L’excentricité (notée e ou ε) est l’un des six éléments képlériens d’une orbite. Avec le demi-axe principal, elle détermine la forme de l’orbite.
Table des matières
Définition de l’excentricité
La première loi de Kepler stipule que l’orbite de toute planète du système solaire est une ellipse. L’excentricité détermine à quel point l’orbite est différente d’un cercle. Elle est égale au rapport entre la distance entre le centre de l’ellipse (c) et son foyer sur le demi-grand axe (a).
Pour un cercle, le foyer coïncide avec le centre, c’est-à-dire c = 0. Aussi, toute ellipse c 1 est une hyperbole. C’est-à-dire qu’un objet dont l’orbite a une excentricité égale ou supérieure à un n’est plus en orbite autour d’un autre objet. C’est le cas par exemple de certaines comètes qui, après avoir visité le Soleil, n’y reviennent plus jamais. Pour une excentricité égale à l’infini, l’orbite est une ligne droite.
Excentricité des objets du système solaire
L’orbite de Sedna. Au centre des coordonnées se trouve le système solaire, entouré d’un essaim de planètes et d’objets connus de la ceinture de Kuiper.
Dans notre système, les orbites des planètes sont banales. Vénus a l’orbite la plus circulaire. Son aphélie n’est supérieure que de 1,4 million de kilomètres à son périhélie, et son excentricité est de 0,007 (celle de la Terre est de 0,016). Pluton se déplace sur une orbite plutôt allongée. Avec ε = 0,244, elle s’approche parfois plus près du Soleil que Neptune. Cependant, comme Pluton est entré depuis peu dans la catégorie des planètes naines, l’orbite la plus allongée parmi les planètes est désormais celle de Mercure, avec ε = 0,204.
Parmi les planètes naines, Sedna est la plus remarquable. Avec ε = 0,86, elle effectue une révolution complète autour du Soleil pendant près de 12 000 ans, s’éloignant de lui en aphélie de plus d’un millier d’unités astronomiques. Cependant, même cela est incomparable avec les paramètres orbitaux des comètes à longue période. Leurs périodes orbitales se comptent parfois en millions d’années, et nombre d’entre elles ne reviendront jamais vers le Soleil — c’est-à-dire qu’elles ont une excentricité supérieure à 1. Le nuage d’Oort peut contenir des trillions de comètes situées à une distance de 50 à 100 000 unités astronomiques (0,5 à 1 année-lumière) du Soleil. À de telles distances, elles peuvent être affectées par d’autres étoiles et par les forces de marée galactiques. Par conséquent, ces comètes peuvent avoir des orbites très imprévisibles et erratiques avec des excentricités très différentes.
Enfin, le plus intéressant est que même le Soleil n’a pas d’orbite circulaire, contrairement à ce que l’on pourrait croire à première vue. Comme nous le savons, le Soleil se déplace autour du centre de la galaxie, pendant 223 millions d’années. De plus, en raison d’innombrables interactions avec des étoiles, il présente une excentricité assez appréciable, égale à 0,36.
Excentricités dans d’autres systèmes
Comparaison de l’orbite de HD 80606 b avec les planètes internes du système solaire
La découverte d’autres systèmes solaires conduit inévitablement à la découverte de planètes aux paramètres orbitaux très bizarres. C’est le cas par exemple des Jupiters excentriques, des géantes gazeuses présentant une excentricité très élevée. Dans les systèmes contenant de telles planètes, il est impossible d’avoir des planètes semblables à la Terre. Elles tomberont inévitablement dans les géantes ou deviendront des satellites. Parmi les Jupiters excentriques découverts à ce jour, HD 80606b présente l’excentricité la plus élevée. Elle voyage autour d’une étoile légèrement plus petite que notre Soleil. Au périhélie, cette planète est 10 fois plus proche de l’étoile que Mercure ne l’est du Soleil, tandis qu’à l’aphélie, elle s’en éloigne de près d’une unité astronomique. Son excentricité est donc de 0,933.
Il convient de noter que, bien que cette planète traverse la zone de vie, toute forme de biosphère habituelle y est exclue. Son orbite crée un climat extrême sur la planète : pour une courte période de proximité avec l’étoile, la température de son atmosphère change en quelques heures de centaines de degrés, ce qui se traduit par des vents de plusieurs kilomètres par seconde. D’autres planètes ayant un rapport élevé présentent des conditions similaires. Pluton, par exemple, acquiert une vaste atmosphère lorsqu’elle s’approche du Soleil, qui se transforme en neige lorsqu’elle s’en éloigne. Parallèlement, toutes les planètes semblables à la Terre ont des orbites proches de la circularité. L’excentricité peut donc être considérée comme l’un des paramètres qui déterminent la possibilité de la présence d’une vie organique sur la planète.
Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023