Le QUIZZ 19
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QUESTION
Qui et quand fut le premier home à observer les astres avec une lunette ?
Comment se nomment les 4 satellites de Jupiter ?
| Sujet | intervenant.. | date |
| Bref historique de l'astronomie | Daniel MARTINEZ | 9 Février 2008 |
Les réponses sont en rouge
Bref historique de l'astronomie
(par Daniel MARTINEZ)
INTRODUCTION :
Je ne suis pas historien des sciences, encore moins astronome de formation, c'est donc en amateur (éclairé malgré tout par une formation scientifique) que je vais tenter de vous faire partager mon engouement pour l'histoire des progrès scientifiques à travers la chronicité des évènements et en essayant d'approcher les cheminements de pensées, des raisonnements de ces hommes qui ont contribués notamment en matière d'astronomie à nous faire progresser dans la connaissance du monde qui nous entoure.
J'ai choisi de vous parler ce soir d'astronomie plutôt que de l'histoire des mathématiques, de la physique, de la chimie, des sciences du vivant ou de la médecine, parce qu'il me semble que le ciel a du procurer à nos lointains ancêtres les premiers questionnements dès les premières bribes de leur prise de conscience et qu'ils ont commencé à lever le nez vers cette merveilleuse immensité que malheureusement nous voyons de moins en moins dans nos villes, entre autres à cause de la pollution lumineuse
LES DEBUTS DE L'ASTRONOMIE
Même en l'absence de documents écrits pour l'attester, on peut penser que les premiers hommes ont été frappés par les phénomènes astronomiques et la beauté du ciel étoilé. Ils se sont sans doute posé les questions de base de cette observation - le soleil - les saisons- les phases de la lune …
Au néolithique on trouve quelques représentations des constellations sur la pierre (5000 à 2500 ans avant JC). On connaît les alignements des menhirs et des dolmens orientés vers le soleil levant (Stonehenge - G Bretagne). Une théorie a été déposée et soumise à la critique de ses pairs par une chercheuse dont j'ai oublié le nom, sur les peintures des grottes de Lascaux. (Développement) estimés entre 18 et 15 000 ans. (Chantal Jègues-Wolkiewiez) accueillie avec scepticisme par la communauté scientifique.
L'étude du ciel semble avoir été poursuivie par des besoins (agriculture, calendriers) et le sentiment d'une sorte de relation d'avenir entre ce ballet astral et mes hommes (astrologie), religion et les mythes. Sans oublier les phénomènes prodigieux éclipses, comètes, novae.
L'ASTRONOMIE BABYLONIENNE
Durant des millénaires, les astronomes mésopotamiens, puis babyloniens ont accumulé des observations (par exemple des listes d'éclipses). Plus tard ils ont élaboré des méthodes mathématiques pour décrire avec précision les mouvements du soleil, de la lune et des planètes.
A l'époque de la conquête de la Perse par Alexandre le Grand (331 avant JC), les Babyloniens possèdent un zodiaque de 12 signes et 30 degrés. (360°), connaissent les propriétés des progressions arithmétiques dans les phénomènes périodiques et calculent en base 60 (sexagésimale)
Instruments :
- le GNOMOM : simple bâton fiché verticalement dans le sol (en étudiant l'ombre (orientation et longueur on peut afficher l'heure) c'est l'ancêtre du cadran solaire.
- Le POLOS : demie sphère avec une bille en son centre - étude de l'ombre sur l'année.
Important : L'astronomie babylonienne n'utilise pas de représentation géométrique comme les Grecs plus tard, à qui elle apportera beaucoup. La précision est donnée par le calcul arithmétique.
L'ASTRONOMIE EGYPTIENNE
Isolée dans la tranquille vallée du Nil, à l'abri des grandes invasions et rythmée par les crues du fleuve, l'astronomie égyptienne est restée rudimentaire. (Pendant longtemps dans les écrits égyptiens, il n'y a qu'un mot pour désigner le nord et l'aval par exemple, la découverte de l'Euphrate qui coulait dans l'autre sens va les obliger à préciser la notion).
