Montage présentant les huit grosses planètes du système solaire
(Pluton n'est pas illustré).
Les proportions des diamètres ne sont pas respectées.
Crédit : NASA/JPL/Caltech.
L'intention initiale de ce CD-ROM étant d'apporter quelques
illustrations et explications relatives à l'astrophysique
qui vient d'être introduite dans les nouveaux programmes de physique,
il n'était sans doute pas indispensable de consacrer une
page complète au système planétaire qui entoure cette étoile
nommée Soleil. Cependant, comme celle-ci nous
concerne au premier plan et qu'une multitude d'images
plus spectaculaires les unes que les autres sont disponibles,
il était évidemment plus que tentant d'en présenter un
aperçu ici.
Le superbe site The nine planets constitue une excellente
introduction au système solaire. Il en existe quelques
traductions et adaptations en français (par exemple
Les 9 planètes),
mais pour avoir la garantie d'obtenir les informations les plus à
jour, il paraît préférable de consulter la version originale
en anglais. Les utilisateurs qui ne disposent pas d'une connexion
à l'Internet trouveront une copie de ce site
sur ce CD-ROM
Hormis le Soleil, dont la taille domine très largement celles de
tous ses autres membres, le système solaire compte quelques
« gros » corps, les planètes, et de
nombreux autres petits corps, les comètes et les
astéroïdes.
Les planètes circulent autour du Soleil sur des orbites à peu près
circulaires et voisines du plan de l'écliptique (plan de l'orbite
terrestre). Par ordre de distance au Soleil ce sont :
Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune
et Pluton.
Les quatre premières (Mercure, Vénus, Terre, Mars) ont des
diamètres compris grosso modo entre 5 000 et
12 000 km et des masses volumiques entre 4 et
5,5 g/cm3. Elles
sont rocheuses et possèdent une surface solide. Elles constituent
l'ensemble des planètes telluriques.
Les quatre suivantes (Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune) ont des
diamètres beaucoup plus grands, compris entre 50 000 et
140 000 km et possèdent des masses volumiques
de l'ordre de 1 g/cm3.
Elles sont essentiellement constituées de gaz (hydrogène, hélium,
méthane, ammoniac,...). Pour cette raison, elles ont été baptisées
planètes gazeuses (on dit parfois planètes géantes).
Malgré leurs grands diamètres, elles
effectuent leur rotation en une dizaine d'heures, raison pour
laquelle les structures de leurs « atmosphères »
sont étirées en bandes parallèles à l'équateur. Enfin, ces planètes
possèdent toutes des anneaux (seuls ceux de Saturne sont aussi
grandioses).
Entre les orbites de Mars et de Jupiter, on a découvert un grand
nombre de petits corps, les astéroïdes ou petites
planètes. On en compte actuellement une vingtaine de milliers,
mais on en découvre de nouveaux chaque mois. Le plus gros, Cérès, atteint
presque 1 000 km de diamètre, mais la majorité ne dépassent
pas un à quelques dizaines de kilomètres.
Le cas de Pluton est particulier, en ce sens que, depuis 1992,
on découvre une série de petits corps semblables aux astéroïdes,
mais ayant leurs orbites au-delà de celle de Neptune et dénommés
pour cette raison objets transneptuniens (ou TNO selon
l'abréviation anglaise). Cette nouvelle ceinture
d'astéroïdes porte le nom de ceinture de Kuiper.
Les diamètres des objets déjà découverts
sont de l'ordre de quelques centaines de kilomètres et les plus gros
rivalisent avec Pluton. Il se dessine une tendance de plus en plus
marquée à déclasser Pluton de la famille des planètes et
à ne plus le considérer que comme un TNO.
Les comètes circulent sur des orbites en général très elliptiques
(allongées), qui les amènent pour certaines (c'est le cas de la comète
de Halley) à traverser périodiquement tout le système solaire.
En outre, les plans des orbites cométaires ont des orientations
quelconques.
