Tailles comparées des planètes et des étoiles

Quelles sont les différences d'échelle entre les planètes du système solaire et les étoiles de l'Univers ?

Les tailles dans l'Univers varient sur des ordres de grandeur vertigineux. Dans le système solaire, Jupiter est la plus grosse planète avec un diamètre environ 11 fois celui de la Terre. Le Soleil, avec un diamètre 109 fois celui de la Terre, pourrait contenir 1 305 620 Terres dans son volume. Mais comparé aux étoiles géantes, notre Soleil est une naine : Bételgeuse (géante rouge) a un diamètre environ 1300 fois celui du Soleil, soit 141 863 fois celui de la Terre. La loi de Stefan-Boltzmann (L = 4πσR²T⁴) permet de calculer le rayon des étoiles à partir de leur luminosité et de leur température.

Tailles comparées des planètes telluriques

Notre Univers est vraiment vaste et vide cependant quelques grains de matière parsèment ce vide cosmique depuis les petits grains de poussière aux plus grandes étoiles. Entre les petites planètes du système solaire et les plus grandes étoiles, la différence de taille est énorme, par exemple le diamètre de l'étoile Bételgeuse est 141 863 fois plus grand que le diamètre de la Terre. Cette page montre en images, quelques comparaisons de tailles, entre les planètes et entre les étoiles. Dans le système solaire, le Soleil a capturé 99,86 % de la masse totale de la poussière et du gaz de la nébuleuse originelle.

Jupiter, la plus grosse planète du système, a capturé 71% du restant. Les autres planètes se sont partagées le résidu de cette évolution gravitationnelle, c'est-à-dire 0,038% de la masse totale. Les 4 planètes telluriques ne représentent que ≈ 11 % de la masse totale des planètes du système solaire.

Tailles comparées de certains objets par rapport à la Terre

Une planète naine, depuis la nouvelle définition d'aout 2006, est un corps céleste en orbite autour du Soleil qui possède une masse suffisante pour que sa gravité l'emporte sur les forces de cohésion du corps solide et le maintienne en équilibre hydrostatique (sous une forme presque sphérique), et qui n'est pas un satellite, mais qui n'a pas fait place nette dans son voisinage orbital.

Comparaison des diamètres des planètes du système solaire

Ce graphique illustre les diamètres relatifs des huit planètes du système solaire, en prenant la Terre comme référence (diamètre = 1).

Diamètre des étoiles par rapport au Soleil

Ce graphique illustre les diamètres relatifs des étoiles Soleil, Sirius, Pollux, Arcturus, Aldebaran, Rigel, Antares et Bételgeuse, en prenant le Soleil comme référence (diamètre = 1). C’est grâce à la loi de Stefan‑Boltzmann, que les astronomes peuvent aisément calculer les rayons des étoiles. Bételgeuse a un diamètre ≈ 1300 fois celui du Soleil.

N.B.:
En 1879, le physicien autrichien Josef Stefan (1835-1893) découvre que l'énergie totale émise par un objet est proportionnelle à la puissance 4 de sa température absolue. Grâce à la loi de Stefan-Boltzmann, les astronomes peuvent calculer les rayons des étoiles. La luminosité d'une étoile s'écrit: \( L = 4\pi \sigma R^2 T^4 \). (L = luminosité, σ = constante de Stefan-Boltzmann, R = rayon de l'étoile et T = température).

Tailles relatives des planètes et des étoiles

Notre Soleil est vraiment très petit par rapport à certaines étoiles et nos planètes ne sont que des poussières par rapport aux Géantes bleues et rouges de notre Univers.

Taille de la Terre par rapport au Soleil

La Terre est bien petite par rapport au Soleil. Dans le volume du Soleil on pourrait y mettre 1 305 620 Terres. Son diamètre moyen mesure ≈ 12 742 km et celui du Soleil ≈1 392 684 km (≈109 fois plus grand). L'image montre ce rapport de taille Terre/Soleil, si la Terre se situait sur le même plan, très proche du Soleil.

Taille de Pluton et Charon avec la Terre et la Lune

Les nouvelles mesures et images de Pluton et de Charon obtenues par la sonde New Horizons (juillet 2015) nous permettent de faire ce montage comparatif.

FAQ : Tout savoir sur les tailles comparées des planètes et des étoiles

Quelle est la plus grosse planète du système solaire et comment se compare-t-elle aux autres ?

Jupiter est la plus grosse planète du système solaire. Son diamètre est environ 11 fois celui de la Terre et sa masse représente 71% de la masse totale des planètes (hors Soleil). Saturne vient ensuite avec un diamètre environ 9,5 fois celui de la Terre, puis Uranus (~4 fois) et Neptune (~3,9 fois). Les planètes telluriques (Terre, Vénus, Mars, Mercure) sont beaucoup plus petites : Vénus a un diamètre similaire à la Terre (environ 95%), Mars fait environ la moitié de la Terre, et Mercure est la plus petite des planètes (environ 38% du diamètre terrestre).

Comment les astronomes mesurent-ils la taille des étoiles ?

La taille des étoiles n'est généralement pas mesurée directement (sauf pour les plus proches par interférométrie). Elle est calculée à partir de la loi de Stefan-Boltzmann : L = 4πσR²T⁴, où L est la luminosité de l'étoile, σ la constante de Stefan-Boltzmann, R le rayon de l'étoile et T sa température de surface. En mesurant la luminosité (quantité d'énergie émise) et la température de surface (via son spectre), on peut en déduire le rayon de l'étoile. Cette loi montre que la luminosité est proportionnelle à la surface (R²) et à la puissance 4 de la température.

Pourquoi les étoiles peuvent-elles être si énormes par rapport aux planètes ?

Les étoiles sont d'énormes boules de gaz maintenues par l'équilibre entre la pression de fusion nucléaire (vers l'extérieur) et la gravité (vers l'intérieur). Leur taille dépend de leur masse, de leur stade évolutif et de la pression de radiation. Les étoiles géantes rouges (comme Bételgeuse) sont à un stade avancé de leur vie où elles ont gonflé démesurément après avoir épuisé l'hydrogène de leur cœur. Les naines brunes et les planètes gazeuses géantes (Jupiter) occupent une zone intermédiaire, mais la frontière entre planète et étoile est définie par la fusion nucléaire : une étoile est un objet qui fusionne de l'hydrogène en hélium (ou qui l'a fait). En dessous d'environ 13 masses joviennes, la fusion n'est pas possible.