Questions aux experts

Un nuage de gaz et de poussières en rotation autour d'un corps central a tendance à s'aplatir pour former un disque dans le plan équatorial de l'objet central car c'est à l'équateur que les forces centrifuges sont les plus grandes et que la matière résiste le mieux à la chute sur le corps central.
Une fois que ce disque de poussières et de gaz est formé autour de l'étoile, il va se transformer petit à petit, selon des mécanismes qui ne sont pas complétement élucidés de nos jours, en petits grains de poussières puis en gros grains, en blocs et finalement en planètes pour une grande partie de la masse.
Donc naturellement, toutes les planètes sont dans un même plan (le plan du disque), elles tournent toutes dans le même sens autour du Soleil et dans le même sens sur elles-mêmes, sauf dans les cas où par interactions perturbatrices entre elles, elles basculent "la tête en bas" et se mettent à tourner de facon rétrograde comme Venus (totalement basculée) et Uranus (en cours de basculement). Mais c'est postérieur à leur formation.

C'est la conséquence de la formation du système solaire, il y a 4,5 milliards d'années, à partir d'un disque de gaz et de poussières en rotation. Dans ce disque (la nébuleuse solaire) les poussières se sont agglomérées pour donner des cailloux de plus en plus gros, et finalement aboutir aux planètes. Les cailloux, puis les planètes, ont continué à tourner dans le sens de rotation global de la nébuleuse. C'est aussi le sens de rotation du Soleil sur lui-même. Pourquoi la nébuleuse avait elle la forme d'un disque et non d'une sphère, comme on pourrait le penser intuitivement ? Le nuage avait sûrement au départ une forme grosso modo sphérique, mais grosso modo seulement. Les irrégularités, les inhomogénéités, les mouvements turbulents dans le nuage entraînent rapidement un mouvement de rotation global et un aplatissement en forme de disque. Au cours de ces dernières années, de nombreux disques de gaz et de poussières (disques d'accrétion) ont été observés autour d'étoiles jeunes. Ce sont des systèmes stellaires en formation.

Le fait que toutes les planètes tournent presque dans un même plan provient de la formation du système planétaire à partir d'un disque de matière situé dans le plan équatorial du Soleil. Le disque, puis les planètes, se forment par une succession de phénomènes complexes.
Le disque original, formé de gaz et de grains de poussières, est issu de la naissance du Soleil, les grains chutent dans le plan équatorial du Soleil, puis se forment des "planètésimaux " qui donnent naissance à leur tour aux protoplanètes, lesquelles sont à l'origine des planètes. On constate, pour la même raison, que toutes les planètes tournent dans le même sens, dans le sens direct (sens inverse des aiguilles d'une montre).
Par contre, on a souvent tort de confondre la faible inclinaison d'une orbite et le fait de tourner dans un même plan. Par exemple l'inclinaison de l'orbite de Mercure (la planète la plus proche du Soleil - 57,9 millions de kilomètres -) est de l'ordre de 7°. Si on trace un angle de 7° sur une feuille de papier, on va constater qu'il est très petit. Mais à l'échelle du système solaire, la planète au cours de sa trajectoire va se trouver au maximum à 7,1 millions de kilomètres au-dessus ou au-dessous du plan orbital de la Terre, ce qui loin d'être négligeable. C'est d'ailleurs pour cette raison que l'on n'observe pas depuis la Terre un passage de Mercure (ou de Vénus) devant le Soleil à chaque conjonction intérieure des planètes.

A lire également :
Sur le web : le premier chapitre de la thèse d'astrophysique de Sébastien Charnoz : "La formation du système solaire" ;
Les enfants du Soleil d'André Brahic, Editions Odile Jacob, 1999