Afin de rendre compte du fait que les comètes se déplacent dans toutes
les directions dans le système solaire, l'astronome Oort a été amené
à postuler l'existence d'un vaste réservoir de comètes, de forme
sphéroïdale, situé aux confins du système solaire. Ce nuage, dont
l'existence est toujours hypothétique, est appelé le nuage de
Oort. Il posséderait un rayon de l'ordre d'une année de lumière !
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Montage présentant les huit grosses planètes du système solaire
(Pluton n'est pas illustré).
Les proportions des diamètres ne sont pas respectées. |
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Mosaïque d'images reconstituant un quartier de Mercure.
Comme tous les corps dépourvus d'atmosphère, son sol présente
de nombreux cratères d'impact. |
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Vue de la couche nuageuse supérieure de Vénus par Mariner 10.
L'atmosphère très dense (pression au sol avoisinant
nonante fois la pression atmosphérique terrestre au sol) en masque
la surface solide. |
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Cartographie radar de la surface par la sonde Magellan (image en fausses couleurs). |
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Le cratère Dickinson et les coulées qui l'entourent témoignent,
comme d'autres, de l'existence d'une activité volcanique passée. |
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Unique satellite naturel de la Terre, la Lune est le seul
astre à présenter une topographie visible à l'oeil nu.
Les vastes plaines sombres appelées « mers »
ne contiennent pas d'eau.
Les régions plus claires, au relief très accentué, sont
les « continents ».
La Lune nous présente en permanence la même face, en raison
du fait que sa période de rotation est exactement égale
à sa période de révolution ; cette égalité n'est pas
un effet du hasard, mais le résultat des effets de
marées exercées par la Terre sur le manteau lunaire. |
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La Lune connaît des phases (nouvelle lune, premier
quartier, pleine lune, dernier quartier) qui résultent
du jeu de l'éclairage par le Soleil et de l'orientation
de l'hémisphère éclairé vis-à-vis de la Terre.
Voici la Lune en croissant entre le dernier quartier
et la nouvelle lune. |
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Cet ensemble de quatre images présente l'entièreté de la surface
de Mars. Outre de vastes formations sombres, on note la présence
d'une calotte polaire ainsi que de brumes matinales
(liseré bleuâtre) au limbe où le Soleil se lève (à gauche sur les
images). |
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Mosaïque d'images de la région de Valles Marineris
(la vallée de Mariner), un gigantesque canyon,
baptisé du nom de la première sonde à avoir exploré Mars.
Il s'étend en longitude sur plus d'un demi-hémisphère.
Le point de vue étant trop proche de la surface, l'image
ne couvre pas tout un hémisphère. |
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Sur l'hémisphère opposé, on découvre le vaste cratère
Schiaparelli (près du centre). En bas à droite, sur
le limbe, apparaît en clair la gigantesque plaine
Hellas. |
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En 1976, les sondes Viking sont les premiers
engins terrestres à se poser sur le sol de Mars. Voici une
des « cartes postales » transmises.
Le sol présente une couleur rouille, due à la présence
d'oxydes dans le sol, qui est à l'origine du nom de
planète rouge attribué à Mars. |
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Le relief martien prend parfois des aspects qui peuvent
évoquer, par exemple, une figure humaine. Mais en y
regardant à haute résolution... |
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Plus grosse planète du système solaire, Jupiter est
essentiellement gazeux. Malgré son diamètre plus de
onze fois supérieur à celui de la Terre, il effectue
une rotation en moins de dix heures.
Ses caractéristiques visibles les plus marquantes
sont l'aplatissement de son globe ainsi que les
structures nuageuses alternativement sombres (bandes)
et claires (zones), sans oublier la grande
tache rouge. |
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Au cours de son approche, la sonde Voyager 1
a transmis des images de Jupiter et de la grande tache
rouge prises à chaque rotation de la planète. Voici
une séquence animée de l'ensemble du globe... |
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... et un gros plan sur la région de la tache rouge.
Voyez comment les structures gazeuses circulent et
se déforment ! |
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La sonde Galileo a transmis une image en très
haute résolution de la tache rouge. |
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Les sondes Voyager ont permis de découvrir
l'existence d'un anneau autour de Jupiter. Il est
extrêmement ténu (rien à voir avec celui de Saturne)
et, d'ailleurs, invisible depuis la Terre.
