Les planètes sont en orbite autour du Soleil. La Lune est en orbite autour de la Terre. Charon est en orbite autour de Pluton. Mais plusieurs animations rappellent que ce n'est pas tout à fait exact : les corps sont en orbite autour d'un centre de masse.

« Il est juste de dire que les planètes sont en orbite autour du Soleil, mais ce n’est pas 100 % vrai. » Sur Twitter, le planétologue James O’Donoghue de la JAXA réalise régulièrement des animations qui permettent de mieux se représenter les mouvements des corps célestes dans l’espace. Entre le 28 avril et le 7 mai 2020, il a réalisé plusieurs animations pour montrer pourquoi il n’est pas tout à fait exact d’imaginer que les planètes ou les lunes sont en orbite autour d’un corps central, qui ne serait pas lui-même en orbite.

Dans les faits, les corps sont tous en orbite autour d’un centre de masse (un barycentre), même le Soleil, explique le scientifique. On s’en rend compte avec son animation du système solaire, visible sur Twitter ou YouTube. « Le Soleil détient 99,8 % de la masse du système solaire, Jupiter contient la majorité de ce qui reste (Saturne en deuxième, loin derrière) et, dans cette vidéo, vous verrez comment Jupiter joue au tir à la corde avec le Soleil », commente James O’Donoghue.

Le cercle bleu représente un diamètre de 1,39 million de kilomètres, soit le diamètre du Soleil. Le centre de ce cercle est le centre de masse. On voit ainsi qu’il peut arriver au Soleil de quitter complètement le centre de masse. L’étoile se déplace aussi de haut en bas, comme on peut le voir dans une autre animation.

Autres exemples : la Terre et la Lune, Pluton et Charon

Le cas de la Terre et de la Lune est similaire. Dans une autre animation (accessible sur Twitter et YouTube), le planétologue montre qu’il y a aussi un centre de masse autour duquel notre planète et son satellite naturel sont en orbite. « Tous les 27 jours, 7 heures et 15 secondes et grâce à l’attraction de notre Lune, la Terre complète une orbite autour d’un point en mouvement constant à environ 2 000 km sous la surface de la Terre. Elle le fait à la vitesse de 42 km/h — une vitesse lente à l’échelle planétaire », décrit James O’Donoghue sur Twitter. Sur l’image suivante, seule la distance entre la Terre et la Lune n’est pas à la bonne échelle.

La Terre et la Lune een orbite autour de leur centre de masse commun. // Source : Capture d’écran YouTube James O’Donoghue

Le scientifique prend un dernier exemple au sein du système solaire : Pluton et son plus gros satellite, Charon. « Ici, le barycentre est complètement à l’extérieur de Pluton tout le temps, vous pourriez dire que c’est un système à double planète (naine) », souligne James O’Donoghue sur Twitter (l’animation est, là encore, disponible sur YouTube). Cette visualisation permet aussi de bien voir que les deux objets sont en rotation synchrone : l’un présente toujours la même face à l’autre.

Bien sûr, tout ceci ne signifie pas qu’il faudrait cesser de dire que les planètes sont en orbite autour du Soleil, ou que la Lune est en orbite autour de la Terre. Ces formulations ne sont pas fausses et permettent de parler de ces systèmes plus facilement. Elles ne sont simplement pas parfaitement exactes : vous savez désormais ce qu’est un barycentre !

Crédit photo de la une : Capture d'écran YouTube James O'Donoghue

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