les huit planètes du système solaire

Le système solaire est presque parfaitement plat, comme la voie lactée et comme les autres galaxies: c'est une constante de l'univers. Aux 5 astres errants connus depuis l'Antiquité il faut ajouter 2 planètes inventées aux 18ème et 19ème siècles. Uranus, père de Saturne et grand-père de Jupiter, jusqu'alors simple étoile, est reconnu en 1781 par William Herschel (1738-1822) observant au télescope de plus de 2m de focale qu'il s'était construit, d'abord comme nébuleuse parce qu'il a un diamètre apparent, puis comme comète parce qu'il bouge, et enfin en 1783 comme planète.
Les progrès de la mécanique céleste permettent dans les années 1820 de constater qu'uranus n'obéit pas rigoureusement aux lois de la gravitation et qu'il doit exister une troublante d'uranus.
Les mathématiciens anglais et français, dans une grande cacophonie, conduisent l'astronome allemand Galle (1812-1910) à observer en septembre 1846 à Berlin pour la première fois un astre qui bouge situé très près de la position calculée et communiquée par Le Verrier (1811-1877): c'est neptune. Neptune est un frère de Jupiter...

les huit planètes

Les pointillés des orbites d'uranus et neptune correspondent à la distance parcourue en un an.

les cinq planètes anciennes et la terre

Les pointillés des orbites de saturne et jupiter correspondent à la distance parcourue en un mois.

Les parties des orbites des planètes situées au dessus de l'écliptique: la terre n'est pas dans la moyenne du système solaire pour ce qui est de l'inclinaison.
Les longitudes du nœud ascendant des planètes  ne s'écartent pas de plus de 66° les unes des autres. Les nœuds se resserrent et tournent dans le sens direct d'environ 1° par siècle.

 

les  quatre planètes telluriques

Les pointillés des orbites correspondent à la distance parcourue en un jour.
mars et mercure bénéficient d'une assez forte excentricité, plus forte que celle de la terre, seule vénus tourne plus rond que la terre!

le jour du printemps 2014

Les vitesses linéaires sont inversement proportionnelles à la racine carrée du grand-axe, elles varient donc dans la proportion de 1 à 9 entre mercure et neptune, alors que les vitesses angulaires sont inversement proportionnelles à la racine carrée du cube du grand axe, elles varient donc dans la proportion de 1 à 700.
La rotation de la terre sur elle-même engendre un renflement équatorial que le soleil s'emploie à ramener dans le plan de l'écliptique. La lune l'y aide. Mais la rotation terrestre représente une énergie considérable, acquise lors de sa formation et le seul effet de ces efforts luni-solaires est celui constaté sur un gyroscope: l'axe de la rotation terrestre est pris dans une lente rotation autour de la direction perpendiculaire aux forces appliquées. Il en résulte que le jour du printemps est emporté lui-même dans cette rotation et qu'il précède chaque année la position qu'il avait l'année précédente d'une valeur de 50". Il entraîne avec lui le point gamma et toutes les coordonnées qui lui sont raccordées. Ce phénomène de la précession des équinoxes a été détecté par Hipparque (-190/-120) par l'analyse de relevés de positions d'étoiles vieux de plus d'un siècle.
Le pôle nord subit donc une rotation en quelques 26.000 ans autour du pôle de l'écliptique, seul point fixe à cette échelle, qui se trouve dans la constellation du Dragon, près de la nébuleuse NGC 6543, appelée l'œil de chat. Cette nébuleuse est formée par une étoile, semblable au soleil mais avec quelques milliards d'années en plus, qui vit ses derniers milliers d'années en projetant au loin ses couches supérieures, avalant au passage ses planètes...

foyers, grands-axes, oppositions de mars

Le soleil est un foyer commun aux ellipses décrites par les planètes. Les grands-axes sont distribués sans ordre apparent et les seconds foyers, notés ici "fi", restent intérieurs à l'orbite de mars (sauf uranus, de peu) et ne s'écartent pas sensiblement de l'écliptique.
Les pointillés des orbites correspondent à la distance parcourue en un jour.
Vénus, plus proche voisine de la terre, lui ressemble par la taille mais son atmosphère 100 fois plus épaisse, sa température de 400°, sa rotation très lente (et rétrograde, vénus aurait pu basculer...) entraînant que la journée dure 116 jours terrestres en font un enfer! Les vénusiens sont-ils responsables de l'effet de serre qui semble en être la cause? Exemple à méditer par les terriens?
La forte excentricité de l'orbite de mars fait que la planète est la plus facile à observer lors d'une opposition estivale. A l'opposition, les distances varient dans le rapport de 1 à 1.8 et celle de fin août 2003 a été exceptionnelle car elle s'est produite très près du périhélie de la planète. Il faut attendre fin juillet 2018 pour une fenêtre presque aussi favorable. En raison des vitesses variables de la terre et surtout de mars la succession des oppositions est irrégulière et varie de 764 jours (2010-2012) à 802 jours (2003-2005). Mars est la planète la plus attirante pour l'homme: obliquité et rotation proches des valeurs terrestres, présence d’atmosphère, de vents, de calottes de glace (carbonique...)...
La planète a déjà reçu la visite de nombreuses machines.
Pour atteindre mars en dépensant le moins d'énergie possible il faut embarquer dans un vaisseau qui n'est autre qu'une planète artificielle. Ce vaisseau va décrire une demi-orbite autour du soleil utilisant ainsi l'énergie de la gravitation. Au départ il quitte la terre en allant plus vite qu'elle puis il s'écarte du soleil et sa vitesse diminuant il se rapproche de l'orbite de mars. L'objectif se trouve derrière lui et va moins vite que lui. Le vaisseau ralentit encore et mars l'accoste.
Le périhélie de cette orbite est la position de la terre au moment du départ et son aphélie la position de mars au moment de l'arrivée. Le demi grand-axe est donc voisin de 1.262 UA, moyenne des demi grands axes de la terre et de mars, et la durée du voyage, découlant de la troisième loi de Kepler, est la moitié de la racine carrée du cube de 1.262 soit 0.7 année ou 260 jours en moyenne.
Mais on ne peut pas partir quand on veut: au départ la terre, plus rapide, doit être derrière mars et devant lui à l'arrivée. Les dates de départ et d'arrivée doivent donc encadrer une opposition.
C'est là que les oppositions prennent toute leur importance: il faut partir environ 100 jours avant l'opposition pour arriver 160 jours après.
C'est ainsi que Curiosity a utilisé l'opposition du 3 mars 2012 en partant le 26 novembre 2011, soit 98 jours avant, et en arrivant le 6 août 2012, soit 156 jours après. Le voyage a duré 254 jours.
L'opposition du 8 avril 2014 avec un départ en novembre 2013 et une arrivée en septembre 2014 a été exploitée par la NASA (mission MAVEN) et par l'ISRO, Indian Space Research Organisations, (mission MOM).
Les deux prochaines oppositions permettront les voyages illustrés ci dessous.

voyage vers mars en 2016

voyage vers mars en 2018/2019