On doit aux Egyptiens tout de même :
- le calendrier de 365 jours : (3 saisons de 4 mois - inondations - végétation récoltes), chaque mois a 30 jours ou décades, ce qui fait 360 + 5 jours épagomènes (ajoutés). Il n'y a pas de calage astronomique d'où une dérive dans le temps du " calendrier vague ".
- les décans : (Moyen empire, 2100-1800 avant JC). Pour créer des heures des prières nocturnes, les Egyptiens, par décade, déterminent l'étoile qui marque la dernière heure de nuit pendant 10 jours sur l'horizon. On obtient 36 décans + 5 jours épagomènes - il pouvait donc y avoir au dessus de l'horizon 18 décans observables - compte tenu des clairs-obscurs du lever et du coucher du soleil, seul 12 décans ont réellement leur lever observables. La nuit est donc divisée en 12 heures et le jour également. C'est donc la division décimale du mois qui conduit à la division duodécimale du jour.
L'ASTRONOMIE CHINOISE
Elle commence aux environs de 1500 avant JC et connaît un remarquable éclat sous la dynastie Han (202 avant JC et 220 après JC). Elle repose sur une observation précise du soleil et de la lune pour déterminer un calendrier officiel au service du Souverain où l'astrologie est omniprésente.
Comme dans beaucoup de civilisations on connaît l'année tropique avec une bonne précision (365 jours ¼) - actuellement 365,2422 (entre deux équinoxes successifs de printemps).
- les catalogues d'étoiles sont regroupés en 284 constellations dès le 5è siècle avant JC.
- deux cosmologies géocentriques sont connues à cette époque
o l'une univers sphérique au dessus d'une terre carrée
o l'autre figure un œuf dont le jaune serait la terre et la coquille le firmament.
Le Moyen-âge ne voit que le perfectionnement de quelques instruments et quelques avancées au contact des Arabes. Il faudra attendre l'arrivée du Jésuite italien Mateo Ricci (1552-1610) à la cour des empereurs Ming à Pékin pour que la Chine entre dans une appréhension moderne de l'astronomie et puisse enter dans une phase d'exploitation de leurs tables astronomiques.
L'ANTIQUITE
L'ASTRONOMIE GRECQUE
De l'époque pré-socratrique (de Thalès -625 à Socrate -399 avant JC on ne possède que des fragments mais on sait déjà à cette époque:
- distinguer étoiles et planètes
- que la lune est éclairée par le soleil
- que l'étoile du soir est identique à celle du matin et que c'est VENUS
- les éclipses du soleil sont dues au passage de la lune devant le soleil
- les éclipses de lune, celles du passage dans le carré d'ombre de la terre.
On ne sait pas prévoir une éclipse. On pense que la terre est sphérique par des effets indirects. Vers 430 avant JC, deux astronomes athéniens METON et EUCTEMON établissent la corrélation entre année solaire et année lunaire (19 années solaires) dit, cycle de METON (235 mois lunaires).
Platon (427-348/7 avant JC) distingue le mouvement diurne du mouvement annuel tirant son savoir de son entourage, notamment EUDOXE DE CNIDE (408-355 avant JC).
La théorie cosmologique en vogue est celle des sphères homocentriques qui à pour grave défaut de ne pas expliquer la variation d'éclat des planètes au fil du temps.
L'ASTRONOMIE HELLENISTIQUE
ARISTOTE.
Elève de Platon, précepteur d'Alexandre et fondateur du lycée à Athènes, Aristote (384-322 avant JC) n'est pas astronome. Sa perception, sa conception de l'univers a toutefois duré jusqu'au XVIIe siècle.
Aristote distingue deux mondes :
Le monde infra lunaire (changement violents, mouvements rectilignes, chutes verticales.
Le monde supra lunaire, sans vide, rempli d'éther et régi par des mouvements naturels, circulaires et uniformes. La terre, immobile, occupe le centre puis la lune, le soleil et les 5 astres errants.
A l'époque de Claude PTOLEMEE, l'ordre sera différent : lune, Mercure, Vénus, Soleil, Mars, Jupiter, Saturne. Le système à sphères creuses concentriques ne rendait pas compte de tous les mouvements.
