Les torticolis du Professeur Têtenlair : comètes et étoiles filantes (2/8)

Publié le 30 septembre 2020 - par - 6 commentaires

 

Mercredi dernier, Professeur Têtenlair avait

défini ce qu’était une comète avec son noyau

et sa chevelure. Il poursuit ici. 

Les comètes (volet 2 sur 8)

(Pour lire ou relire le volet 1, cliquer sur le lien suivant :

https://resistancerepublicaine.com/2020/09/23/les-torticolis-du-professeur-tetenlair-les-cometes-et-etoiles-filantes-1/)

c) Les queues des comètes :

Pourquoi, « les » queues ? Ben, parce qu’il en existe toujours plusieurs sur chaque comète. Il en existe quatre mon ami(e). Mais, pour faire simple, on ne va parler que de deux queues, les deux visibles à l’œil nu quand les conditions sont favorables.

À l’approche de notre étoile (le Soleil), la chevelure de la comète va subir les effets de pression de radiation, c’est-à-dire une pression exercée par le rayonnement électromagnétique, ici la lumière du Soleil. Constituée de plasma et de poussières, lorsque la comète se rapproche suffisamment du Soleil pour qu’il y ait une sublimation (= passage d’un corps de l’état solide à l’état gazeux directement, sans passer par l’étape intermédiaire habituelle, c’est-à-dire l’état liquide) des glaces du noyau apparaît la queue. Cette sublimation est engendrée par le vent solaire[1], la température grandissante et la collision des photons avec la comète. Cela a pour effet de projeter des gaz et des poussières présents dans la coma (chevelure) sur de très longues distances en direction opposée à notre étoile.

Contrairement à ce que l’on pourrait donc imaginer, la queue d’une comète ne résulte donc pas de son déplacement : elle est engendrée par le rayonnement solaire. La pression de radiation est due au transfert de quantité de mouvement au grain par les photons qui le frappent puis sont diffusés dans toutes les directions ; elle est proportionnelle à la surface que le grain présente au Soleil, donc au carré de ses dimensions.

Même si le phénomène est assez rare, sais-tu qu’une comète peut perdre sa queue ? Dingue, non ? Regarde ci-dessous. Le 20 avril 2007 les satellites du dispositif Stereo de la Nasa ont capturé les premières images jamais enregistrées de la collision entre la queue ionisée de la comète de Encke et un CME (Coronal Mass Emission = éjection de masse coronale = une bulle de plasma produite dans la couronne solaire) alors que la comète venait de franchir l’orbite de Mercure et s’approchait du Soleil. La queue de la comète s’est complètement détachée. Lorsque la tempête solaire a atteint la comète, sa queue de plasma a soudain été sectionnée, comme la flamme d’une bougie soufflée par une bouffée de vent. Les scientifiques suspectaient déjà qu’une éjection de masse coronale était parfaitement capable de tels effets sur la queue d’une comète, mais jamais un tel événement n’avait pu être observé. Hallucinant !!

Alors, quels sont les deux queues visibles à l’œil nu d’une comète sur les quatre qu’elle produit ?

Ces deux queues sont   la queue de poussière (la plus importante volumineuse) et une queue de gaz.

la queue de poussière

Elle est brillante et formée de poussières éjectées de la tête de la comète, repoussées par la pression de radiation de la lumière solaire. Elle part à l’opposé du Soleil. Elle est en générale de couleur blanchâtre. Cette poussière est formée de grains qui s’éloignent de la comète avec une vitesse qui dépend de leur taille. L’attraction gravitationnelle du Soleil est une force antagoniste, qui est proportionnelle à la masse du grain, donc à son volume et au cube de ses dimensions. Cette attraction est prépondérante pour les gros grains, qui suivent donc la même trajectoire de la comète mais se dispersent progressivement le long de son orbite. La pression de radiation devient importante pour les petits grains, qui sont accélérés en droite ligne vers l’extérieur du Système solaire d’autant plus qu’ils sont plus petits, formant la queue.

Alors que la queue de plasma ou ionisée (voir ci-dessous) est parfaitement rectiligne et opposée au Soleil, la queue de poussières est très légèrement courbée. En effet, les grains de poussières qui sont plus lourds que les particules du gaz ont des vitesses plus faibles ; ils restent plus longtemps auprès de la comète dans sa trajectoire autour du Soleil, ce qui donne une forme courbée de la queue ainsi formée.

Comme le montre le schéma ci-dessous, les queues sont toujours opposées au Soleil. La queue de plasma (couleur bleue), plus légère, est rectiligne et très opposée au Soleil, tandis que la queue de poussière (couleur marron), plus lourde, est très légèrement courbée.

