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Pourquoi les planètes sont-elles rondes ?

Dossier - 10 questions essentielles sur l'Univers
DossierClassé sous :Espace , Univers , histoire de l'univers

Pourquoi la nuit est-elle noire ? Que se passera-t-il quand le Soleil va mourir ? Pourquoi dit-on que nous sommes des poussières d’étoiles ? Pourquoi les planètes sont-elles rondes ? Un trou noir risque-t-il un jour de nous aspirer ? Découvrez les réponses de l'astrophysicien Jean-Pierre Luminet à 10 questions essentielles sur l'Univers.

  
Dossiers10 questions essentielles sur l'Univers
 

La Terre est ronde, mais aussi la Lune, les autres planètes, le Soleil et les étoiles. L'explication est à chercher dans la théorie de la gravitation universelle élaborée par Isaac Newton au XVIIe siècle. Deux particules matérielles s'attirent, la force d'attraction étant proportionnelle à leur masse et à l'inverse du carré de leur distance.

Dans un corps solide ou liquide, les forces d'attraction mutuelles entre toutes les particules se composent, et tout se passe comme si les particules étaient attirées vers un seul et même point, qui est le centre de gravité du corps. C'est ainsi qu'à la surface de la Terre, les corps sont attirés par toute la masse de la Terre comme si elle était rassemblée au centre. C'est la raison de la pesanteur, et c'est pourquoi les objets tombent à la verticale, en direction du centre de la planète. Dans ces conditions, un corps céleste suffisamment massif s'établit naturellement dans un état d'équilibre dit hydrostatique qui, en l'absence de rotation, lui confère une forme parfaitement sphérique.

Planètes du système solaire. © Nasa, domaine public

Dans un caillou, dont la taille est petite, les forces d'attraction ne sont pas suffisantes pour vaincre la résistance de la roche à la déformation, et sa forme est irrégulière. Même chose avec les astéroïdes et les noyaux de comètes, dont le rayon ne dépasse généralement pas quelques dizaines de kilomètres : ils restent de forme irrégulière, comme les rochers. Seules les planètes naines dont le rayon est supérieur à environ cinq cents kilomètres (la valeur précise dépendant de la rigidité du manteau rocheux) prennent une forme sphérique, car les forces gravitationnelles sont assez importantes pour les former en boule. Même chose pour le Soleil et les étoiles, qui sont beaucoup plus massives que les planètes.  

Comparaison des tailles des planètes telluriques avec de gauche à droite : Mercure, Venus, la Terre et Mars. © Nasa, domaine public

La Terre, une sphère aplatie aux pôles

Remarquons toutefois que la Terre n'est une sphère qu'en première approximation : elle est légèrement aplatie aux pôles et renflée à l'équateur, ce qui fait que la distance d'un pôle au centre de la Terre est plus court d'une vingtaine de kilomètres que celle d'un point de l'équateur. La raison est que la Terre tourne sur elle-même, et c'est la force centrifuge qui provoque son aplatissement. Il en va de même pour les autres planètes, les étoiles et même les trous noirs... Par ailleurs, si on ne sent pas la Terre tourner, c'est parce que nous tournons en même temps qu'elle et son atmosphère, et que cette vitesse est constante. Lorsque l'on se déplace dans un véhicule à vitesse uniforme, on ne ressent pas plus le mouvement que si on est au repos. Ce que notre corps perçoit, ce sont les accélérations. Un coup de frein en voiture, un trou d'air en avion ou un cahot sur la route sont perçus, car chacune de ces manifestations représente une accélération. Nous ressentons également la rotation d'un manège qui tourne. Il s'agit là de la force centrifuge ; elle existe aussi sur Terre, mais elle est trop faible pour contrecarrer notre masse appuyée par la pesanteur.