On en voit ici une image à contre-jour. |
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Lorsque Galilée observa Jupiter avec sa lunette en 1610
pour la première fois, il découvrit quatre grosses
lunes gravitant autour de Jupiter : Io, Europe,
Ganymède et Callisto, qui sont actuellement connus
sous l'appellation de satellites galiléens.
L'image ci-contre est un montage et les proportions
des tailles ne sont pas respectées.
Jupiter possède plusieurs autres satellites, mais
leurs dimensions ne dépassent pas quelques dizaines
de kilomètres. |
 
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Tailles relatives des quatre satellites galiléens par
ordre de distance à Jupiter : Io, Europe, Ganymède
et Callisto. À titre de comparaison, le diamètre de
la Lune est intermédiaire entre ceux d'Io et d'Europe. |
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Io, le satellite galiléen qui gravite le plus près de Jupiter
(le rayon de son orbite ne vaut que 5,9 fois le rayon de
la planète et il la boucle en 1,78 jour), subit des
effets de marée qui lui assurent un échauffement interne.
L'absence de cratères d'impact indique que sa surface est
perpétuellement remodelée (durée
caractéristique : 200 ans). |
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L'une des plus grosses surprises révélées par les sondes
Voyager, les premières à avoir survolé Io, réside dans
la mise en évidence de plusieurs volcans actifs éjectant des
panaches de gaz à des altitudes proches de 300 km ! |
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Des années plus tard, la sonde Galileo a mis en
évidence d'autres volcans actifs. Ici, deux éruptions
se déroulent simultanément. |
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Europe possède une surface particulièrement lisse :
le relief atteint rarement plus de quelques centaines de mètres
et les cratères en sont quasiment absents. Sa surface semble
formée d'une couche de glace sale fracturée (lignes sombres). |
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Ganymède est le plus gros satellite du système solaire
(5 268 km de diamètre).
Il dépasse les planètes Mercure et Pluton en diamètre.
Sa surface semble également constituée de glace couverte
d'un dépôt sombre ; lors des impacts de météorites,
de la glace propre est mise à jour, donnant aux cratères
leur aspect très clair. |
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Autre mosaïque d'images de Ganymède, en couleurs. |
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L'extrême densité de cratères sur Callisto donne à croire que
sa surface est celle qui n'a plus été remodelée depuis le plus
longtemps dans le système solaire (3,5 milliards d'années).
La formation la plus spectaculaire est la structure circulaire
Valhalla, témoin de l'impact d'une météorite énorme. |
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Avec son anneau, Saturne est incontestablement la planète la plus
spectaculaire à observer.
Elle présente également la propriété exceptionnelle d'avoir une
masse volumique moyenne de 0,69 g/cm3, signifiant
qu'elle flotterait sur l'eau ! |
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Les deux larges anneaux bien visibles de Saturne se sont révélés
posséder une structure complexe ; il y a lieu de parler
de milliers d'anneaux étroits ou
« annelets ».
Ils sont constitués par l'accumulation d'une phénoménale
quantité de fragments rocheux glacés gravitant chacun pour
leur propre compte autour de la planète. Les régions extérieures
accomplissent donc leurs révolutions en plus de temps que les
régions plus internes. |
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Les anneaux sont situés dans le plan équatorial de la planète
et sont extrêmement fins (moins de 1 km, pense-t-on).
Ce plan étant incliné par rapport à l'écliptique, il nous
présente sa face nord durant une demi-orbite de Saturne
et sa face sud durant l'autre. Tous les quinze ans environ,
ils se présentent par la tranche et deviennent quasiment
invisibles. C'est alors l'occasion de chercher à découvrir
ou retrouver de petits satellites. Sur l'image d'août 1995
on peut voir Titan, le plus gros satellite de Saturne, et son
ombre qui se projette sur la planète.
À noter également l'aplatissement très marqué du globe
(10,5 %), le plus grand de toutes les planètes du système
solaire.