Enfin, plus les queues se rapprochent du Soleil, plus elles s’allongent.

– La queue de gaz ionisée (appelée aussi queue de plasma)

Le mécanisme par lequel se forme la queue de gaz est complètement différent de celui de la queue de poussières.

Elle est de couleur bleue et elle est composée d’ions[2] provenant des gaz ionisés par le rayonnement ultraviolet solaire. Ces ions sont accélérés jusqu’à des vitesses phénoménales de l’ordre de 400 kilomètres par seconde. En regard, la vitesse de déplacement d’une comète sur son orbite, quelques dizaines de kilomètres par seconde tout au plus, est ridiculement faible. L’astronome allemand Ludwig Biermann (1907-1986) a montré en 1951 que ces ions sont entraînés par le vent émis continuellement par le Soleil à une vitesse de l’ordre de 400 km/s. Comme la comète se déplace à une vitesse bien plus faible que ce vent, la courbure de la queue de gaz ionisé est très faible.

Contrairement au reste de la comète, la queue de gaz émet de la lumière par elle-même : les ions moléculaires sont excités par le rayonnement solaire et émettent de la lumière en se désexcitant : c’est ce qu’on nomme la fluorescence. Comme le vent solaire est fortement perturbé par l’activité du Soleil, la queue gazeuse peut prendre différents aspects, souvent complexes.

enfin, il existe deux autres queues de comète non visibles à l’œil nu,  la queue d’hydrogène , et l’anti-queue (se trouvant devant le noyau de la comète). Nous ne les traiterons pas ici.

Pour la petite histoire :

570 millions de kilomètres ! C’est la taille de la plus longue queue de comète jamais mesurée, celle de la grande comète de 1996, C/1996 B2 (Hyakutake), soit 3.8 UA, c’est-à-dire 3.8 fois la distance Terre-Soleil. C’est presque deux fois plus long que la plus longue queue connue auparavant, celle de la Grande comète de 1843, qui avait 2,2 UA de long.

On ne peut pas rester insensible devant tant de beauté et d’émerveillement, n’est-ce pas mon ami(e) ?

Donc, on résume très succinctement ce qui a été vu jusqu’à maintenant. Une comète, c’est un petit corps céleste constitué d’un noyau de glace, de roches, et de poussière en orbite autour d’une étoile (pour nous, notre Soleil). A l’approche du Soleil, il se forme autour du noyau un halo vaporeux, la chevelure (ou coma).  Puis, la comète se rapprochant encore plus près du soleil, dégage une grande queue de poussière de couleur blanche en général, et une grande queue de couleur bleue le plus souvent résultant de la formation de ions.

Bon, maintenant que l’on sait ce qu’est une comète, il faut savoir d’autres choses à leurs sujets. T’as eu peur que le sujet s’arrête là ! Rassure-toi, on continue…mais mercredi prochain où l’on parlera de l’intérêt (énorme) d’étudier les comètes, ainsi que de leurs naissances et morts (snif…)

[1] L’ionisation est un déséquilibre des charges électriques d’un atome ou d’une molécule. Ces deux derniers éléments ont perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. Cette entité de déséquilibre de charge électrique s’appelle « ion »

[2] Tout l’ensemble du système solaire (donc le milieu interplanétaire) est composé de particules électriquement chargées envoyées par le soleil lui-même. C’est le vent solaire. Il est très peu dense – 10 particules par centimètre cube – mais très rapide, 400 à 800 km/s.

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6 réponses à “Les torticolis du Professeur Têtenlair : comètes et étoiles filantes (2/8)”

  1. Antiislam Antiislam dit :

    Bonjour,

    Un grand merci pour cette chronique passionnante !

  2. Avatar Oncle John dit :

    Merci Professeur Têtenlair. J’ai une question: Comment le soleil fait-il pour bruler sans oxygène et sans se consumer depuis des milliards d’années?

  3. Antiislam Antiislam dit :

    @ Oncle John,

    Bonjour,

    L’énergie solaire ne provient pas d’une combustion au sens classique.

    L’énergie solaire résulte (dans un premier temps) d’un processus nucléaire de fusion d’atomes d’hydrogène pour constituer un atome d’hélium.

    C’est Hans Bethe qui a découvert ce processus.

