I- Nécessité d'une explication
Les planètes de notre système solaire, exceptées Vénus
et Uranus
tournent sur elles-mêmes dans le même
sens prograde ou direct (sens inverse des aiguilles d'une
montre) lorsqu'on les regarde par leur pôle Nord,
c'est-à-dire lorsqu'on a une vue de dessus du plan de l'écliptique.
Les deux planètes atypiques sont Vénus qui tourne "à l'envers" et
Uranus dont l'axe de rotation est couché dans le plan de
l'écliptique.
Il en est de même de tous les satellites majeurs
(diamètre > 400 km) du système solaire qui tournent autour de leur planète et sur eux-mêmes dans ce même sens prograde, sauf
Triton, qui tourne "à l'envers" autour de Neptune. Sur 27 planètes
et satellites majeurs, il y a donc deux exceptions (Vénus et Triton
qui ont une révolution et une rotation rétrograde), et un cas
particulier (Uranus). Ce sens prograde de rotation des planètes sur
elles-mêmes est le même que le sens de révolution des planètes
autour du Soleil, et le même que le sens de rotation du Soleil sur
lui même. Il ne peut s’agir d’un hasard.
II- Explication
IL faut distinguer pour l'explication de la rotation des planètes, les planètes telluriques et les planètes gazeuses.
1) Les planètes telluriques
Au cours de sa formation, la prototerre (comme les
autres protoplanètes et protosatellites) entrait en collision avec
un certain nombre de planétésimaux qu’elle capturait en les
intégrant à sa masse. Pour qu'il y ait collision entre
planétésimaux, il fallait soit que leurs orbites se recoupent soit
qu'elles se tangentent. Les chocs lors des recoupement d'orbites, par le jeu du hasard, ne pouvaient provoquer aucune
rotation particulière. En effet, un impact par la droite par exemple, provoque une rotation dans un sens, tandis qu'un impact
par la gauche provoque une rotation dans l'autre sens. Par le jeu du hasard, en moyenne, les impacts ont lieu autant par un côté que par l'autre.
Il en va différemment pour des orbites qui se tangentent.
Prenons le cas d'une Terre qui est déjà sur une orbite à peu près
circulaire, et dont l'orbite tangente l'orbite elliptique d'un météorite qui est en moyenne plus près du Soleil que la Terre. Ce satellite
arrive par en bas et touche la Terre par son côté jour. Il est dans la partie haute de son orbite et va donc très lentement, donc moins vite que la Terre.
Au moment du choc, il ralentit donc la partie de la Terre qui fait face au Soleil, et la fait donc tourner dans le sens inverse des aiguilles
d'une montre.
Prenons maintenant le cas d'un météorite plus lointain. Il touche la Terre au point le plus bas de
son orbite et là, va très vite, plus vite que la Terre. Il élance la partie de la Terre où il fait nuit, vers l'avant, et fait encore tourner
la Terre dans le même sens.
L'impact qui a donné naissance à la Lune s'est probablement produit suivant un de ces deux processus,
contribuant ainsi à augmenter la vitesse de rotation de la Terre sur elle-même et contribuant aussi à faire tourner la Lune autour de la Terre
dans le même sens.
2) Les planètes gazeuses
Pour ces planètes, le processus de mise en rotation est différent. La protoplanète devait être entourée par une immense nuage de
gaz et de poussière faiblement retenu par la gravitation de la protoplanète, et très chaud, donc très peu dense, donc très déformable.
Ce nuage fut donc déformé par
effet de marée en un ellipsoïde dont le grand axe pointait vers le Soleil.
Rapidement, les effets de friction à l'intérieur du nuage, rendirent les gaz immobiles par rapport
à l'ellipsoïde géométrique, ce qui veut dire que le nuage présentait toujours la même face vers le Soleil, comme la Lune
vers la Terre, et par le même processus. Cela implique que la rotation
du nuage sur lui-même était synchrone de sa rotation autour du Soleil. Peu à peu, la température de ce nuage diminua, donc
il se contracta et sa densité augmenta. La contraction eut le même effet que pour une patineuse qui tourne sur elle-même et qui
serre bras et jambes contre elle :
la conservation du moment cinétique accélère la rotation. Cela fit que la rotation devint plus rapide et
donc non synchrone. Les rotations très rapides sur eux-mêmes de Jupiter (période 9,22 h) et de Saturne
(10,66 h) s'expliquent de cette façon.
Remarquons que si un corps qui ne tourne pas se contracte et diminue de taille, cela ne le fait pas tourner. Le fait
qu'un astre en rotation sur lui-même et autour du Soleil, ces rotations étant synchrones, se mette à tourner plus vite s'il se contracte, prouve
bien qu'il tournait sur lui-même. C'est une autre manière de se convaincre que la Lune, qui présente toujours la même face à la Terre,
tourne sur elle-même.