Mercure (planète)

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Mercure Mercure : symbole astronomique
Image illustrative de l'article Mercure (planète)
Mercure vue par la sonde MESSENGER,
le 14 janvier 2008.
Caractéristiques orbitales
Demi-grand axe 57 909 176 km
(0,387 098 93 UA)
Aphélie 69 817 079 km
(0,466 698 35 UA)
Périhélie 46 001 272 km
(0,307 499 51 UA)
Circonférence orbitale 359 976 739 km
(2,406 UA)
Excentricité 0,20563069
Période de révolution 87,969 34 j
Période synodique 115,8776 j
Vitesse orbitale moyenne 47,36 km/ s
Vitesse orbitale maximale 58,98 km/ s
Vitesse orbitale minimale 38,86 km/ s
Inclinaison sur l’ écliptique 7,00487 °
Nœud ascendant 48,33167 °
Argument du périhélie 29,12478 °
Satellites connus 0
Caractéristiques physiques
Rayon équatorial 2 439,7 km
(0,383 Terre)
Rayon polaire 2 439,7 km
(0,384 Terre)
Rayon moyen
volumétrique
2 439,7 km
(0,383 Terre)
Aplatissement 0
Périmètre équatorial 15 329,1 km
(0,383 Terre)
Superficie 75×106 km2
(0,147 Terre)
Volume 60,83×109 km3
(0,056 Terre)
Masse 3,3011×1023 kg
(0,055 Terre)
Masse volumique globale 5 427 kg/m3
Gravité de surface 3,701 m/ s2
(0,377 g)
Vitesse de libération 4,435 km/ s
Période de rotation
( jour sidéral)
58,6462 d
Vitesse de rotation
(à l’ équateur)
10,892 km/ h
Inclinaison de l’axe 0,0352 ± 0,0017°
Ascension droite du pôle nord 281,01°
Déclinaison du pôle nord 61,45°
Albédo géométrique visuel 0,106
Albédo de Bond 0,119
Irradiance solaire 9 126,6 W/ m2
(6,673 Terres)
Température d’équilibre
du corps noir
433,9 K (160,9 °C)
Température de surface
• Maximum 700 K (427 °C)
• Moyenne 442 K (169 °C)
• Minimum 90 K (−183 °C)
Caractéristiques de l’atmosphère
Pression atmosphérique ~ 10−9 Pa
Masse totale Moins de 1 000 kg
Potassium K 31,7 %
Sodium Na 24,9 %
Oxygène O 9,5 %
Argon Ar 7,0 %
Hélium He 5,9 %
Dioxygène O2 5,6 %
Azote N 5,2 %
Dioxyde de carbone CO2 3,6 %
Eau H2O 3,4 %
Hydrogène H2 3,2 %
Histoire
Divinité babylonienne Nabû
Divinité grecque - le matin : Ἀπόλλων
- le soir : Ἑρμῆς
Nom chinois
(élément associé)
Shuǐxīng 水星 (eau)

Mercure est la planète la plus proche du Soleil et la moins massive du Système solaire [1]. Son éloignement au Soleil est compris entre 0,31 et 0,47 unité astronomique (46 et 70 millions de kilomètres), ce qui correspond à une excentricité orbitale de 0,2 — plus de douze fois supérieure à celle de la Terre, et de loin la plus élevée pour une planète du système solaire. Elle est visible à l' œil nu depuis la Terre avec un diamètre apparent de 4,5 à 13 secondes d'arc, et une magnitude apparente de 5,7 à −2,3 ; son observation est toutefois rendue difficile par son élongation toujours inférieure à 28,3° qui la noie le plus souvent dans l'éclat du Soleil.

Mercure a la particularité d'être en résonance 3:2 sur son orbite, sa période de révolution (87,969 jours) valant exactement 1,5 fois sa période de rotation (58,646 jours), et donc la moitié d'un jour solaire (175,938 jours). L' inclinaison de l'axe de rotation de Mercure sur son plan orbital est la plus faible du système solaire, à peine 2 minutes d'arc. Son périhélie connaît une précession autour du Soleil plus rapide que celle prédite par la mécanique newtonienne, une avance de 42,98 secondes d'arc par siècle [2] qui n'a pu être complètement expliquée que dans le cadre de la relativité générale [3].

Mercure est une planète tellurique, comme le sont également Vénus, la Terre et Mars. Elle est près de trois fois plus petite et presque vingt fois moins massive que la Terre mais presque aussi dense qu'elle, avec une gravité de surface pratiquement égale à celle de Mars, qui est pourtant près de deux fois plus massive. Sa densité remarquable — dépassée seulement par celle de la Terre, qui lui serait d'ailleurs inférieure sans l'effet de la compression gravitationnelle — est due à l'importance de son noyau métallique, qui occuperait plus de 40 % de son volume, contre seulement 17 % pour la Terre.

Comme Vénus, Mercure est quasiment sphérique — son aplatissement pouvant être considéré comme nul — en raison de sa rotation très lente. Dépourvue de véritable atmosphère, sa surface est très fortement cratérisée, et globalement similaire à la face cachée de la Lune. Seules deux sondes spatiales ont étudié Mercure. Mariner 10, qui a survolé à trois reprises la planète en 19741975, a cartographié 45 % de sa surface et découvert son champ magnétique. La sonde Messenger, après trois survols en 2008-2009, s'est mise en orbite autour de Mercure en mars 2011 et a entamé une étude détaillée notamment de sa topographie, son histoire géologique, son champ magnétique et son exosphère.

