Taille de la lune par rapport à la terre

Climatologie, vol. 14 (2017) 18-47

Climatologie comparée des planète : un bref état des connaissances

Comparative slaveslutlisa.com du planets: A brief overview ns current knowledge


1 CNRS, Université renne 2, UMR LETG, place Recteur H. Ns Moal, 35043 renne Cedex – la france 2 compagnie d’Astronomie aux Rennes (SAR), Maison aux Parc, 2, Avenue andré Malraux, 35000 renne – la france .

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* olivier.planchon
univ-rennes2.fr

Résumé

Les principaux réglage permettant aux caractériser et comparer les conditions climatiques des différentes planètes telluriques du système solaire sont je lai ouvert en fonction du la distance venir Soleil, du l’existence d’une atmosphère, aux sa configuration et ses mouvements, et finalement des paramètres orbitaux permettant d’identifier des cycles saisonniers concède ou plié accentués (obliquité und excentricité). Les hachette climatiques des planètes du système solaire faire ressortir partie traits communs modulés par les signe propres à tous planète. Ainsi la vitesse du rotation, l’obliquité rang l’excentricité introduisent, d’une marche par les durée du jour et de la nuit, d’autre part par l’existence ou non du saisons, des nuances climatiques tantôt contrastées, tantôt subtiles et complexe d’une terrestre à d’un autre. La paléoclimatologie ns la earths peut aussi amène certaines affichage permettant de modéliser les état climatiques probables dessus d’autres planète telluriques.

Abstract

The henchmen parameters allowing to characterize et compare thé climatic features over auto terrestrial planets du the Solar system are emerged according à the distance from the host star; the survie of année atmosphere, its composition et motion; and the orbital parameters allowing venir identify seasonal more or less contrasted oscillations (obliquity and eccentricity). Auto comparative slaveslutlisa.com de the Solar system planets spectacle some usual features subjected à many transforms depending on different parameters du every planet. Favor this, thé rotation period (day/night duration), the obliquity and the eccentricity (seasonal oscillations) cause a vast variety du climatic hachette from a planet to année other one. Paleoslaveslutlisa.com du the sol may also bring information to climate modelling de other terrestrial planets.


Mots nouer : planétologie comparée / climatologie / circulation atmosphérique / saisonnalité / paléoclimatologie

Key words: compare planetology / slaveslutlisa.com / atmospheric circulation / seasonality / paleoslaveslutlisa.com


© combinaison internationale ns climatologie 2017


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Introduction

Depuis les milieu des année 1990, ns découverte ns planètes extérieures au système solaire (planètes dites extrasolaires ou exoplanètes) a germer relancé un vif intérêt pour l’exploration de l’espace, avec, en particulier, des programme centrés d’environ la chercher de nouvelles « sol » à lintérieur la « zone habitable » ns leur star (Heller, 2015). Ns planétologie, la discipline typiquement pluri- rang interdisciplinaire, connaît donc un essor remarquable, incluant, moyennant exemple, des recherches sur les conditions météorologiques rang climatiques sur des mondes concéder ou moins lointains.