C'est Apollonius de Perga (IIIe-IIe avant JC) qui fera franchir un pas décisif en éliminant les sphères homocentriques au profit de combinaisons de cercles excentriques et d'épicycles.
L'astronomie hellénistique va des conquêtes d'Alexandre le Grand (IVe s. avant JC) aux conquêtes romaines du IIe s. avant JC bien qu'elles se prolongent dans quelques foyers d'Alexandrie jusqu'au IIe siècle après JC.
Ce que l'on en sait provient essentiellement de PTOLEMEE, IIe siècle après JC, dont l'œuvre a quasiment éclipsé tout le reste.
La mesure de la circonférence terrestre
Aristote est le premier auteur à avoir donné des arguments sur la sphéricité de la terre, notamment par l'ombre de la terre sur la lune lors d'une éclipse de lune.
- Erathostène (276-194 Avant JC), les faits sont rapportés par Cléomède (IIe siècle après JC° - Erathostène a dirigé la Bibliothèque d'Alexandrie.
(voir le projeté)
- Aristarque de Samos (310-230 avant JC) - mesure des distances lune et soleil.
-
Hipparque (190-120 avant JC) (découvreur de la précession des équinoxes). Mouvement rotatif de toupie de l'axe de la terre en 26 000 ans. Ce mouvement provoque un déplacement du point fictif choisi comme coordonnées des astres dans le ciel le " Point VERNAL " (position du soleil sur la sphère céleste à l'équinoxe de printemps). - déplacement d'environ 50'' par an (Hipparque trouva 36'' et Ptolémée après lui repris cette valeur).A partir des variations de temps des saisons il plaça la terre non au centre de la sphère céleste mais avec une excentricité qu'il calcula.
PTOLEMEE (100-170 après JC) à Alexandrie).
Son œuvre est considérable. L'ouvrage le plus connu MEGALE SYNTAXIS (grande composition) que les Arabes traduirons par Almageste. Composé de 13 livres c'est une synthèse de toute l'astronomie ancienne et reste un grand chef-d'œuvre d'analyse scientifique.
Ptolémée rappelle les solides fondements établis par Aristote puis reprend les théories d'Hipparque en ce qui concerne le mouvement du soleil. Les instruments restent rudimentaires, la sphère armillaire est pour Ptolémée l'astrolabe. Ptolémée complètera l'étude du mouvement de la lune et un catalogue de 1022 étoiles (le premier qui sera conservé). Mais c'est dans la théorie du mouvement des planètes que Ptolémée a le plus excellé en introduisant l'équant. Au total l'Almageste permet de calculer, grâce à ses tables, la position du soleil, de la lune, une éclipse de lune ou de soleil, la position d'une étoile ou d'une planète, une opposition, une élongation ect tout ceci a une date quelconque. Il rédigea un traité d'astronomie 'Les tables faciles " et un mode d'emploi - les " Hypothèses des planètes " en deux livres sont un exposé cosmologique, une description physique du monde utilisant l'Almageste comme base de données. Enfin, Ptolémée composa par la suite le plus grand traité d'astrologie de l'antiquité, la " TRETRABIBLE ".
L'œuvre est gigantesque, les démonstrations précises et élégantes. Ensuite se sera plusieurs siècles d'un lent déclin, surtout dans l'occident latin, dû à l'organisation de l'empire romain ; de l'arrivée du Christianisme ou des grandes invasions barbares.
LA PERIODE MEDIEVALE
L'ASTRONOMIE ARABE
A partir du 7è siècle les arabes vont conquérir un territoire plus grand que l'Europe, de l'Inde à l'Afrique du Nord et découvriront des tables astronomiques indiennes ou les ouvrages de Ptolémée.
Les motivations religieuses
L'étude de l'astronomie répondait pour les arabes à une double préoccupation : la détermination des heures de prière et la direction de la Mecque - ou se trouve la Kaaba (édifice cubique contenant la pierre noire, bétyle). Cette direction, la " Qibla " est purement du ressort de la trigonométrie, mais celle de la visibilité du croissant de lune et la longueur de l'ombre au cours de la journée nécessite d'améliorer les connaissances des mouvements de la lune et du soleil.