La quasi-absence d'atmosphère — il s'agit en fait d'une exosphère exerçant une pression au sol de l'ordre d'1 n Pa (10−14 atm) — combinée à la proximité du Soleil — dont l' irradiance à la surface de Mercure varie entre 4,6 et 10,6 fois la constante solaire (soit 12 300 W/ m2 de surface mercurienne) — engendre des températures en surface allant de 90 K (−183 °C) au fond des cratères polaires (là où les rayons du Soleil ne parviennent jamais) jusqu'à 700 K (427 °C) au point subsolaire au périhélie.

La planète Mercure doit son nom au dieu Mercure du commerce et des voyages, également messager des autres dieux dans la mythologie romaine. La planète a été nommée ainsi par les Romains à cause de la vitesse à laquelle elle se déplaçait [4]. Le symbole astronomique de Mercure est un cercle posé sur une croix et portant un demi-cercle en forme de cornes ( Unicode : ☿). C'est une représentation du caducée du dieu Hermès. Mercure laissa également son nom au troisième jour de la semaine, mercredi (« Mercurii dies ») [5].

Orbite

Excentricité

L'orbite de Mercure tourne très lentement autour du Soleil (ici, l'excentricité est exagérée).

Mercure a une excentricité orbitale qui fait varier sa distance au Soleil de 46 à 70 millions de kilomètres [6], [7].

L'excentricité de l'orbite de Mercure varie de manière chaotique de 0 (orbite circulaire) à une valeur très importante de 0,46 sur plusieurs millions d'années [Note 1], [8], [9].

En 1989, Jacques Laskar, du Bureau des longitudes, a démontré que les planètes intérieures du système solaire avaient toutes des courses chaotiques. Cependant Mercure est celle dont le mouvement est le plus chaotique [10].

Précession du périhélie

Comme pour l'ensemble des planètes du système solaire, l'orbite de Mercure connaît une très lente précession du périhélie autour du Soleil [Note 2]. Cependant, contrairement aux autres planètes, la période de précession du périhélie de Mercure ne concorde pas avec les prédictions faites à l'aide de la mécanique newtonienne.

En effet, Mercure connaît une précession légèrement plus rapide que celle à laquelle on peut s'attendre en appliquant les lois de la mécanique céleste, et se trouve en avance d'environ 43 secondes d'arc par siècle [11].

Les astronomes ont donc, dans un premier temps, pensé à la présence d'un ou plusieurs corps entre le Soleil et l'orbite de Mercure dont l'interaction gravitationnelle perturberait le mouvement de cette dernière. L'astronome français Urbain Le Verrier — qui avait découvert en 1846 la planète Neptune à partir d'anomalies dans l'orbite d' Uranus — se pencha sur le problème et suggéra la présence d'une seconde ceinture d'astéroïdes entre le Soleil et Mercure. Des calculs effectués, en prenant en compte l'influence gravitationnelle de ces corps, devaient alors concorder avec la précession observée.

Le , Le Verrier fut contacté par le médecin français Lescarbault à propos d'une tache noire qu'il aurait vu passer devant le Soleil deux jours avant et qui était probablement, d'après lui, une planète intramercurienne. Le Verrier postula alors que cette planète — qu'il nomma Vulcain — était responsable des anomalies du mouvement de Mercure et se mit en tête de la découvrir. À partir des informations de Lescarbault, il conclut que Vulcain tournait autour du Soleil en 19 jours et 7 heures à une distance moyenne de 0,14 UA. Il en déduisit également un diamètre d'environ 2 000 km et une masse de 1/17e de celle de Mercure. Cette masse était cependant bien trop faible pour expliquer les anomalies, mais Vulcain était une bonne candidate au corps le plus gros de cette hypothétique ceinture d'astéroïdes interne à Mercure [12].

Le Verrier profita alors de l'éclipse de Soleil de 1860 pour mobiliser tous les astronomes français afin de repérer Vulcain, mais personne ne put la trouver. Le Verrier resta cependant confiant après que le professeur Wolf, du Centre de données des taches solaires à Zurich, eut observé sur le Soleil deux douzaines de taches suspectes. La planète fut recherchée pendant des décennies. Certains astronomes attestèrent l'avoir vue passer devant le Soleil. Parfois plusieurs dirent l'avoir repérée, mais à des endroits différents.

Finalement, l'énigme fut résolue en 1916 avec la théorie de la relativité générale d' Albert Einstein. En appliquant la relativité générale au mouvement de Mercure, on en arrive à la précession mesurée [13].

Transit de Mercure

Transit de Mercure (Mercury) du .
Article détaillé : Transit de Mercure.

Le transit de Mercure peut se produire en mai ou en novembre lorsque Mercure se situe entre la Terre et le Soleil.

Les transits de Mercure vus depuis la Terre sont beaucoup plus fréquents que ceux de Vénus, avec une fréquence d'environ 13 ou 14 par siècle, en raison de la proximité de la planète au Soleil, qui implique une période de révolution plus courte que celle de Vénus. Ils peuvent se produire en mai à des intervalles de 13 ou 33 ans, ou en novembre tous les 7, 13 ou 33 ans. Les trois derniers transits de Mercure datent de 2003, 2006 et 2016 ; le prochain se produira en 2019 [14].

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