Pourquoi autant d'inclinaison pour les satellites de Jupiter et Saturne?

[evrardo]

Bonjour,
savez vous pourquoi plus les satellites de Jupiter et de Saturne ont un rayon orbital important, plus leur orbite est inclinée par rapport à l'horizontale?

Merci pour vos explications.
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[Gilgamesh]

Comme pour le système solaire, on parle de disque interne "froid" (orbites plane peu excentrique) et externe "chaud" (orbite fortement inclinée et excentrique). La population "froide" serait le reste du disque d’origine, la population "chaude" aaurait subit de nombreuse interactions gravitationnelles. Dans le cas des géantes, le disque chaud pourrait être formé de capture.

[Amanuensis]

Si on prend le cas de Jupiter, on distingue plusieurs groupes par l'inclinaison.

Les satellites dont l'orbite a une inclinaison proche de 0° doit correspondre au groupe "froid".

Mais pour les autres, à part des isolés, on constate deux groupes (vers 27° et vers 145°-165°). Le groupe "chaud" est-il le second? Et quel serait l'origine du groupe intermédiaire?

Si le disque chaud est celui à 145°-165°, ces inclinaisons sont-elles compatibles avec des captures? Est-il normal que des captures donnent systématiquement des orbites rétrogrades? (Parce que les corps viennent de la ceinture d'astéroïdes avec originellement des 1/2 grand axes inférieurs à celui de Jupiter?)

[evrardo]

L'inclinaison des satellites est donnée pour aller jusqu'à 163°, donc par rapport à l'horizontale.
Pourquoi cette inclinaison n'est pas donnée en 0° et 90°?

Dans le cas des géantes, le disque chaud pourrait être formé de capture.

Je ne comprends pas bien ce phénomène de capture d'un objet par une planète.
Si un objet arrive dans les environs d'une planète, il y a plusieurs possibilités:
* Il passe trop loin, il ne se passe rien.
* Il passe un peu plus près et sa trajectoire est courbée par l'attraction de la planète.
* Il passe encore plus près et sa trajectoire devient une spirale qui l'amènera jusqu'au sol de la planète.

Comment est ce que l'objet peut se mettre en orbite autour de la planète?

Merci pour vos explications.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Il faut tenir compte du fait que la planète bouge. C'est le mécanisme inverse de l'effet de fronde. Le corps en approchant devrait être simplement dévié et parcourir une parabole mais comme la planète se déplace, le corps finit par se retrouver en mouvement elliptique autour de la planète.

C'est aussi utilisé avec des sondes :

http://en.wikipedia.org/wiki/Gravity_assist

[evrardo]

Salut,

Il faut tenir compte du fait que la planète bouge. C'est le mécanisme inverse de l'effet de fronde. Le corps en approchant devrait être simplement dévié et parcourir une parabole mais comme la planète se déplace, le corps finit par se retrouver en mouvement elliptique autour de la planète.

Alors pour qu'un objet soit capturé par une planète, il faut qu'il passe à une distance précise, avec une vitesse précise et qu'il se déplace aussi dans le même sens que la planète!
Donc tous les satellites devraient avoir une orbite équatoriale.

[Deedee81]

Alors pour qu'un objet soit capturé par une planète, il faut qu'il passe à une distance précise, avec une vitesse précise et qu'il se déplace aussi dans le même sens que la planète!
Donc tous les satellites devraient avoir une orbite équatoriale.

Tous les satellites n'ont pas été capturés

Pour ce qui des des "valeurs précises", j'ai vu une fois des simulation de rencontre à trois corps, c'est horriblement compliqué. La dynamique est soumise à l'influence sensitive des conditions initiales (chaos déterministe), ce qu'il fait qu'il y a des paramètres orbitaux conduisant à la capture, avec des orbites extrêmement diverses, des collisions, des "fuites" et ces paramètres s’enchevêtrent dans une mosaïque fractale.

Mais même sans entrer dans ces complications, dans une zone non chaotique (que je soupçonne assez large vu que le petit corps ne va pas sensiblement perturber la planète), il n'y a pas besoin d'une vitesse précise. Avec des valeurs un peu différentes on aura juste dans certains cas une orbite elliptique, d'autres une orbite circulaire inclinée, etc.... Et les orbites elliptiques sont rapidement transformées en orbite circulaire pour des monstres comme Jupiter (forces de marées).

Par contre, je ne saurais pas te dire s'il y a une rotation préférentielle. Probablement et à vérifier.

[Gilgamesh]

Si on prend le cas de Jupiter, on distingue plusieurs groupes par l'inclinaison.

Les satellites dont l'orbite a une inclinaison proche de 0° doit correspondre au groupe "froid".

Mais pour les autres, à part des isolés, on constate deux groupes (vers 27° et vers 145°-165°). Le groupe "chaud" est-il le second? Et quel serait l'origine du groupe intermédiaire?