L'anneau extérieur (moins clair) est désigné A et l'anneau le
plus brillant B ; à l'intérieur de ce dernier,
un troisième anneau, l'anneau C ou anneau de crêpe,
très ténu, est d'autant mieux visible qu'il se présente moins
de face.
La large division de Cassini sépare les anneaux A et B.
L'anneau A contient lui-même une lacune, la division de Encke. |
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À l'extérieur de l'anneau A se situe un entrelacs de trois autres
anneaux filiformes constituant l'anneau F. Cette structure
complexe et son confinement sont attribués à l'influence
gravitationnelle de deux satellites baptisés bergers
pour cette raison. |
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Titan est le deuxième plus gros satellite du système solaire
(5 150 km de diamètre). Il est le seul à posséder une
atmosphère substantielle. Elle est composée d'azote
essentiellement. La présence de méthane liquide
au sol est probable, ainsi que de vapeurs et pluies de méthane
dans l'atmosphère. |
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Rhéa est le deuxième plus gros satellite de Saturne
(1 530 km
de diamètre), mais est nettement plus petit que Titan. |
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À peine plus petit que Rhéa, Japet (1 460 km de
diamètre) présente une particularité
remarquable : comme bien d'autres satellites, il
présente toujours la même face vers sa planète et expose
donc toujours le même hémisphère vers l'avant de son
mouvement autour de sa planète ; il se fait que
cet hémisphère est dix à quinze fois plus sombre que l'autre. |
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Dioné (1 120 km de diamètre) présente aussi toujours le
même hémisphère vers l'avant de son mouvement orbital ;
celui-ci est criblé de cratères, alors que l'autre présente
un réseau de traînées claires et très peu de cratères. |
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Téthys (1 060 km de diamètre) présente un très vaste cratère d'impact
aux antipodes de la fracture visible sur cette image. |
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Encelade (498 km de diamètre) possède une surface qui
réfléchit 90 % de la lumière qu'elle reçoit
(albédo). C'est énorme (l'albédo de
la face sombre de Japet n'est que de 3 à 5 %). |
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Mimas (392 km de diamètre) est le plus petit satellite
de Saturne à posséder une forme quasi sphérique. Il est dominé
par un cratère qui mesure près du tiers de son propre diamètre. |
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Uranus présente la particularité d'avoir son axe de rotation
quasiment couché dans son plan de révolution. À l'époque d'un
solstice uranien, le Soleil se trouve à peu près
à la verticale du pôle. Uranus présente également des structures
atmosphériques étirées parallèlement à son équateur, mais
qui n'apparaissent que sur des images traitées, en fausses
couleurs. |
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À l'occasion du passage d'Uranus devant une étoile, on a
enregistré une série d'occultations avant et après le
phénomène principal ; c'est ainsi que les anneaux
d'Uranus ont été détectés depuis la Terre. |
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La sonde Voyager 2 a pu les photographier et
mettre en évidence d'autres anneaux, plus diffus. |
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Sur ce montage, on a fait apparaître Uranus (image en fausses
couleurs), ses anneaux et le déplacement de plusieurs petits
satellites découverts par Voyager 2. |
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Depuis la Terre, on avait découvert les cinq plus gros
satellites d'Uranus : Miranda, Ariel, Umbriel,
Titania et Obéron. Ils sont représentés ici avec leurs
tailles à l'échelle.
Miranda est le plus petit des cinq (472 km de
diamètre) et Titania le plus gros (1578 km). |
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Miranda. |
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Ariel. |
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Umbriel. |
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Titania. |
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Obéron. |
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Neptune est la dernière grosse planète du système solaire.
Les bandes nuageuses y sont plus marquées que sur Uranus. |
 
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On y distingue également la Grande tache sombre
qui rappelle la Grande tache rouge de Jupiter. |
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Des nuages en altitude portent des ombres. |
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Comme les bandes sombres, les nuages sont étirés
parallèlement à l'équateur. |
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Une autre tache sombre, plus petite et située dans
l'hémisphère Sud, est surnommée le Scooter. |
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Détail de la Grande tache sombre. |
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La sonde Voyager 2 a découvert des anneaux
autour de Neptune. Depuis la Terre, on n'avait mis en évidence
que des arcs, qui se sont révélés être les parties les
plus brillantes des anneaux. |
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Neptune possède un seul gros satellite, Triton (ci-contre,
2 700 km de diamètre). Il est accompagné de
sept petits autres, dont seul Néréide (340 km) a été
découvert depuis la Terre. |
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Pluton est la seule planète du système solaire encore
inexplorée à ce jour par une sonde spatiale.