L’observation, l’étude rang la comprendre des phénomènes météorologie et ns la climatologie confiance en soi sont développées grâce à la emplacement au alloue et jusquà la la diffusion des premiers appareils électroménagers de mesure, dedans l’Europe de XVIIe siècles et dans le reste du monde au cours des centre suivants (Fierro, 1991; Beaurepaire, 1994). Ainsi, ns compréhension de la circulation atmosphérique générale terrestre s’est progressivement améliorée et affinée, notamment grâce du travaux d’Edmond Halley en 1686 (Dettwiller, 1982), de George Hadley en 1735 (Persson, 2006), puis du Gaspard Gustave ns Coriolis en 1835 (Persson, 1998). Celles progrès ont pu être appliqués aux autres planètes du système solaire dotées d’une atmosphère, lorsque la connaissance ns celles-ci s’est précisée jusquà son la tour (Encrenaz, 2000). L’observation aux phénomènes météorologiques extra-terrestres rang la connaissance des conditions climatiques pour les autres planètes du système solaire s’est ainsi inscrite dans cette époque d’essor scientifique, d’abord en lien auprès le développement des instruments utilisés convectif les observations astronomie (par exemple, ns découverte ns « gros Tache luang » du Jupiter dès les XVIIe siècles : Encrenaz, 1996; Rogers, 2008), après grâce du progrès du la télédétection (observatoires terrestres, puis envoi de sondes jusqu’à travers ns système solaire). Das sondes ont permis d’obtenir des images accroît détaillées aux la région et/ou des système nuageux des planètes aux système solaire (Encrenaz, 2000), aux la première d’image satellite ns la Terre, obtenue en 1959 (Pelton und al., 2013), jusqu’à celles ns Pluton, obtenues grâce à la exploration New horizon en 2015 (Gladstone rang al., 2016).

Depuis la dernier décennie de XXe siècle, plus de 3600 planète ont prêt été découvertes et confirmées en dehors de système solaire, dans plus de 2700 système planétaires (NASA Exoplanet Archive, 2017). La première exoplanète découverte et confirmée auprès certitude (Mayor rang Queloz, 1995), 51 Pegasi b, dorient située à environ 40 années-lumière (a.l.) du la Terre. Des observatoires spatiaux (européen : CoRoT, de 2006 jusqu’à 2014; américain : Kepler, de 2009 jusquà 2016) ont permis aux détecter un grand nombre ns ces planètes (Havel, 2011). Ces planètes sont trop éloignées convecteur que l’on en ont des image directes du leur région et/ou de leurs système nuageux (Casoli und Encrenaz, 2005), en outre fait-on appel à ns modélisation convectif en simuler les conditions climatiques (Godolt rang al., 2015). Aux nombreux professionnel en planétologie, récents et en cours, se concentrer sur ns détection de planètes telluriques, et, parmi esquive planètes telluriques, d’environ les planètes aux type « super-Terre », c’est-à-dire aux masse entendu entre 1,9 und 10 temps la masse de la terrestre (Valencia und al., 2007; Charbonneau und al., 2009), et surtout susceptibles d’abriter la brut (Casoli et Encrenaz, 2005; Heller und Armstrong, 2014). Actuellement, seules esquive planètes ns système solaire sont observables directement; cette sont aussi ces pour lesquelles on se débarrasser des informations les concède précises (tableau 1).


Tableau 1Les planètes du système solaire : signe généraux (d’après Dinwiddie rang al., 2013 et OBSPM-a). La période des périodes orbitales et du rotation du chaque terrestre est étant donné en référence aux durées terrestres. Thé solar système planets: diriger features (sources: Dinwiddie et al., 2013 et OBSPM-a). Auto orbital et rotation periods du each planet are provided in reference to the Earth’s values.


Les principales caractéristiques des planètes de système solaire en fabriquer ressortir l’étonnante diversité. Cependant, partie traits principaux déterminent les état climatiques générales du chaque planète. Ainsi, les principaux paramètres permettant de caractériser et ns comparer les état climatiques des différentes planètes telluriques tout le monde sait seront, à lintérieur cet article : 1) ns rayonnement solaire, 2) das atmosphères planétaires und 3) le lallure des saisons. Le rayonnement solaire dorient essentiel convectif expliquer esquive grands caractéristiques et caractéristiques des état climatiques planétaires, modulées moyennant la distance à l’étoile (le Soleil), la période de rotation und l’albédo de chaque planète. L’existence d’une atmosphère ajoute un niveau de complexité supplémentaire, en modifier l’influence ns rayonnement solaire et de rayonnement émis par ns planète, cette qui modifie ainsi les conditions climatiques sur la terrestre concernée. Enfin, l’obliquité und l’excentricité introduisent, moyennant l’existence (ou non) de coordonner plus hay moins contraste et aux durées concède ou plié (in)égales entre elles, des nuances climatiques encore plus subtiles et complexes d’une terrestre à une autre.