Si le disque chaud est celui à 145°-165°, ces inclinaisons sont-elles compatibles avec des captures? Est-il normal que des captures donnent systématiquement des orbites rétrogrades? (Parce que les corps viennent de la ceinture d'astéroïdes avec originellement des 1/2 grand axes inférieurs à celui de Jupiter?)

Il y a quatre groupes principaux :
un prograde :
groupe Himalia, i~27°
+ Carpo (isolé)

trois retrograde :
groupe d'Ananké i~150°
groupe de Carmé, i~165°
groupe de Pasiphaé ~151°

Il est probable que les satellites d'un même groupe proviennent de la fragmentation d'un même corps capturé. Les captures ne donne pas systématiquement un orbite prograde, il suffit simplement qu'un des groupes soit plus fragmenté pour donner cette impression.

[evrardo]

Tous les satellites n'ont pas été capturés

Pour ce qui des des "valeurs précises", j'ai vu une fois des simulation de rencontre à trois corps, c'est horriblement compliqué. La dynamique est soumise à l'influence sensitive des conditions initiales (chaos déterministe), ce qu'il fait qu'il y a des paramètres orbitaux conduisant à la capture, avec des orbites extrêmement diverses, des collisions, des "fuites" et ces paramètres s’enchevêtrent dans une mosaïque fractale.

Mais même sans entrer dans ces complications, dans une zone non chaotique (que je soupçonne assez large vu que le petit corps ne va pas sensiblement perturber la planète), il n'y a pas besoin d'une vitesse précise. Avec des valeurs un peu différentes on aura juste dans certains cas une orbite elliptique, d'autres une orbite circulaire inclinée, etc.... Et les orbites elliptiques sont rapidement transformées en orbite circulaire pour des monstres comme Jupiter (forces de marées).

Par contre, je ne saurais pas te dire s'il y a une rotation préférentielle. Probablement et à vérifier.

Ok, c'est plus compliqué que ce que je pensais.
Merci pour tes explications

[Gilgamesh]

L'inclinaison des satellites est donnée pour aller jusqu'à 163°, donc par rapport à l'horizontale.
Pourquoi cette inclinaison n'est pas donnée en 0° et 90°?

de 0° à 90° l'orbite est prograde,
de 90° à 180° elle est rétrograde.

Je ne comprends pas bien ce phénomène de capture d'un objet par une planète.
Si un objet arrive dans les environs d'une planète, il y a plusieurs possibilités:
* Il passe trop loin, il ne se passe rien.
* Il passe un peu plus près et sa trajectoire est courbée par l'attraction de la planète.
* Il passe encore plus près et sa trajectoire devient une spirale qui l'amènera jusqu'au sol de la planète.

Comment est ce que l'objet peut se mettre en orbite autour de la planète?

Comme expliqué par DD, c'est pas simple... Un des mécanisme invoqué pour une capture permanente implique que le corps candidat est binaire. L'un des membre du couple est capturé et l'autre emporte le surplus d'énergie gravitationnelle.

http://mnras.oxfordjournals.org/content/433/1/36

[gammler]

Est-il possible que certains de ces satellites aient été formés - tout comme notre lune - par collision d'un planétoïde avec la planète? Les anneaux de Saturne ou d'Uranus pourraient-ils être le reliquat d'un tel phénomène?

[Gilgamesh]

Est-il possible que certains de ces satellites aient été formés - tout comme notre lune - par collision d'un planétoïde avec la planète? Les anneaux de Saturne ou d'Uranus pourraient-ils être le reliquat d'un tel phénomène?

Je ne pense pas non. D'une part parce que ce sont des géantes gazeuses : l'impact se traduit par un énorme échauffement, mais en l'absence de choc sur une surface solide, pas d'éjectat. D'autre part parce que le puits gravitationnel est très profond, avec une première vitesse cosmique (satellisation) de plus de 42 km/s pour Jupiter et 25 km/s pour Saturne.

[Deedee81]

Salut,

Pris de vitesse.

Quand aux autres planètes rocheuses : Mercure et Vénus n'ont pas de petit compagnon. Mars a deux petits satellites qui semblent être des astéroïdes capturés (à confirmer) d'autant qu'ils sont sous la limite où les forces de marées les rapprochent au lieu de les éloigner. A terme ils s'écraseront sur Mars (je ne sais plus quand, une centaine de millions d'années ???, s'il y a encore des humains pour l'observer, ça devrait être fameux à voir).

Pour Pluton je ne sais pas. Il est formé en fait de deux corps avec Charon de presque la même taille. Formation simultanée ? Collision ? Capture ? Je ne connais pas les théories sur le sujet.

