire que nous avons clairement vues
• 

  Ganymède
  (lune de Jupiter)

• 

  Titan
  (lune de Saturne)

• 

  Callisto
  (lune de Jupiter)

• 

  Io
  (lune de Jupiter)

• 

  Lune
  (lune de la Terre)

• 

  Europe
  (lune de Jupiter)

• 

  Triton
  (lune de Neptune)

• 

  Titania
  (lune d'Uranus)

• 

  Rhéa
  (lune de Saturne)

• 

  Obéron
  (lune d'Uranus)

• 

  Japet
  (lune de Saturne)

• 

  Charon
  (lune de Pluton)

• 

  Umbriel
  (lune d'Uranus)

• 

  Ariel
  (lune d'Uranus)

• 

  Dioné
  (lune de Saturne)

• 

  Téthys
  (lune de Saturne)

• 

  Encelade
  (lune de Saturne)

• 

  Miranda
  (lune d'Uranus)

• 

  Protée
  (lune de Neptune)

• 

  Mimas
  (lune de Saturne)

• 

  Hypérion
  (lune de Saturne)

• 

  Phoebe
  (lune de Saturne)

• 

  Larissa
  (lune de Neptune)

• 

  Janus
  (lune de Saturne)

• 

  Amalthée
  (lune de Jupiter)

• 

  Puck
  (lune d'Uranus)

• 

  Épiméthée
  (lune de Saturne)

• 

  Thèbe
  (lune de Jupiter)

• 

  Prométhée
  (lune de Saturne)

• 

  Pandore
  (lune de Saturne)

• 

  Hydre
  (lune de Pluton)

• 

  Nix
  (lune de Pluton)

• 

  Hélène
  (lune de Saturne)

• 

  Atlas
  (lune de Saturne)

• 

  Pan
  (lune de Saturne)

• 

  Telesto
  (lune de Saturne)

• 

  Calypso
  (lune de Saturne)

• 

  Phobos
  (lune de Mars)

• 

  Deimos
  (lune de Mars)

• 

  Daphnis
  (lune de Saturne)

• 

  Méthone
  (lune de Saturne)

• 

  Dactyle
  (lune d' Ida )

• 

  Dimorphos
  (lune de Didymos )

Les plus grandes lunes à l'échelle avec leurs planètes mères et leur planète naine.

Voir également

Lunes de planètes

Lunes de planètes naines et petits corps du système solaire

Les références

Liens externes

Toutes les lunes

• Paramètres physiques des satellites naturels (JPL-NASA, avec références - dernière mise à jour juillet 2006)
• Lunes du système solaire (The Planetary Society, mars 2009)
• La page Dynamique du système solaire du JPL
• "Combien de corps du système solaire" . Dynamique du système solaire NASA/JPL . Récupéré le 26 janvier 2012 .
• Noms planétaires : noms et découvreurs de planètes et de satellites
• "Limite de taille supérieure pour les lunes expliquée" Kelly Young. Nature (vol 441, p. 834) 14 juin 2006
• Images des planètes et des principales lunes (pas à l'échelle)
• La société planétaire – Montage(s) lunaire(s)
• Album d'images de la lune par Kevin M. Gill
• L'Atlas des Lunes par la National Geographic Society

les lunes de Jupiter

• Sheppard, Scott S. "La page du satellite et de la lune de Jupiter" . Département de magnétisme terrestre à Carnegie Institution for Science . Récupéré le 8 mars 2018 .
• Satellites extérieurs découverts autour de Jupiter en 2002 Scott S. Sheppard
• Nouveaux satellites de Jupiter découverts en 2003 Scott S. Sheppard

les lunes de Saturne

• Des chasseurs de satellites découvrent quatre nouvelles lunes de la planète Saturne David Brand | 26 octobre 2000
• Le nouveau satellite de Saturne S/2003 S1 Scott S. Sheppard