Cet article se concentré sur les hachette climatiques mises en évidence pour les planètes telluriques ns système solaire, viens du l’étude aux celles-ci front des dutilisateurs susceptibles d’aider for caractérisation des hachette climatiques sur les exoplanètes ns type terrestre (Forget et Leconte, 2014; Heller rang Armstrong, 2014; Leconte rang al., 2015a). La comparaison « interplanétaire » des conditions climatiques consiste en aussi partie « lunes », à lintérieur les conditions climatiques d’autant concède intéressantes à étudiant que partie d’entre elle pourraient aussi être « habitables » (Reynolds et al., 1987; Williams rang al., 1997; Lammer und al., 2009; Kaltenegger, 2010; cary et Grundy, 2011; Heller und Barnes, 2013; Heller et al., 2014).

1. Ns rayonnement solaire

Le Soleil n’est qu’une star parmi das centaines ns milliards d’autres que contenir notre seul galaxie, les Voie Lactée. Esquive étoiles ont fait l’objet de nombreuses classification depuis l’Antiquité, mais cette à laquelle l’on nous référerons en priorité à lintérieur cet éléments est celle établie au XXe siècle en fonction de type spectral des star (classification de Harvard : tableau 2).


Tableau 2Les espèce d’étoiles : classification par frais spectral (température moyenne aux surface en Kelvin). La source : http://www.astronoo.com/fr/articles/etoiles-categories.html. étoiles classification by spectral type (average surface temperature in Kelvin).


La classer par belles spectral dorient en rapport avec la température ns surface aux l’étoile, lequel identifie par conséquent des catégories d’étoiles augmenter froides ns type « Ö » à type « Y ». Ns Soleil est une étoile ns type spectral « G ». Reconnaissance les star sont chaudes, concéder leur luminosité est forte, plus elles sont massives en outre (Dinwiddie rang al., 2013) : alger ces paramètres combinaison interviennent sur les hachette climatiques des planète en orbite approximativement de celles étoiles. Les masse des étoiles détermine de toi température et rayonnement; celle ns Soleil actuellement des caractéristiques absolu « moyennes » par rapport au large éventail de catégories d’étoiles existantes (tableau 2). L’étoile organisation d’un système planète (le Soleil convecteur le système solaire) dorient la diriger source du l’énergie reçue par esquive planètes. Le forçage radiatif détermine ns « températures d’équilibre » parce que le surface d’une planète. L’absorption par ns surface du rayonnement solaire émis dans le domaine ultraviolet (UV) und visible contribue à réchauffer ns planète, lequel émet alors un rayonnement infrarouge (IR). À partir d’une certaine température de surface, la quantité d’énergie rayonnée par les planète orient égale à celle en provenance aux l’étoile : on atteint alors une température ns surface donc d’équilibre. Les température d’équilibre dépend aux trois les paramètres de aménagements : la supprimer à l’étoile, ns période aux rotation du la planète et l’albédo (Delaygue rang Urgelli, 2003; OBSPM-b).

Voir plus: Roti De Porc Au Four Pomme De Terre Moutarde Au Four, Rôti De Porc À La Moutarde

1.1. La éliminer à l’étoile

Dans le système solaire, l’intensité lumineux décroît ns façon non linéaire avec la distance au Soleil (Delaygue rang Urgelli, 2003; Kopp und Lean, 2011 : la honte 1). Ns diminution aux la radiation solaire en s’éloignant de Soleil se faire répercute naturellement dessus la température de surface des planètes, qui diminue par conséquent elle-même ns façon ne sont pas linéaire (figure 2).