    On raconte qu’admirant un ciel étoilé avec sa fiancée, il lui dit :

    « Tu vois, chérie, je suis le seul homme au monde à savoir pourquoi elles brillent » …

  4. Avatar Oncle John dit :

    @ Antiislam. Merci pour l’explication. Toutefois je ne comprends pas pourquoi le soleil ne se consume pas mais semble renouveler une énergie sans fin depuis des milliards d’années. Evidemment, je n’attends pas de réponse définitive à mon interrogation car nous ne sommes pas encore prêts de pouvoir nous approcher du soleil pour vérifier nos théories …

  5. Avatar Cachou dit :

    @ Oncle John
    Merci de l’intérêt que tu portes à l’Univers par la très intelligente question de savoir « Comment le soleil fait-il pour brûler sans oxygène et sans se consumer depuis des milliards d’années ? ».
    Antiislam, visiblement calé dans ce type de sujet, t’as fait une excellente réponse. Avec son autorisation, je vais la compléter. Pour cela, je m’inspire de mon propre site sur le Ciel et l’Univers (1) et aussi de quelques petites connaissances dans le coin de ma tête qui ne sont pas dans mon site.
    Le Soleil représente à lui seul 99.8% de la masse du système solaire ainsi constitué (Jupiter représente presque tout le reste). C’est l’étoile de notre système qui se compose de 90 % d’hydrogène, de 9 % d’hélium et d’une fraction d’éléments plus lourds. Compte tenu de la chaleur extrême du soleil, ces éléments restent à l’état quasi gazeux et constitue le plasma.
    Tout d’abord, ne pas confondre :
    – la fission des atomes d’uranium (= centrales nucléaires). La fission des atomes d’uranium produit de la chaleur, chaleur qui transforme alors de l’eau en vapeur et met en mouvement une turbine reliée à un alternateur qui produit de l’électricité.
    – La fusion de l’hydrogène (voir ci-dessous) qui nous concerne.
    Au centre du Soleil, la température du noyau de 15 millions de degrés Celsius, combiné à la puissante gravité du soleil, dégage une telle pression qu’elle rapproche les molécules d’hydrogène entre elles, les faits fusionner et ne créé ainsi qu’un seul noyau d’hélium. Ainsi, 4 noyaux d’hydrogène donnent un noyau d’hélium.
    Cette fusion thermonucléaire, dans la bagarre, perd une partie de matière en dégageant une énergie colossale sous forme de rayonnement, d’électricité, de vent solaire, et comme nous le constatons sur terre de chaleur et de lumière.
    Mais, le résultat est que la masse du noyau d’hélium créé est moins importante que celle des 4 noyaux d’hydrogène.
    Cette énergie se dirige vers la surface du soleil en luttant contre la force de gravité qui attire tout vers le centre.
    Chaque seconde, le soleil convertit 4,3 millions de tonnes d’hydrogène en hélium, ce dernier ayant une masse plus faible.
    Tant que le soleil possède suffisamment d’hydrogène pour réaliser la fusion thermonucléaire, il continuera de vivre. Actuellement on estime qu’il est à la moitié de sa vie, 4,5 milliards d’années sur les 10 milliards d’estimations de sa vie globale.
    Quand le soleil aura épuisé tout son stock d’hydrogène (environ 5 milliards d’années encore) les noyaux d’hélium qu’il a fabriqué fusionneront entre eux ce qui générera encore plus d’énergie, la gravité n’arrivera plus à s’y opposer, et le soleil gonflera énormément, et deviendra ainsi une « Géante rouge ». Le Soleil explosera alors en répartissant sa matière dans tout le système solaire.
    Il ne restera alors plus qu’une petite étoile solide appelée « Naine blanche » qui refroidira lentement pendant plusieurs milliards d’années pour se fondre ensuite dans le noir de l’univers.
    Ainsi, pour répondre à ta question, le Soleil possède une quantité extraordinaire d’hydrogène qui s’épuise progressivement par la création de noyaux d’hélium, et quand la quantité d’hydrogène devient trop faible, les noyaux d’hélium fusionnent et le soleil explosera.
    **********
    (1) Pour accéder directement sur la page concernant le Soleil de mon site, clic sur le lien suivant :
    http://www.ciel-et-univers.com/systeme-solaire-le-soleil.html

  6. Avatar Claire dit :

    Merci pour ce nouveau partage concernant les comêtes. JVous n’avez pas précisé de quel berceau au fin fond de notre univers elles se détacheraient. Mais ce que je voudrais savoir concerne la fameuse HYAKUTAKE qui nous surpris dans la période de Pâques 1996. Je crois qu’elle fut repérée au mois de janvier par le japonais dont elle porte le nom. Vous disiez que la vitesse d’une comète est lente. A partir du moment oû telle comête a quitté son origine et devient détectable par un astronome terrien, combien de notre temps s’est il écoulé ? Merci…

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