Les points de Lagrange sont des régions dans un système de deux corps spatiaux de grande masse dans lesquelles un troisième corps de petite masse peut rester stationnaire pendant une longue période par rapport à ces corps.
Table des matières
Informations générales
En astronomie, les points de Lagrange sont également appelés points de libration (libration du latin librātiō — basculement) ou points L. Ils ont été découverts pour la première fois en 1772 par le célèbre mathématicien français Joseph Louis Lagrange.
Les points de Lagrange sont le plus souvent mentionnés lors de la résolution du problème contraint des trois corps. Dans ce problème, trois corps ont des orbites circulaires, mais la masse de l’un d’entre eux est inférieure à la masse de n’importe lequel des deux autres objets. Les deux grands corps de ce système orbitent autour d’un centre de masse commun, avec une vitesse angulaire constante. Il existe cinq points dans la région autour de ces corps où un corps dont la masse est inférieure à la masse de l’un des deux grands objets peut rester immobile. Cela est dû au fait que les forces gravitationnelles qui agissent sur ce corps sont compensées par des forces centrifuges. Ces cinq points sont appelés points de Lagrange.
Les points de Lagrange se situent dans le plan des orbites des corps massifs. En astronomie moderne, ils sont désignés par la lettre latine «L». En outre, en fonction de leur emplacement, chacun des cinq points a son propre numéro ordinal, qui est désigné par un indice numérique de 1 à 5. Les trois premiers points de Lagrange sont appelés points colinéaires, les deux autres sont appelés points troyens ou triangulaires.
Emplacements des points de Lagrange les plus proches et exemples de points
Diagramme montrant les positions des points de Lagrange
Quel que soit le type de corps célestes massifs, les points de Lagrange auront toujours la même position dans l’espace qui les sépare. Le premier point de Lagrange se trouve entre deux objets massifs, plus près de celui qui a la plus petite masse. Le deuxième point de Lagrange se trouve derrière le corps le moins massif. Le troisième point de Lagrange se trouve à une distance considérable derrière le corps ayant la masse la plus importante. L’emplacement exact de ces trois points est calculé à l’aide de formules mathématiques spéciales propres à chaque système double cosmique, en tenant compte de ses caractéristiques physiques.
Si nous parlons des points de Lagrange les plus proches de nous, le premier point de Lagrange du système Soleil-Terre se trouvera à une distance d’un million et demi de kilomètres de notre planète. À cet endroit, l’attraction du Soleil sera deux fois plus forte que dans l’orbite de notre planète, tandis que la réduction de la force centripète nécessaire sera deux fois moins importante. Ces deux effets seront équilibrés par l’attraction gravitationnelle de la Terre.
Le premier point de Lagrange du système Terre-Soleil est un point d’observation pratique de l’étoile principale de notre système planétaire, le Soleil. C’est là que les astronomes cherchent à placer des observatoires spatiaux pour observer cette étoile. C’est ainsi qu’en 1978, la sonde ISEE-3, conçue pour observer le Soleil, a été placée près de ce point. Les années suivantes, les engins SOHO, DSCOVR, WIND et ACE ont été lancés à proximité de ce point.
Les deuxième et troisième points de Lagrange
Gaia, le télescope situé au deuxième point de Lagrange
Le second point de Lagrange est situé dans un système double d’objets massifs derrière un corps de moindre masse. L’application de ce point dans la science astronomique moderne se réduit à l’installation d’observatoires spatiaux et de télescopes dans sa zone. À l’heure actuelle, des engins spatiaux tels que Herschel, Planck, WMAP et Gaia se trouvent à cet endroit. Un autre engin spatial, le Jams Webb, devrait s’y rendre en 2018.
Le troisième point de Lagrange est situé dans un système double à une distance significative derrière l’objet le plus massif. Si l’on parle du système Soleil-Terre, un tel point sera situé derrière le Soleil, à une distance légèrement supérieure à celle à laquelle se trouve l’orbite de notre planète. Cela est dû au fait que, malgré sa petite taille, la Terre exerce une légère influence gravitationnelle sur le Soleil. Les satellites placés dans cette région de l’espace peuvent transmettre à la Terre des informations précises sur le Soleil, l’apparition de nouvelles «taches» sur l’étoile, ainsi que des données sur la météorologie spatiale.
Quatrième et cinquième points de Lagrange
Les astéroïdes troyens de Jupiter tels que visualisés par l’artiste
Les quatrième et cinquième points de Lagrange sont appelés triangulaires. Si, dans un système composé de deux objets spatiaux massifs tournant autour d’un centre de masse commun, sur la base de la ligne reliant ces objets, on dessine mentalement deux triangles équilatéraux dont les sommets correspondront à la position des deux corps massifs, alors les quatrième et cinquième points de Lagrange se trouveront à la place des troisièmes sommets de ces triangles. C’est-à-dire qu’ils seront dans le plan de l’orbite du second objet massif à 60 degrés derrière et devant lui.
Documentation sur le sujet
Les points triangulaires de Lagrange sont également appelés points «troyens». Ce deuxième nom vient des astéroïdes troyens de Jupiter, qui sont la manifestation visible la plus claire des quatrième et cinquième points de Lagrange dans notre système solaire.
À l’heure actuelle, les quatrième et cinquième points de Lagrange du système double Soleil-Terre ne sont utilisés d’aucune manière. En 2010, des scientifiques ont découvert un astéroïde assez gros au quatrième point de Lagrange de ce système. Au cinquième point de Lagrange, aucun objet spatial de grande taille n’est observé à ce stade, mais des données récentes indiquent qu’il y a une grande accumulation de poussière interplanétaire.
Faits intéressants
- En 2009, deux vaisseaux spatiaux STEREO ont traversé les quatrième et cinquième points de Lagrange.
- Les points de Lagrange sont souvent utilisés dans les œuvres de science-fiction. Les auteurs de science-fiction placent souvent leurs stations spatiales fictives, leurs décharges, leurs astéroïdes et même d’autres planètes dans ces régions de l’espace autour des systèmes doubles.
- En 2018, les scientifiques prévoient de placer le télescope spatial James Webb au deuxième point de Lagrange du système double Soleil-Terre. Ce télescope devrait remplacer l’actuel télescope spatial Hubble, qui est situé à ce point. En 2024, les scientifiques prévoient de placer un autre télescope «PLATO» à ce point.
- Le premier point de Lagrange du système Lune-Terre pourrait être un excellent emplacement pour une station orbitale habitée, ce qui permettrait de réduire considérablement les ressources nécessaires pour se rendre de la Terre à la Lune.
- Les deux télescopes spatiaux Planck et Herschel, lancés dans l’espace en 2009, se trouvent actuellement au deuxième point de Lagrange du système Soleil-Terre.
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Date de publication: 12-26-2023
Mettre à jour la date: 12-26-2023