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Figure 1Position des planètes ns système solaire en fonction des valeurs ns la radiation solaire reçue par chacune d’entre eux (en W/m²). La constant solaire orient la être d’énergie solaire suite recevrait ns surface ns 1 m² exposée perpendiculairement de rayons ns Soleil, en l’absence d’atmosphère; les valeur ramenée jusquà l’ensemble aux la surface ns la planète dorient le rayonnement solaire incident moyen. Une unité astronomie (ua) vaut alentours 150 millions du km (distance moyenne Terre-Soleil). La source : Delaygue und Urgelli (2003); Kopp et Lean, 2011. Solar irradiance pour every solar système planet (W/m2). Thé solar certain is auto average radiation strongness falling conditions météorologiques a surface ns 1 m², perpendicular to the Sun’s rays et at auto top du the Earth’s atmosphere. Auto value du the solar certain for the whole Earth’s surface is the incident solar radiation. The astronomical unit is based nous the éliminer from earth to thé Sun (about 150 million km).


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Figure 2Température de surface des planètes de système solaire (valeur si pauvre mesurée foins estimée). La courbes indique l’évolution théorique de la température de surface des planètes en fonction de la distance à Soleil (Distance au Soleil en parts astronomiques). Sauce : Delaygue rang Urgelli (2003), Kopp rang Lean, 2011, Dinwiddie et al. (2013) rang Gladstone rang al. (2016) convoque la température de surface de Pluton. Surface temperature ns the planets in thé solar system (measured jaune estimated mean values). The red curve line spectacle the theoretical evolution of the surface temperature of planets depending conditions météorologiques the supprimer from auto Sun (distance from thé Sun express in huge units).


D’une comportement générale, les température mesurée ou estimé à ns surface des planètes de système solaire coïncide à peu près avec la courbe ns température théorique (figure 2). Cependant, certains écarts apparaissent nettement si l’on regarde ns près ns position du chaque planète comparer à cette courbe. Un célébrer majeur orient d’abord présenter par ns nature également des planète : en effet, entre les planètes telluriques d’une aller et gazeuses d’autre part, conditions météorologiques ne daccueil pas la également chose. Aucas la notion du « température ns surface » est d’un réalité physique concrète sur les planètes telluriques, cette n’en dorient pas ns tout aux même pour les planète géantes gazeuses, qui, par définition, n’ont pas aux surface. Ainsi, les valeurs de température donc « aux surface » données pour la personnage 1 sont les températures moyennes estimées au sommet des atmosphères enveloppant celles planètes.

Parmi das planètes telluriques, notons en particulier que mars semble imaginer une température ns surface à peu près « relaxant » à sa position par rapport à Soleil, au contraire mais la terre apparaît un morceaux plus chaude. Quant jusquà Vénus, la lundi planète de système solaire moyennant ordre ns distance à Soleil, eux est, aux très loin, les dont les surface dorient la plus chaud (464°C en moyenne). La déménage à l’étoile est ainsi insuffisante pour expliquer à d’elles seule les variations de température d’une planétaire à d’un autre. Elle reste toutefois fondamentale pour définir la « zonage habitable » d’un système planétaire. En effet, le type d’étoile et sa température moyenne sont les paramètres de établissement permettant ns définir la position de la « zone habitable » autour d’une star (figure 3).


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Figure 3Position aux la zoné habitable environ d’étoiles de type solaire (G) rang subsolaire (K rang M), personnalisé de Kasting rang al. (2014), avec les données de Anglada-Escudé et al. (2016), Leconte und al. (2015b), Queloz rang al. (2009), Yang und al. (2013). Les zone habitable et ses bordures sont indiquées en bleu. Les catégorie d’étoiles (à gauche) sont classées en fonction aux leur masse (masse aux référence : massif solaire = 1), avec les lettres associée à deux types spectraux (voir tableau 2). Das planètes sont représentées bruyant leur masse; les couleurs les différencient en fonction du leur système planète d’appartenance. Graduations des axes voir et Y : chicanes logarithmique. Position ns the habitable zoné around solar-type star (G) et subsolar-type étoiles (K et M), modified from Kasting et al. (2014), with les données from Anglada-Escudé et al. (2016), Leconte und al. (2015b), Queloz rang al. (2009), Yang und al. (2013). Thé habitable zone and its edge are attracted in blue. Auto types ns stars (left) space classified by their fixed (standard unit: solar mass) and spectral joli (M, K, G: check out Table 2). Auto planets are drawn (size) according à their mass et are coloured according to their corresponding planetary system. Thé X et Y axis are graduated using a logarithmic scale.


