mise à jour le 11 Mars 2005

 

     

CONFÉRENCE DE THÉRÈSE ENCRENAZ,
"LES ATMOSPHÈRES PLANÉTAIRES, origine et évolution"

Organisée par la SAF

Dans ses locaux rue Beethoven, Paris

 

Le Jeudi 10 Mars 2005 à 18H30

 

Photos : JPM pour l'ambiance.

 

BREF COMPTE RENDU

 

Ah! Le 10 Mars 2005, jour de grève générale en France, tout serait bloqué dans la rue et sous la rue. J'y vais, j'y vais pas???

Nombreux sont ceux qui se sont posés cette question et qui n'ont pas voulu affronter la circulation parisienne.

Et bien ils ont eu tort, c'était une mauvais pioche, comme on dit; ce n'était pas si terrible et en voiture je n'ai eu aucun problème, je trouve que cela roulait même mieux qu'un jour normal. Ah où sont les grèves d'antan où tout était bloqué!!

Maintenant il y a les RTT, terme cabalistique et magique prêt à résoudre toutes les difficultés.

 

Bon, soyons sérieux et revenons en à cette conférence.

 

 

 

Thérèse Encrenaz astrophysicienne, Directrice de Recherche au CNRS , chercheur au LESIA (Laboratoire d'Études Spatiales et d'Instrumentation en Astrophysique) dépendant de l'Observatoire de Paris.

 

 

Photo : de gauche à droite : Claude Picard Président de la commission de cosmologie, Thérèse Encrenaz, Marie Claude Paskoff rédactrice en chef de la revue "L'Astronomie" de la SAF, en pleine discussion avant la conférence.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le sujet d'aujourd'hui est de nous faire toucher du doigt l'origine et l'évolution des atmosphères des planètes du système solaire.

Les thèmes abordés seront :

·        Qu'est ce qu'une atmosphère?

·        La variété des atmosphères planétaires

·        Méthodes d'étude

·        Formation et évolution des atmosphères planétaires.

 

Cette présentation est proposée en 3 parties :

         Aujourd'hui : l'introduction

         La partie II : atmosphères des planètes telluriques (le 24 Mars 18H30)

         La partie III : atmosphère des planètes géantes (le 7 Avril 18H30).

 

Qu'est ce qu'une atmosphère?

         Du gaz stable (planète) ou

         Du gaz transitoire (comètes)

         Peut être épaisse (Vénus) ou ténue (Io, Triton)

En fait il y a une très grande variété de pression et de température au sol (quand il y a un sol!).

Des atmosphères denses : des planètes géantes à Vénus (93bars et 730°K)

Aux atmosphères moyennes : Terre (1bar 290K) Titan (1,5bars 93K=

Et les ténues : Mars (6mbars et 230K) qui a des variations de pression énormes : 30%.

Sans oublier les très ténues : Triton , Pluton (des µbars 40 à 50K) et Io (nanobars et 110K)

 

 

Les sources d'énergie pour entretenir de telles atmosphères :

Sources d'énergie interne : bien entendu la radioactivité des noyaux planétaires, et la surface chauffée par le soleil qui provoque une circulation atmosphérique par effet de convection et des nuages et un effet de serre.

Sources d'énergie externe : le rayonnement solaire direct qui provoque de la photodissociation, du chauffage de la haute atmosphère et des UV.

 

Voici un graphique très intéressant que nous montre Thérèse Encrenaz.

La courbe de la pression atmosphérique (échelle log) de toutes les planètes en fonction de la température.

Pour la pression : 0 veut dire 1 bar

2 veut dire 100 bars et –2 : 0,0 1bar etc..

La Terre est symbolisée par E (earth).

Le symbole hachuré représente le sol (quand il existe).

Coupe de l'atmosphère terrestre d'après un document de Météo France

 

 

 

 

Stabilité d'une atmosphère :

Il y a compétition permanente entre la gravité et l'agitation moléculaire.