[Carcharodon]

Alors pour qu'un objet soit capturé par une planète, il faut qu'il passe à une distance précise, avec une vitesse précise et qu'il se déplace aussi dans le même sens que la planète!
Donc tous les satellites devraient avoir une orbite équatoriale.

Ba oui mais ça regroupe beaucoup de cas de figure :
Il peut arriver par devant ou derrière, ou par le haut ou le bas, tout en ayant une trajectoire quasi contiguë a celle de Jupiter lors de l'entrée dans sa SOI.
KSP t'aurait appris ça, si tu l'avais essayé.

[evrardo]

Ba oui mais ça regroupe beaucoup de cas de figure :
Il peut arriver par devant ou derrière, ou par le haut ou le bas, tout en ayant une trajectoire quasi contiguë a celle de Jupiter lors de l'entrée dans sa SOI.

effectivement.

KSP t'aurait appris ça, si tu l'avais essayé.

J'avais essayé à partir du lien que tu m'avais envoyé, mais il faut quand même pas mal de temps pour maîtriser ce jeu, car c'est un jeu. Et en ce moment, j'ai un problème avec le temps.
Et je suis certain que pour arriver à satelliser un objet autour d'une planète avec Ksp,ça ne doit pas s'apprendre en deux minutes.
C'est pas Mario BRos, ni Call of Duty

[Carcharodon]

Je te l'accorde, c'est pas faux... mais si tu connais bien les bases de l'astronautique (quand même nombreuses mais pas si complexes puisqu'un non matheux comme moi les connait et sait les utiliser), alors la ça va beaucoup plus vite.
Par exemple, j'ai très rapidement construit ma première fusée pour faire un aller retour sur la surface de Mun (ça c'est facile)
Après ça, regardes ce que tu peux construire comme fusée et faire comme type de vol =>

Kervallum, une odyssée spatiale

Ça c'est quand même du travail de précision et un mécano vraiment hors norme.
Ça m'a pris plus de temps (un certain nombre de jours et d’échecs très rigolos) pour arriver a une fusée parfaitement optimisée pour ce type de vol (quand je me pose au retour, je n'ai plus un seul gramme de coco sur les 600 tonnes du départ).
L'intérêt de ce jeu, car c'est clairement un jeu plus qu'une simulation (vu déjà que ce n'est pas le système solaire), contrairement a Orbiter, c'est aussi de s'éveiller aux contraintes de construction d'une fusée.
J'ai compris pas mal de truc sur lesquels je n'avais pas la moindre idée en fabriquant ces fusées, en particulier l'importance du TWR (trust to weight ratio : ratio de poussée/masse) et le fait qu'un étage de fusée ne doit surtout pas avoir une variation trop importante de ce TWR entre le début et la fin de son utilisation (pas plus d'un facteur 2) sous peine d'exercer de trop fortes contraintes sur la structure a la fin de son burn (et donc de tout faire péter ou de perdre la trajectoire).
Donc on y apprend comment "étager" correctement un engin spatial.
Ce logiciel, c'est un peu : "l'ingénierie spatiale pour les nuls" et ça apprend plein de notions très intéressantes sur le sujet... tout en s'amusant comme un fou

Avec ça, tu comprends bien que même en arrivant avec une trajectoire très contiguë a un astre, lorsque tu entres dans sa SOI, tu peux, très facilement (quelques m/s de Dv), choisir directement l'inclinaison avec laquelle tu vas l'aborder au périastre, en faisant une toute petite poussée juste à l'orée de sa SOI.
Donc tu te rends compte que même un objet non propulsé (comme un astéroïde ou une comète) peut avoir une histoire tout a fait différente selon de minuscules et infimes différences de trajectoire : il peut se faire éjecter encore plus vite qu'il n'est arrivé, ou bien au contraire se faire capturer, la différence entre les deux étant absolument infime, en particulier en arrivant sur des astres très massifs comme Jupiter (Jool dans KSP).
une ridicule pichenette peut changer radicalement son histoire.

Et l’intérêt supplémentaire, c'est que c'est très visuel pour apprendre et comprendre les trajectoires spatiales, avec des outils rudimentaires, (les petits vecteurs que je tripote parfois pour affiner les mises a feu) mais aussi sophistiqués (le MechJeb, la série de pilotes auto que je tripote aussi sans arrêt).
On y apprend aussi, assez facilement, ou et quand on doit faire les trucs, ce qui est finalement le secret d'un vol spatial réussi et optimisé.
Bon moi j'utilise la version commerciale (a 28€) et pas la gratuite, donc avec beaucoup plus de possibilités.
Et avec un mode carrière très rigolo (des contrats a remplir et de la science a aller chercher dans l'espace et sur les astres pour débloquer des parties de fusée supplémentaires).
un petit lien sur leur site : https://kerbalspaceprogram.com/