A partir du XIe siècle, les astronomes arabes deviennent très critiques vis-à-vis de Ptolémée.
Les observations vont se multiplier pour établir des éphémérides de plus en plus précis.
On construit aux Xe et XIe les observatoires de Tolède et de Cordoue. Peu après, le Mongol HULUGU KHAN fait ériger à MARAGHA (Azerbaïdjan) un observatoire qui supplante tous les autres où travaille Nasir AL-DIN AL-TUSI (1201-1274). Il ne sera surpassé qu'au XVe siècle par celui qu'ULUG H BEG fait construire à Samarcande dans le Turkestan.
Pas grand-chose d'autre à signaler à cette époque si ce n'est l'étonnant calendrier Maya de l'Amérique précolombienne :
- 365 jours - 18 mois de 20 jours + 5 de calage (HAAB)
- 1 calendrier sacré 13 mois x 20 jours - le Tzolkin.
L'astronomie en occident
C'est à Tolède que Gérard de Crémone (114-1187) traduit l'Almageste en latin - une grande partie va se répandre en Europe au XIIIe siècle.
Arrivé à l'université de Paris en 1221, le moine anglais Johannes de Sacrobosco écrira vers 1244-1256 " Le Traité de la sphère " qui restera un best-seller jusqu'au XVIIe siècle (cet ouvrage est le premier livre d'astronomie imprimé en 1472 à FERRARE).
A la fin du Moyen-Âge, début de la Renaissance, l'astronomie est dans une impasse - l'héritage " aristotélico-ptoléméen " exerce une telle domination qu'il paraît impossible d'en sortir.
LA REVOLUTION COPERNICIENNE
La publication en 1543 " Des révolutions des orbes célestes " de Nicolas Copernic (1473-1543) marque un tournant décisif dans l'histoire de l'astronomie. L'auteur propose pour la première fois un modèle de monde où les planètes tournent autour du soleil et la terre de surcroît tournant sur elle-même pour expliquer la succession des jours et des nuits.
Copernic n'eut pas le temps de publier lui-même, laissant la chose au théologien luthérien Andréas OSIANDER (1498-1552) qui plaça en tête un avertissement en totale contradiction avec les idées de Copernic, disant que cet ouvrage n'était qu'une hypothèse pour sauver les apparences. Du coup, il ne sera mis à l'index par l'Eglise qu'en 1616 lors de la première affaire Galilée. On ne sait pas si Nicolas Copernic connaissait les théories Héliocentriques d'Aristarque de Samos de Samos dont Archimède s'est fait l'écho.
Copernic n'a pas fait d'observations, mais son système sublimait l'équant et les épicycles et permettait de fixer à 50'' la précision des équinoxes.
A cette époque la théorie reçoit d'adepte Giordano Bruno (1548-1600) est condamné à mort par l'Eglise en 1600 et brûlé vif.
Tycho BRAHE
En 1572, Tycho Brahé observe l'apparition d'une étoile nouvelle en fait une supernova dans la Constellation de Cassiopée à la suite de celle qui met en brèche les principes d'Aristote il va se consacrer entièrement à l'observation, montrant entre autre que les comètes ne sont pas des phénomènes atmosphériques mais des astres infra-lunaires.
Tycho Brahé va améliorer les instruments et procéder à des observations d'une très grande précision à Uraniborg dans l'île de Hveen à côté de Copenhague.
Pour des raisons politiques, Brahé quitte Uraniborg et trouve refuge à Prague auprès de l'Empereur Rodolphe II (1552-1612).
Le dernier ouvrage " Instruments de la restauration de l'astronomie " est à la fois un bilan et un programme de recherche. Il meurt en 1601 laissant une œuvre mais Johannes KEPLER venu travailler avec lui en 1600, saura en tirer magnifiquement parti.
KEPLER (1571-1630)
Professeur de mathématiques à l'université calviniste de GRAZ. C'est un copernicien convaincu, son professeur à l'université de Tübingen, Michael Maestlin lui en ayant vanté les mérites.
