Mouvement de la Terre dans la Galaxie

[manu012]

Bonjour à tous,

Je me posais des questions concernant le mouvement de la Terre dans la Galaxie. J'ai un peu réfléchi de mon côté et puis j'ai voulu demander confirmation sur ce forum. Je me suis alors rendu compte qu'il y avait eu des discussions sur des questions connexes récemment, c'est marrant! Notamment cette réflexion sur le 1/4 tour galactique que je m'étais fait également

Voilà, je pose quand même mes 2 questions dans un sujet séparé :

1/ Je sais que le plan de l'écliptique et le plan galactique forment un angle de 60° environ. Pour simplifier ma question, supposons que le centre galactique soit actuellement dans le plan de l'écliptique et que l'orbite du Soleil reste dans le plan galactique. La trajectoire du Soleil fait un angle de 60° par rapport à l'écliptique, cela donne pour le mouvement de la Terre dans le référentiel galactique une sorte de mouvement en hélice=> 3D. Maintenant, imaginons que 60 millions d'années s'écoulent, le système solaire a alors accompli environ 1/4 de révolution galactique. A ce moment-là, le mouvement de révolution du Soleil dans la Galaxie sera localement inclus dans l'écliptique (le système solaire se déplaçant 'en crabe' si je peux dire), donc le mouvement de la Terre dans le référentiel galactique sera plus ou moins devenu une sorte de sinusoïde (trochoïde étirée) plane => 2D. Est-ce que ça vous paraît bon ou pas?
D'après ce je vois dans ce sujet : https://forums.futura-sciences.com/q...il-lactee.html, j'ai l'impression que je ne me suis pas trompé

2/ D'autre part, les angles entre le plan de l'écliptique et le plan galactique sont-ils stables (hormis d'éventuelles oscillations) ou bien évoluent-ils sur de grandes échelles de temps?

Merci!
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[Gilgamesh]

Bonjour à tous,

Je me posais des questions concernant le mouvement de la Terre dans la Galaxie. J'ai un peu réfléchi de mon côté et puis j'ai voulu demander confirmation sur ce forum. Je me suis alors rendu compte qu'il y avait eu des discussions sur des questions connexes récemment, c'est marrant! Notamment cette réflexion sur le 1/4 tour galactique que je m'étais fait également

Voilà, je pose quand même mes 2 questions dans un sujet séparé :

1/ Je sais que le plan de l'écliptique et le plan galactique forment un angle de 60° environ. Pour simplifier ma question, supposons que le centre galactique soit actuellement dans le plan de l'écliptique et que l'orbite du Soleil reste dans le plan galactique. La trajectoire du Soleil fait un angle de 60° par rapport à l'écliptique, cela donne pour le mouvement de la Terre dans le référentiel galactique une sorte de mouvement en hélice=> 3D. Maintenant, imaginons que 60 millions d'années s'écoulent, le système solaire a alors accompli environ 1/4 de révolution galactique. A ce moment-là, le mouvement de révolution du Soleil dans la Galaxie sera localement inclus dans l'écliptique (le système solaire se déplaçant 'en crabe' si je peux dire), donc le mouvement de la Terre dans le référentiel galactique sera plus ou moins devenu une sorte de sinusoïde (trochoïde étirée) plane => 2D. Est-ce que ça vous paraît bon ou pas?
D'après ce je vois dans ce sujet : https://forums.futura-sciences.com/q...il-lactee.html, j'ai l'impression que je ne me suis pas trompé

2/ D'autre part, les angles entre le plan de l'écliptique et le plan galactique sont-ils stables (hormis d'éventuelles oscillations) ou bien évoluent-ils sur de grandes échelles de temps?

Merci!

