Il y a certaines choses que nous tenons pour acquis. Par exemple : les planètes sont rondes (en réalité, elles ne le sont pas vraiment). Mais vous êtes-vous déjà demandé pourquoi ? Pourquoi sont-elles fondamentalement sphériques et non cylindriques ou en forme de cube ? L’omniprésence de cette forme soulève naturellement des questions sur les différentes forces à l’œuvre.
Les planètes sont des « sphéroïdes aplatis »
Tout d’abord, aucune des planètes de notre Système solaire n’est une sphère parfaite, pas plus que notre Soleil. Tous ces corps sont plus précisément décrits comme des « sphéroïdes aplatis », ce qui signifie qu’ils sont légèrement aplatis vers les pôles et légèrement renflés à l’équateur. Cette forme est également connue sous le nom d’oblate, en opposition à la forme parfaitement sphérique qui est connue sous le nom de prolate.
À titre d’exemple, pour faire le tour de la Terre en ligne droite en passant par le pôle Nord et le pôle Sud, vous embarquerez pour un voyage long de 39 931 km. En revanche, un tour complet autour de l’équateur serait un peu plus long : 40 070 km. Ainsi, lorsque vous vous tenez au niveau de la mer sur l’équateur, vous êtes plus éloignés du centre de notre planète que vous ne le seriez à l’un ou l’autre des pôles.
La forme sphéroïde aplatie est le résultat de deux facteurs principaux : la gravité et la rotation
La gravité
En réalité, nous ne sommes pas « attirés » vers le centre de la Terre par une force mystérieuse à distance, comme on pourrait le penser selon la vision newtonienne classique de la gravité. Au lieu de cela, nous suivons les trajectoires définies par la courbure de l’espace-temps créée par la masse de la Terre.
Pensez à l’espace-temps comme un tapis élastique tendu dans toutes les directions. Lorsque vous placez une masse, comme la Terre, sur ce tapis, elle fait une dépression dans le tissu, créant un « puits » dans lequel d’autres objets se déplacent. Les objets, y compris nous-mêmes, suivent simplement ces géodésiques (les lignes droites dans le tissu de l’espace-temps courbé). Nous sommes donc en chute libre à travers ce puits gravitationnel, ce qui nous donne l’impression d’être « attirés » vers le sol.
Pour en revenir au sujet, lorsqu’une planète se forme, la matière qui la compose s’agglomère et s’attire elle-même sous l’effet de la gravité. En effet, cette matière qui s’accumule crée une déformation de plus en plus marquée de l’espace-temps autour d’elle. Par ailleurs, ce processus s’opère dans toutes les directions. C’est donc ce donne à une planète sa forme sphérique. Les particules de matière se rassemblent de manière équilibrée avec une distribution uniforme autour du centre de masse.
La rotation
Alors que la gravité concourt à rendre les planètes sphériques, la vitesse de leur rotation tente simultanément de les aplatir. Plus un corps céleste tourne vite, plus son renflement équatorial devient disproportionné. C’est pourquoi il n’y a en réalité pas de sphères parfaites dans notre Système solaire, mais seulement des sphéroïdes aplatis.
Le Soleil est par exemple une sphère quasi parfaite en raison de son immense gravité et de sa vitesse de rotation relativement lente de 25 jours. De l’autre côté du spectre, Altaïr, situé à 16,8 années-lumière de notre planète, effectue une rotation complète sur son axe toutes les 10,4 heures terrestres, ce qui est très rapide. En conséquence, les astronomes estiment que l’étoile est au moins 14% plus large à l’équateur qu’il ne l’est d’un pôle à l’autre.
Du côté des planètes, la Terre n’est que 0,3 % plus large à l’équateur qu’elle ne l’est d’un pôle à l’autre. En revanche, les mesures de Jupiter suggèrent que la géante est 7% plus large à son équateur qu’elle ne l’est entre les pôles. Et pour cause, une journée y dure 9,9 heures terrestres.
Notez enfin que d’autres forces agissent également sur les étoiles et les planètes, modifiant leurs formes. L’attraction gravitationnelle du Soleil et de la Lune influence par exemple toutes deux la forme de la planète dans une certaine mesure, tout comme la tectonique des plaques.