Les lois de Kepler auront un accueil mitigé, Galilée ne se ralliera jamais à l'ellipse. C'est Newton qui montrera que les lois de Kepler ne sont que les conséquences de la gravitation.
GALILEE (1564-1642) - les premières
observations à la lunette.
La lunette était connue des militaires comme un instrument utile sur le champ de bataille, on ne sait qui eut le premier l'idée de la tourner vers le ciel pour faire des observations. Gallileo Galilei, dit Galilée est un copernicien de poids. En 1610 dans un petit livre " Sidereus nuncius " (Messager céleste) il rend compte des découvertes effectuées grâce à la lunette tournée vers le ciel (les montagnes de la lune, les 4 satellites de Jupiter (Io, Europe, Gaminède Callisto), les phases de Vénus prouvant qu'elle tourne autour du soleil, la résolution de la voie Lactée constituée d'étoiles invisibles à l'œil nu.
Galilée est plus un physicien qu'un astronome mais ses découvertes sapent les fondements de la cosmologie ancienne et ses idées coperniciennes commencent à inquiéter certains théologiens. On lui doit l'étude du pendule en observant les lampes se balancer dans la cathédrale de Pise ou encore l'étude de la chute des corps en particulier avec un plan incliné.
Il reçut un premier avertissement de l'Eglise en 1616. En Août 1632 il est sommé de comparaître devant l'Inquisition. Il abjurera à genoux devant la Congrégation du St Office réuni à Rome le 22 Juin 1633. A l'issue il se serait écrié " Eppur si muove ! (Et pourtant elle tourne). Il meurt en 1642 et ne sera qu'à demi réhabilité ces dernières années après le débat relancé par Jean-Paul II en 1979.
LE XVIIè SIECLE
Une ère Nouvelle dans la connaissance du ciel
Alors que Galilée tente de tirer des lois objectives des phénomènes de la nature, une autre quête apparaît, privilégiant l'explication des phénomènes observés. René Descartes (1596-1650) propose une théorie tourbillonnaire de l'Univers qui justifie l'héliocentrisme, mais repose sur des considérations plus philosophiques que scientifiques. Les besoins de quantification et de mesures précises se font criant. Les lois de Kepler vont résoudre quelques problèmes de distances, notamment la distance Terre/Soleil et Mercure-Vénus sont de mieux en mieux connus grâce à Pierre GASSENDI (1592-1655), notamment les notions de temps et de longueur s'affinent. Galilée propose d'utiliser les satellites de Jupiter comme horloge extrême et l'isochronisme des oscillations du pendule conduiront Jean PICART (1620-1682) à proposer le " pendule à secondes " -1/2 période = 1 s si la longueur est voisine de 1 mètre (130 ans avant l'invention di système métrique).
Louis XIV crée l'Académie Royale avec Roberval, Jean Picard, Philippe de la Hire, rejoint plus tard par des étrangers comme Huygens ou Cassini. Cette institution deviendra l'Académie des Sciences en 1666 et fonde l'Observatoire de Paris. En Angleterre le Royal Society encourage l'astronomie dès 1660 et l'Observatoire de Londres est crée à Greenwich en 1675
Les distances mesurées se révèlent beaucoup plus grandes qu'on ne l'imaginait.
Lors de ses travaux Ole Römer constate des phénomènes d'avance ou de retard des satellites de Jupiter par rapport aux éphémérides et en déduit fort justement que la lumière se déplace à une vitesse finie.
Quelques comètes spectaculaires bouleversent le cours du ciel pendant la seconde moitié du XVIIe siècle. Le mystère de leur trajectoire ne sera résolue qu'en 1705 grâce aux travaux d'Isaac Newton (1642-1727) et de son compatriote Edmund Halley (1656-1742) et mettent en évidence le lien entre les comètes et le soleil. Ils pensaient à l'inverse d'Hévélines de Dantzig, qui prétendait leur trajectoire rectiligne et sans retour, que leur trajectoire était une parabole ayant le soleil à son foyer.