Pour l'essentiel : oui et oui

Concernant le plan invariable (ou plan de Laplace) du système solaire, je recopie wikipedia:

Si tous les corps du système solaire étaient des masses ponctuelles ou des corps rigides ayant une distribution de masse sphériquement symétrique, et en outre s'il n'y avait pas d'effets externes dus à la gravitation inégale de la Voie Lactée , alors un plan invariable défini sur les seules orbites serait vraiment invariable et constituerait un référentiel inertiel. Mais presque tous ne le sont pas, ce qui permet le transfert d'une très petite quantité d'impulsion des rotations axiales aux révolutions orbitales en raison du frottement des marées et du fait que les corps ne sont pas sphériques. Cela provoque un changement de l'amplitude du moment angulaire orbital, ainsi qu'un changement de sa direction (précession) car les axes de rotation ne sont pas parallèles aux axes orbitaux.

Néanmoins, ces changements sont extrêmement faibles comparés au moment angulaire total du système, qui est presque conservé malgré ces effets. Dans presque tous les cas, le plan défini à partir des seules orbites des planètes géantes peut être considéré comme invariable lorsque l'on travaille en dynamique newtonienne , en ignorant également les quantités encore plus infimes de moment angulaire éjectées dans la matière et les ondes gravitationnelles quittant le système solaire, et les couples extrêmement minuscules exercés sur le système solaire par d'autres étoiles passant à proximité, les marées galactiques de la Voie Lactée , etc.

[manu012]

Alors d'abord, merci beaucoup!!

Ensuite, ouch j'ai dû m'y reprendre à plusieurs fois pour comprendre ce paragraphe... mais je pense avoir à peu près saisi
...enfin ce que je crois comprendre : comme le système solaire est composé de corps en rotation autour du soleil, cela stabilise le plan invariant par une sorte d'effet gyroscopique? et, malgré le fait que les corps ne sont pas parfaitement sphériques et qu'ils ont une rotation propre désaxée etc.., ça ne perturbe pas.
Quand ils parlent de "précession", savez-vous si cela désignerait des oscillations infimes autour d'une position d'équilibre ou plutôt une infime dérive à long terme (sur des temps géologiques)?

Merci

[Gilgamesh]

Alors d'abord, merci beaucoup!!

Ensuite, ouch j'ai dû m'y reprendre à plusieurs fois pour comprendre ce paragraphe... mais je pense avoir à peu près saisi
...enfin ce que je crois comprendre : comme le système solaire est composé de corps en rotation autour du soleil, cela stabilise le plan invariant par une sorte d'effet gyroscopique? et, malgré le fait que les corps ne sont pas parfaitement sphériques et qu'ils ont une rotation propre désaxée etc.., ça ne perturbe pas.
Quand ils parlent de "précession", savez-vous si cela désignerait des oscillations infimes autour d'une position d'équilibre ou plutôt une infime dérive à long terme (sur des temps géologiques)?

Merci

Oui le plan est invariant par conservation du moment cinétique orbital total, la somme de tous les mω²R (avec m la masse de la planète, ω la vitesse angulaire et R la distance au centre de gravité du système). En l'absence d'interaction gravitationnelle avec l'extérieur, de frottement et de perte de masse, cette quantité se conserve et son axe de rotation (donc également son plan de rotation) est invariable.

Comme les croisement stellaire sont rares et les frottement et pertes de masse infimes, on peut considérér que le plan est invariable à notre échelle. Maintenant, si on s'intéresse à des durées vraiment cosmiques, typiquement à l'échelle d'une période orbitale galactique (220 Ma), je dirais que tout est possible.

[A voir en vidéo sur Futura]

[manu012]

Merci!!

Je partage également une info que j'ai trouvée récemment : notre système solaire aurait un 2ème écliptique, qui contiendrait des comètes. Ce second plan orbital privilégié serait le symétrique de notre écliptique par rapport au plan galactique et serait dû aux forces de marée galactiques.
https://www.cieletespace.fr/actualit...d-plan-orbital

[Amanuensis]

comme le système solaire est composé de corps en rotation autour du soleil,

Attention de bien distinguer le mouvement autour du Soleil (on parle de révolution, un an pour la Terre) et celui de rotation sur soi-même (on parle de rotation, un jour à peu près pour la Terre).

La stabilité des plans de révolution ne vient que de la révolution, la rotation n'a pas d'influence au premier ordre. Et réciproquement. Ainsi les plans de rotation et de révolution présentent des angles entre eux très variés (presque 90° pour Uranus!), et datent d'il y a très longtemps, montrant la stabilité aussi bien de l'un que de l'autre.