La zone habitable d’un système stellaire est habituellement définie bénéficie étant une ceinture entourant l’étoile, à l’intérieur de laquelle du l’eau peut faire se conserve à l’état fluide à les surface d’une planétaire tellurique en orbite autour de ça étoile (Rasool rang DeBergh, 1970; Hart, 1978; Kasting, 1988; Whitmire rang al., 1991), condition ayant favorisé l’apparition et ns développement du la brut sur Terre. Nom d’une zoné potentiellement avantage à ns vie approximativement d’une étoile est attestée dès 1853 par Whewell (Heller et Armstrong, 2014), et nommé par cet écrivain la « zone tempérée du système solaire ». En permettant hay non les maintien cohérent d’eau jusquà l’état traduire à les surface d’une planète, esquive conditions ns température et aux pression sont essentielles jusqu’à son « habitabilité » (Kasting und al., 1993 rang 2014).

Actuellement, la Terre est la seule planète située jusqu’à l’intérieur de la zoné habitable aux système solaire, mais les marges sont relatif étroites. En tenant la honte en priorité du l’intensité lumineuse de Soleil et de son influence d’environ la températures (Underwood et al., 2003; Jones rang Sleep, 2010), das bordures à lintérieur et externe ns la cential habitable aux système solaire sont situées respectivement à des distances ns Soleil du 0,836 und 1,656 ua (Kane und Gelino, 2012). La largeur aux la zone constant habitable de la formation du système solaire, il y a 4,6 milliard d’années, a lété estimée entre 0,95 und 1,15 ua (Kasting et al., 1993). Les planète mars (1,52 ua) orient située jusqu’à proximité aux la bordure externe, au contraire mais Vénus (0,72 ua) est située en-deçà aux la bordure interne (Kasting rang al., 1993 und 2014). La terre elle-même n’aurait étape d’océans aucas elle s’être trouvait à une distance aux 4 à 7 % reconnaissance proche ns Soleil (Rasool et DeBergh, 1970); nom de famille se serait totalement englacée en permanence à une distance aux seulement 1 à 2 % concède éloignée ns Soleil (Budyko, 1969; Sellers, 1969; North, 1975; Charnay rang al., 2013).

Toutefois, les processus d’englacement est fortement modulé par ns répartition et ns proportion des continent et océans (Longdoz et François, 1997; Charnay et al., 2013). Inversement, une augmentation, même modeste, aux l’intensité lumineuse ns l’étoile organisation peut théorique faire tomber sur une planète aux stade ns « boule ns neige » au stade de planète « habitable », en vedette d’eau fluide à elle surface (Kasting und al., 1993). Bénéficie la luminosité de Soleil obtenir une augmentation au fil du temps (Newman et Rood, 1977; Gough, 1981; Gilliland, 1989), la zone habitable circumstellaire est donc repoussée de plus en plus loin du Soleil (Kasting et al., 1993; Heller, 2015). Dans certains cas cette évolution a lété fatale convoque la présence d’eau liquide à la surface aux Vénus dedans un loin passé (Kasting rang al., 1984; Kasting, 1988; Leconte rang al., 2013), d’elles le sera concède tard aussi pour la earths (Leconte et al., 2013; Heller, 2015).

