Comment les planètes tiennent-elles dans l'espace ?

2 messages / 0 récent(s)
Dernier message
Comment les planètes tiennent-elles dans l'espace ?

Travaillant depuis le début de l'année scolaire sur le thème de l'astronomie avec mes élèves de grande Section, il est une question qui revient et à laquelle je n'arrive pas à répondre simplement: "Comment les planètes "tiennent-elles" dans l'espace?"
Les enfants ont dépassé le stade imaginaire des "ficelles" invisibles ou pas, quelle que soit leur solidité!!!
Mais ils insistent pour trouver une explication. Certains ont évoqué une force "comme les aimants".
Je pensais, comme dans votre réponse sur le thème de la rotation de la Terre autour du Soleil, parler de "chute" et "d'élan", un peu à la manière d'un manège avec des objets accrochés à de longues cordes.
Cela vous semble-t-il aller dans le sens de l'explication scientifique? Cette notion d'élan est-elle correcte: y-a-t-il une impulsion initiale, un "commencement" au mouvement de rotation qui peut être expliqué, Cette seconde question m'interpelle plutôt personnellement.

Merci de votre réponse.

Je commence par la deuxieme question, plus facile a repondre :

Allez voir la question "Pourquoi les planètes tournent-elles toutes dans le même sens autour du Soleil ?". Sans remonter jusqu'a l'explication de l'apparition de la rotation à la naissance des galaxies (donc bien après la naissance de l'univers), on peut dire que la galaxie tourne sur elle-même et que cette rotation globale mais differentielle (toutes les parties ne tournent pas à la même vitesse) entraine la rotation à petite échelle des nuages de poussière et de gaz. Cette rotation est très faible et difficile à observer mais on connait quelques exemples incontestables. Ensuite, quand une partie du nuage se condense pour former la nébuleuse protosolaire, la rotation s'affirme plus nettement. Quand les planètes se sont formées, elles ont "emmagasinné" toute l'energie de rotation présente dans le nuage. Le nuage tournait lentement mais comme il était très grand par rapport au systeme solaire final, en se condensant il va tourner beaucoup plus vite. L'experience est facile à realiser si on a un siège tournant avec très peu de frottements (un tel siege existait il y a 30 ans au palais de la découverte, je ne sais pas s'il y est toujours). Une personne assise sur le siège avec des petites haltères dans les mains ramenées sur sa poitrine est lancée en rotation. Si elle écarte les bras, sa rotation va fortement ralentir. Si elle les replit, elle va réaccélérer (C'est très spectaculaire). Il y a des petits manèges dans les parcs d'enfants qui peuvent fonctionner comme cela. Imaginez un moyen de mettre une masse loin du centre de rotation puis près du centre de rotation.
C'est donc ce qui se passe avec les planetes. Voila donc le commencement au mouvement de rotation. C'est en fait une amplification du mouvement de rotation faible du nuage. Actuellement, on n'en comprend pas tous les détails mais l'idée de base est celle-ci.

Pour les ficelles, et les aimants : d'abord le principe qui retient les planètes est une force fondamentale qu'on appelle la gravitation. Le magnétisme est une autre force fondamentale, plus facile à visualiser à notre échelle et qui a le même coté "magique" d'action à distance sans support matériel (ficelle invisible, quoi!). La différence est que deux aimants peuvent s'attirer ou se repousser suivant les pôles, alors que la gravitation ne fait qu'attirer les masses, pas les repousser.
Donc l'aimant peut effectivement servir à illustrer l'action à distance sans support matériel. L'analogie avec la ficelle est encore bonne car la ficelle aussi ne peut "qu'attirer" et ne peut pas "éloigner" deux objets et la fronde est une belle équivalence de la rotation autour du Soleil.
Enfin, la gravitation est vécue par tout le monde puisqu'elle nous garde les pieds sur Terre. Si on peut faire comprendre aux enfants que c'est la gravitation qui les tient au sol (chute des objets et des corps, difficulté à s'élever...), alors on peut aussi leur dire que c'est la même gravitation qui tient les planètes autour du soleil.
Ils vont demander pourquoi les planètes ne tombent pas sur le Soleil, tout comme eux quand ils sautent du banc par terre. C'est parce qu'il y a un exact equilibre entre la "volonté" des planetes de fuir (leur inertie, ou si vous préférez, leur élan) et la "volonté" du Soleil de les garder autour de lui. Si l'on coupait brutalement la gravitation du Soleil alors les planètes partiraient en ligne droite dans le ciel. C'est parce qu'il les attire, qu'elles sont deviées de cette ligne droite et font des cercles. L'equilibre entre ces deux "volontés" (celle du soleil c'est la gravitation, celle de la planète c'est son énergie de mouvement, en gros sa vitesse de deplacement) se fait en positionnant la planete à la "bonne" distance du soleil. Si elle tourne vite, elle doit être près du Soleil pour que le lien gravitationnel soit plus fort (ce lien s'attenue avec la distance) pour ne pas qu'elle se sauve et si elle tourne lentement, il faut qu'elle soit loin du soleil pour ne pas tomber dessus.
La métaphore de la fronde reste encore tres utile ici : si on ne fait pas tourner la fronde, elle tombe vers le sol (la gravitation domine). Si on la fait tourner, elle prend la distance maximale qu'elle peut entre la main (le Soleil) et elle. Il n'y a pas d'ajustement de la distance à la vitesse de rotation bien sur. Enfin, si on lache la ficelle (on arrete la gravitation), la pierre (planete) part en ligne droite... On pourrait imaginer que si la ficelle est un peu fragile et qu'on tourne assez vite, alors la fronde pourrait casser la ficelle et partir d'elle-meme. Elle aurait vaincu la gravitation par une vitesse suffisamment élevée.