Les performances du télescope spatial Hubble
ont néanmoins permis d'en obtenir des images
(petites « taches » dans la partie
supérieure du montage ; les grands globes
sont des modèles numériques). |
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Charon, le seul satellite connu de Pluton, a été découvert
en 1978. Grâce à cette découverte, il devenait possible
de déterminer la masse totale du couple, grâce à la troisième
loi de Kepler. Il s'est alors avéré que les estimations
très incertaines que l'on en avait étaient largement
surestimées. |
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Sur cette image du couple Pluton - Charon, les proportions
des distances et des diamètres sont respectées. |
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Pluton peut-il encore être considéré comme la neuvième planète
du système solaire ? La découverte de nombreux corps
gravitant au-delà de l'orbite de Neptune (objets transneptuniens),
dont certains ont un diamètre du même ordre de grandeur que
celui de Pluton (voire supérieur à celui de son satellite Charon),
donne davantage de pertinence à la question. |
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La comète Ikeya-Seki.
Selon le modèle de F. Whipple, une comète consiste en une
« boule de neige sale », le noyau,
en général de forme irrégulière et dont les dimensions sont
de l'ordre du kilomètre.
Les glaces du noyau subliment à son approche du Soleil, libérant
gaz et poussières qui forment une chevelure (coma)
ainsi qu'une ou plusieurs queues suite à l'interaction
avec le rayonnement et le vent solaires. Les queues cométaires
sont toujours dirigées à l'opposé au Soleil. |
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De nombreux petits corps gravitent entre les orbites
de Mars et de Jupiter : ce sont les astéroïdes
ou petites planètes (950 km de diamètre pour
Cérès, le plus gros d'entre eux).
Parmi eux, Éros (image ci-contre),
photographié par la sonde NEAR (Near Earth Asteroid
Rendez-vous) qui s'est satellisée
autour de lui avant d'y être projetée.
Les astéroïdes sont de petits corps rocheux (parfois
très riches en métaux) qui ont subi, comme les autres corps
du système solaire, un bombardement météoritique,
dont les cratères d'impact témoignent.
La dimension et la masse de ces corps sont trop petites pour
que la gravité soit capable de leur imposer une forme à peu
près sphérique. |
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Cette image et les trois suivantes sont les dernières transmises
par la sonde NEAR.
Celle-ci est prise depuis une altitude de 1150 m du sol... |
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... 700 m... |
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... 250 m... |
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... Contact ! |
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L'astéroïde Gaspra. Mosaïque d'images obtenues
par la sonde Galileo au cours de son périple
vers Jupiter. Dans sa plus grande dimension,
il ne mesure que 19 km.
Les petits corps (moins de quelques
centaines de kilomètres) ne parviennent pas à
adopter la forme à peu près sphérique des planètes.
Leur propre champ de gravité n'est pas suffisant
pour ce faire. |
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Une surprise nous est réservée par l'astéroïde
Ida : on découvre, à droite sur l'image,
la présence d'un satellite, Dactyl.
La plus grande dimension de Ida est de 58 km.
Dactyl présente une forme assez ronde de diamètre
voisin de 1,5 km ; il gravite à quelque
90 km de Ida. |
 
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Deux vues de l'astéroïde Mathilde, qui mesure
environ 59 km sur 47 km. Découvert en 1885
par Johann Palisa, il a été baptisé ainsi en l'honneur
de... l'épouse de l'astronome Moritz Loewy,
vice-directeur de l'observatoire de Paris à l'époque.
Il est d'usage, en effet, que le découvreur d'un
astéroïde en propose le nom.
Les comètes, par contre, reçoivent le nom de leur
découvreur. |