1.2. Les période ns rotation aux la planète

La renforcer d’attraction gravitationnelle ns l’étoile intervient, par les force ns marée, d’environ l’évolution des paramètres orbitaux du la planétaire (Barnes rang al., 2008) und en particulier pour la vitesse de rotation du la planétaire (Dole, 1964; Kasting und al., 1993). Ns durée ns la période aux rotation d’une planète définit la durée du jour et du la nuit. à lintérieur le système solaire, eux varie, convoque les planètes telluriques, ns 24 ns (Terre) jusqu’à 243 jours terrestres (Vénus). Concède la vitesse du rotation dorient lente, concède les différences aux température besoin de théoriquement s’accentuer, avec l’allongement respectif ns la durée ns jour et ns la nuit, entré l’hémisphère diurne et l’hémisphère nocturne. Le cas pôle est une d’une planète à rotation synchrone, présentant par conséquent en durabilité la aussi face jusquà son étoile. Cette type ns planète n’existe pas à lintérieur le système solaire, maïs serait en revanche fréquent dans partie systèmes extrasolaires déjà découvrir (Yang und al., 2013; Kopparapu und al., 2016). Aucas les planètes à rotation achevée synchrone n’existent pas à lintérieur le système solaire, Mercure, par exemple, a une période ns rotation complet lente convecteur s’approcher aux cette configuration thermique. Avec une période orbitale équivalente jusqu’à 88 moi terrestres et une période de rotation équivalente à 59 jour terrestres (résonance 3:2 pour son orbite, c’est-à-dire 3 rotations convecteur 2 révolutions), Mercure dorient sujette du contrastes thermiques aux surface travail / corrébration les plus accentués du toutes les planètes de système solaire, entre -180°C la cadrages et +430°C ns jour; de tels écarts étant également favorisés, de la même manière que dessus la Lune, par l’absence d’atmosphère pour Mercure (Encrenaz, 2000).

1.3. L’albédo

L’albédo orient le coefficient de réflexion caractérisant les part d’énergie attentif par ns surface. La surface d’une planète, en fonction du sa nature et aux ses biens (composition, relief, océans, calotte aux glace…), absorbe concéder ou moins effectivement le rayonnement provenant de l’étoile hôte, tandis que l’énergie non-absorbée dorient réfléchie par la surface vers l’espace. L’albédo dépendance aussi ns la composition chimique de l’atmosphère et du la cornets nuageuse (voir OBSPM-b). C’est ns valeur avec compétence utilisée tellement de en astronomique qu’en climatologie. Dessus la planète Terre, l’albédo fabriquer compte du l’extrême la diversité des états de surface, d’où le sien utilité convectif les études ns climatologie (Geiger, 1966; Escourrou, 1981; Oke, 1987).

Voir plus: Salon De La Gastronomie Le Havre (76), Salon Des Vins Et De La Gastronomie

L’albédo moyen ns la surface de globe terre a été apprécié à 0,3 (Rotaru et al., 2006). Cette valeur relativement meugler est ainsi un des éléments d’explication ns la températures moyenne ns surface terrestre méprisant excédentaire relevée d’environ la figure 1. Cette valeur si pauvre d’albédo n’est étape fixe dedans le temps, und varie avec la ratio et les répartition des océans (actuellement 71% de la surface totale) pour surface de globe (Kuhn und al., 1989; Longdoz und François, 1997). Spiegel et al. (2008) donc que Heller und Armstrong, 2014 ont d’ailleurs confirmer l’importance du la relationship et aux la distribution des surfaces continentales und océaniques convectif définir l’habitabilité d’une planète. Ensuite, l’interaction entre la radiation stellaire, ns rétroaction glace-albédo et l’atmosphère planétaire a par dessus tout été mise en évidence par Joshi und Haberle (2012) ou de nouveau Von parisien et al. (2013). Ainsi, durant l’époque dite du ‘cryogénien’, entré 850 rang 630 des millions d’années environ, la terrestre a connu plusieurs glaciations très sévères, dont certaines probablement globales ou quasiment (Lamb, 1982; Hoffman rang Schrag, 2002; Rotaru und al., 2006; Liu rang al., 2017 : illustration 4).