[manu012]

Attention de bien distinguer le mouvement autour du Soleil (on parle de révolution, un an pour la Terre) et celui de rotation sur soi-même (on parle de rotation, un jour à peu près pour la Terre).

oui, j'aurais dû écrire : "corps orbitant autour du Soleil"

autre point : dans ma description approximative du mouvement de la Terre, j'ai oublié de préciser que je supposais une orbite circulaire pour la révolution galactique du Soleil (pour que l'histoire du 1/4 tour marche bien). L'idée était d'essayer de me représenter les choses grosso modo ... et finalement comprendre que l'écliptique est invariable, ce à quoi je n'avais jamais vraiment pensé.

[Gilgamesh]

J'ai édité en retirant cette phrase : "Et comme pour le gyroscope l'application d'un couple peut faire précesser le système c-à-d faire tourner l'axe de rotation autours d'une position d'équilibre. "

Le phénomène de précession du périastre est bien connu (celle de l’orbite de Mercure notamment), mais ce n’est pas un effet gyroscopique, l’orbite reste dans le même plan.

On a également le phénomène de précession nodale qui fait tourner le plan des satellites héliosynchrones et qui est dû à l’irrégularité du champ de gravité terrestre du fait du bourrelet équatorial, mais là encore, je ne pense pas qu'on puisse apparenter ça avec l’effet gyroscopique.

Je peux me tromper, mais je ne pense pas que l'effet gyroscopique puisse s'appliquer à autre chose qu'un corps solide, en définitive.

[manu012]

Oui, en réfléchissant suite à la remarque d'Amanuensis, j'étais justement en train de me dire que ma tentative 'cela stabilise le plan orbital par une sorte d'effet gyroscopique?' n'était pas bonne.
Du coup, je me demande s'il y a vraiment quelque chose qui stabilise les plans orbitaux des planètes? Je comprends que la contraction de la nébuleuse solaire amène à la formation d'un disque protoplanétaire, puis de planètes ayant donc des orbites dans le même plan. Mais ensuite est-ce simplement que ces plans orbitaux restent tels quels indéfiniment car peu perturbés? Mais bon, quand on parle de collision planétaire (Théia) c'est quand même de sacrées perturbations...

Après, je comprends que des corps ayant une autre origine ou éjectées par les planètes géantes (comètes) puissent avoir des plans orbitaux dans toutes les directions. Mais comment certains de ces corps se regrouperaient-ils sur un 2ème écliptique à cause des forces de marée galactiques comme le suggère l'article que je citais, je ne vois pas trop... et encore moins pourquoi cet écliptique devrait être le symétrique du notre par rapport au plan galactique. Peut-être que cela vient de modèles ou simulations mathématiques complexes, et qu'il n'y a rien à "comprendre" intuitivement... Wikipédia dit : Les objets situés dans le nuage d'Oort circulent sur une orbite circulaire et donc n'approchent jamais le système solaire interne. Ils n'acquièrent leur statut de comète que lorsque leur orbite est modifiée par les forces de marée découlant des déplacements du système solaire lorsqu'il traverse le plan galactique ou lorsqu'il rencontre un nuage moléculaire.

Bon, des fois, c'est peut-être mieux de simplement lever les yeux et s'émerveiller... (comme hier soir : magnifiques aurores!!)

[manu012]

En fait, l'article explique un peu :
Jusqu’à présent, les astronomes pensaient que ces petits corps, formés comme les planètes sur l’écliptique, avaient été dispersés par elles dans toutes les directions du ciel. Le phénomène donnant naissance à un vaste réservoir de comètes sphérique baptisé « Nuage d’Oort. »
L’étude d’Arika Higuchi implique que ce n’est pas le cas. Le Nuage d’Oort serait peuplé de comètes principalement le long de l’écliptique (d’où les planètes n’ont pas pu les chasser) et de son alter ego, « l’écliptique vide », où l’influence de la Galaxie les mènent.