L'agitation thermique de molécules obéit à la loi :

V th = (2kT/m)1/2

La gravité : c'est la vitesse de libération ou d'échappement à la surface de la planète qui obéit à la loi :

V esc = (GM/r) 1/2   (voir dans ce site l'article sur les vitesses de libération si vous avez oublié). 11km/s sur Terre 60km/s sur Jupiter.

On dira qu'une atmosphère est stable de longue durée si la vitesse d'agitation thermique est nettement inférieure à celle de libération, soit par exemple le critère raisonnable suivant : Vth < 0,2 Vesc

 

 

Ensuite étude des différentes atmosphères des planètes, puis :

 

Les méthodes d'étude des atmosphères planétaires :

De deux types :

·        sondage à distance depuis la Terre ou avec des sondes en orbite : image et spectroscopie possibles permettant d'atteindre la composition chimique et

·        analyse in-situ par des robots qui peuvent effectuer des prises de vue et spectre et analyses élémentaires : Mars, Vénus, Jupiter, Titan

 

Spectroscopie des atmosphères.

Il y a deux composantes :

·        la composante solaire réfléchie (UV, visible, proche IR) avec raie d'absorption du gaz atmosphérique et

·        la composante thermique (IR et ondes radio) concernant la raie d'émission dans la haute atmosphère permettant d'atteindre le profil vertical de celle ci.

 

Spectre de la lumière solaire réfléchie des planètes géantes montré par l'oratrice.

 

On voit que le méthane (CH4) est l'absorbant dominant dans cette partie du système solaire.

 

La dernière courbe représente le méthane en laboratoire terrestre pour comparaison.

 

 

 

La formation des atmosphères planétaires :

Peut on répondre à la question fondamentale : pourquoi y a t il deux catégories de planètes :

Les telluriques (comme la Terre) et

Les géantes.

 

Les planètes avaient toutes des points de départs similaires :

Orbites presque circulaires et coplanaires.

Formation classique à partir d'un disque de nébuleuse gazeuse appelé disque protoplanétaire.

 

Composition de ce disque :

         Gaz : H et He

         Poussières : près du Soleil : éléments réfractaires : Silicates et métaux; loin du Soleil : glaces H2O; CO2; NH3.

 

Cela nous fait introduire la notion de LIGNE DES GLACES , zone du système solaire au delà de laquelle l'EAU NE PEUT PLUS ÊTRE SOUS FORME LIQUIDE MAIS SOLIDE.(dû à la température bien sûr, plus on s'éloigne du Soleil et plus il fait froid et plus l'eau condense; à ce propos, l'eau est parmi tous ces corps le PREMIER à se condenser). Cette ligne des glaces est située aujourd'hui vers les 2UA, elle était au début du système solaire vers les 4UA.

 

Les planètes se forment par accrétion de masses solides et forment des planétésimaux.

Au delà de la ligne des glaces, les planètes se forment autour de gros noyaux de glace qui servent à condenser les gaz H et He environnants.

 

Comparaison des planètes telluriques et géantes

Le modèle de formation par accrétion d'un disque correspond bien aux observations.

En conclusion : les modèles décrits sont en bon accord avec les observations.

Th Encrenaz répond aux nombreuses questions posées après sa conférence.

 

Cette conférence n'était qu'an avant goût de ce qui sera traité aux prochaines réunions que je vous incite à ne pas manquer et que je vous rappelle :

Lieu : SAF rue de Beethoven, Paris

         La partie II : atmosphères des planètes telluriques (le 24 Mars 18H30)

         La partie III : atmosphère des planètes géantes (le 7 Avril 18H30).

 

Venez nombreux ce sera passionnant.

 

Merci Thérèse Encrenaz et à bientôt.

 

 

 

 

RÉFÉRENCES À CONSULTER :.

 

 

Elle a écrit beaucoup d'ouvrages certains ont été décrits ici comme :

 

À la recherche de l'eau dans l'Univers . voir description dans ce site.

 

 

T. Encrenaz sortira un nouvel ouvrage bientôt  :

"Système solaire – systèmes stellaires" chez Dunod, collection Quai des Sciences.

 

 

Bon ciel à tous

 

 

Jean Pierre Martin  SAF Commission de Cosmologie

www.planetastronomy.com