V. — Travaux de M. Stratton. Inversion planétaire

Suggestion de W.-II. Pickering. — Peu après la constatation que le neuvième satellite de Saturne, Phœbé, effectuait sa révolution en sens rétrograde, W.-H. Pickering émit l'idée C|ue cette anomalie pouvait être expliquée en supposant qu'à l'origine toutes les planètes tournaient sur elles-mêmes en sens rétrograde et que le frottement dû aux marées avait ramené graduellement les axes de rotation de certaines d'entre elles à leurs positions actuelles.

En effet, si un satellite s'est détaché de la planète à une époque peu avancée de l'évolution planétaire, il commencera alors par se mouvoir autour de la planète en sens rétrograde; si l'aplatissement de cette dernière est faillie ou si le satellite en est très distant, le plan de l'orbite de celui-ci ne suivra pas le plan de l'équateur planétaire dans le mouvement qui l'éloigné de son inclinaison primitive, mais restera en arrière de lui. C'est le type que présente Phœbé.

Si, au contraire, le satellite a été formé à un stade plus avancé du développement de l.i planète, c'est-à-dire lorsqu'elle s'est considéra-

blement contractée et aplatie, le plan de son orbite suivra l'équateur planétaire et aura, par rapport à lui, une position stable, coïncidant d'ailleurs presque avec lui ; c'est à cette classe qu'appartiennent la plupart des satellites connus du système solaire et, en particulier, tous ceux de Saturne connus avant Phœbé.

C'est cette Note de Pickeringqui a suggéré les travaux de M. Stratton.

A l'origine loiiles les planètes tournaient en sens rétrograde. — Que les planètes aient tourné toutes à l'origine dans le sens rétrograde, cela est, ainsi que nous l'avons déjà vu, très admissible en conservant les grandes lignes de l'hypothèse de Laplace ; d'après cet illustre astronome, tous les anneaux générateurs de planètes circulaient à l'origine suivant les lois de Kepler et, par conséc[uent, les planètes produites tourneraient toutes en sens rétrograde; pour obtenir des rotations directes, il a dû introduire, après leur production, une force nouvelle ; cette force, c'est le frottement mutuel des couches concentriques de l'anneau nébuleux qu'il assimile à une atmosphère en mouvement de rotation, frottement qui, peu à peu, fait tourner les couches extérieures avec la même vitesse angulaire que les couches intérieures, comme si l'ensemble formait un tout solide. Supprimons cette force additionnelle, en d'autres termes supposons que l'anneau nébuleux générateur continue à circuler planétairement suivant les lois de Kepler; il donnera naissance à une planète de

rotation rétrograde.

Inversion planétaire. — Quant au renversement, pour ainsi dire, du plan de l'équateur planétaire par l'action du frottement des marées, c'était une vue audacieuse que ne faisaient pas soupçonner les travaux de Darwin et dont il fallait démontrer la réalité ; c'est en cette tentative de démonstration que consiste l'originalité du tra\ail de M. Stratton.

Adoptant dans ses grandes lignes l'hypothèse nébulaire de Laplace, 1 admet qu'une planète en formation est un corps se contractant graduellement et pouvant passer de temps en temps par un état d'instabilité aboutissant à la formation d'un satellite.

En outre, pour lui toutes les planètes tournaient à l'origine en sens rétrograde; mais, Adams ayant démontré que, pour une planète, l'attraction ne\A Ionienne seule de ses satellites ou du Soleil ne peut amener aucune altération séculaire de son obliquité, il admet que le

CHAPITRI^ I. — LAPLACIi ET SliS ;- LCCESSEURS. 205

facteur déterminant de ces variations séculaires est le frottement dû aux marées.

Prenant alors comme base les travaux de Darwin sur l'action des marées, usant des mêmes formules, il en étend librement l'emploi jusqu'à arriver au problème qu'il considère. Pour lui d'ailleurs, comme pour Darwin, une marée est toujours une déformation d'ensemble de la planète, qu'on suppose être un sphéroïde incompressible, homogène et visqueux.

D'après Laplace, en effet, la compressibilité n'a pas, en général, d'influence sensible; et d'autre part, d'après Darwin, il importe peu que le sphéroïde soit hétérogène s'il existe à sa surface une couche superficielle, même de faible viscosité.

Enfin, cet astronome a^^ant montré (p. 256) que le frottement dû aux marées n'a pu que changer très faiblement les dimensions des orbites, M. Stratton a toujours considéré les distances moyennes des planètes comme avant leurs valeurs actuelles.

Résultats de M. Stratton. — L'étude de M. Stratton se limite à la recherche des effets que peuvent avoir les frottements des marées

Fig- 94-

sur l'inclinaison du plan de l'équateur d'une planète par rapport au plan de son orbite.

Marées solaires. Planètes sans satellites. — Envisageant d'abord une planète dépourvue de satellites, il trouve que, sous l'influence

des marées solaires seules, la dérivée y de l'inclinaison i par rapport

au temps varie en fonction de L comme l'indique la figure 94. Les courbes sont numérotées dans l'ordre des viscosités croissantes, la courbe 5 correspondant à un coefficient de viscosité presque infini.

Ces courbes montrent que, cjuelle que soit la viscosité, -j- s'annule

pour une valeur de i comprise entre o" et 90". L'inclinaison i supposée d'abord de 180° diminue, passe par un minimum compris entre 90" et o", d'autant plus voisin de o" que la viscosité est plus grande; en sorte que, si nous supposons que, la planète se contractant à mesure qu'elle avance en âge, sa viscosité augmente, le plan de son équateur tendra à rejoindre par son autre face celui de l'orbite et l'inclinaison sera presque nulle. Notons toutefois cjue, d'après ce que nous avons dit plus haut, si la planète malgré sa contraction a conservé une couche fluide de faible viscosité à sa surface, elle se comportera comme si elle était constituée par une masse fluide de faible viscosité, si bien que pour une telle planète l'obliquité minimum pourra être considérable.

Dès cpie l'inclinaison est inférieure à 90" le mouvement de rotation est direct.

Mercure et Vénus. — En appliquant ces résultats aux planètes voisines du Soleil, M. Stratton conclut que Mercure, ayant atteint une faible obliquité, n'a pas d'océan, et cjue pour Vénus les marées superficielles océaniques n'ont pas eu d'eft'ets appréciables.

Mars. — Mars possédant des satellites extrêmement petits, nous pouvons négliger leur présence, en sorte que l'équateur de Mars s'est déplacé presque autant que celui de la Terre (avant la naissance de la Lune), et, s'il y a des mers à la surface de la planète, il tend à devenir perpendiculaire au plan de l'orbite.

Marées satellitaires. Planètes avec satellites. — Pour les planètes ayant des satellites, les marées satellitaires viennent se combiner à la marée solaire et en modifient les effets.

D'une façon générale, un satellite situé dans le pian de l'équateur