La question du sens de rotation axiale des planètes du système solaire a longtemps préoccupé les astronomes, et n'a pas encore été résolue de manière satisfaisante. La majorité des planètes ont une rotation "prograde" (dans le même sens que leur mouvement orbital). Seules Vénus et Uranus présentent une rotation axiale "rétrograde", c-à-d dans le sens contraire.
Dès le 18ème siècle, on concevait la formation des planètes comme une succession de concentrations locales accumulant de la matière dans un disque protoplanétaire. Dans un tel cas, et à condition que les orbites des particules du disque soient circulaires, la matière venant de la partie intérieure du disque se meut plus rapidement le long de l'orbite que celle venant de la partie plus éloignée. Le résultat serait alors une rotation rétrograde de la planète ainsi formée.
Jusqu'en 1900, divers scénarios ont été imaginés pour contourner cette difficulté (Pierre S. Laplace, 1796; Daniel Kirkwood, 1864; Hervé Faye, 1884; Thomas C. Chamberlin, 1897) en invoquant la viscosité du disque protoplanétaire, l'action conjointe de l'effet de marée du soleil et le temps de contraction des planètes, la non-circularité des orbites des particules du disque, etc. Mais sans succès probant.
Le consensus acquis durant la première moitié du 20ème siècle invoquait le fait que le moment cinétique des particules en un lieu donné du disque a le même signe que celui du disque, et doit le conserver après condensation en une planète, c-à-d générer une rotation prograde. Mais une objection souvent invoquée relève que, lors de l'accrétion, ce moment cinétique est réparti entre la rotation axiale et le mouvement orbital. Pour les planètes, le moment cinétique orbital est environ 10'000 fois supérieur à celui de la rotation, et des variations du processus d'accrétion peuvent influer sur la partition du moment cinétique global. Des simulations numériques récentes (Lissauer et Kary, 1991) montrent que le sens de rotation de la planète formée dépend de l'excentricité des orbites des particules. La rotation prograde n'est obtenue que pour une gamme relativement étroite d'excentricités. Le problème n'est pas résolu, et Dones et Tremaine (1993) vont même jusqu'à proposer que les sens de rotation des planètes sont le fruit du hasard...
Des collisions avec de gros astéroides et les effets de marée ont influencé la rotation des planètes au cours du temps. Les collisions les plus importantes ont sévi durant les premiers 200 millions d'annés du système solaire, environ, et leurs effets sur la rotation ont été aléatoires. L'énergie dissipée par les marées (déformation des planètes par l'attraction gravitationelle), par contre, tend à égaliser la période de rotation axiale à celle du mouvement orbital. C'est ainsi que la Lune ne nous montre qu'une seule face, et que la "planète double" Pluton-Charon est également synchronisée. L'effet de marée varie inversément à la sixième puissance de la distance, et affecte donc surtout les planètes intérieures. Ainsi, Mercure fait exactement 1.5 tours par orbite. Ce couplage particulier est dû à une déformation fixe de la planète qui "résonne" avec l'effet de marée solaire. La rotation presque synchrone de Vénus serait aussi dûe à l'effet de marée solaire. Son lèger mouvement rétrograde pourrait résulter d'une ancienne collision. Au niveau de l'orbite terrestre, l'effet de marée solaire ne vaut plus qu'un quart environ de la marée lunaire.
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Cette réponse a été préparée par Noel.Cramer@obs.unige.ch