Pour déterminer la distance du soleil, Jean-Dominique CASSINI tente de mesurer la distance extraterrestre de Mars. En 1762 avec une expédition en Guyane et une mesure à Paris pour mesurer le parallaxe suivant l'idée de Tycho Brahé. Les résultats sont remarquables puisque Cassini obtiendra 33 millions de lieues, soit 146 millions de kilomètres, chiffres très proches de la vérité. L'expédition de Richer apportera une autre information importante pour la physique : la longueur du pendule à seconde n'est pas la même près de l'équateur et à Paris.
Le paysage scientifique est bouleversé en quelques années. Non seulement les distances sont grandes, mais la lumière ne s'y déplace qu'à une vitesse relativement modeste puisqu'elle met plus de 8 minutes pour parcourir l'espace séparant le Soleil de la Terre.
Le système solaire se peuple :
de nouveaux satellites autour de saturne sont découverts, Titan en 1655 par Huygens Japet et Rhéa en 1672, puis Dionées et Téthys en 1684 par Cassini.
A l'initiative de Joachim d'Alence (1640-1707) la première publication régulière entièrement astronomique " la connaissance du temps " voit le jour en 1679, c'est un recueil annuel d'éphémérides nécessaires aux observateurs du ciel et aux navigateurs.
LE XVIIIe SIECLE
La publication en 1687 de la théorie de la gravitation universelle de Newton donne à la mécanique céleste ses fondements théoriques, les lois du mouvement des astres sont désormais connues. Pour affiner les choses il faut disposer de positions stellaires précises, Edmond Halley découvre en 1718 que certaines étoiles ont un mouvement propre en se déplaçant dans le ciel. Etudiant la lune il découvre le ralentissement de la Terre confortant l'hypothèse d'une Terre aplatie aux pôles à cause de la fluidité de son magma intérieur. Les comètes commencent à être mieux connues, Halley prévoit pour 1759 le retour de celle de 1682, ce calcul effectué également par bien d'autres entre temps va donner ses lettres de noblesse à la mécanique céleste. CLAIRANT, D'ALEMBERT (1717-1783) et le suisse EULER (1707-1783) résolvent simultanément et indépendamment le problème de l'interaction gravitationnelle de trois corps, ouvrant la voie à des éphémérides de grande précision. Un degré de méridien est mesuré près de l'équateur (JUSSIEU, LA CONTAMINE…) et en Laponie (MAUPERTUIS, CLAIRANT, LE MONNIER) confirmant l'aplatissement du globe. Pierre MECHAIN (1744-1804) et JB DELAMBRE (1749-1822) font des mesures précises sur le méridien de Paris pour en tirer la valeur de l'étalon de longueur, le mètre, dix-millionnième partie du quart du méridien terrestre.
De nouveaux moyens d'observations sont du à l'amélioration apportée aux lunettes, suite aux travaux d'AUZOUT et de HUYGENS elles sont dotées d'oculaires, de réticules et de micromètres sur les mesures de petites distances angulaires. Newton parvient à fabriquer le premier télescope à miroir poli et parabolique en 1668 sur une idée de l'anglais JAMES GREGORY (1638-1675). En 1672 le français CASSEGRIN (1652-1712) présente le sien dans lequel l'image se forme à l'arrière du miroir principal percé d'un trou en son centre.
En 1733 l'anglais CHESTER MOR HALL (1703-1771) construit le premier objectif achromatique composé de 2 verres (crown et flint) convergent/divergent donnant des images de bien meilleures qualités.
Des mondes nouveaux, en particulier des nébuleuses, sont découverts, les astronomes commencent à élaborer des théories de l'Univers réellement nouvelles et quelques fois des explications étonnantes :
- pour le britannique William DERHAM (1657-1735) ces nébuleuses sont " des accrocs dans le firmament laissant entrevoir la lumière du paradis "
- le français Jean Henri LAMBERT (1728-1777) propose un univers fini et explique que la voie lactée est une structure en forme de disque
- Thomas WRIGHT (1711-1786) tente de concilier sciences et religion faisant tourner Etoiles et Soleil autour d'un " divin centre ".
- Emmanuel KANT (1724-1804) imagine dès 1754 les univers-îles, univers peuplé de systèmes analogues à la Voie Lactée rassemblant une énorme quantité d'étoiles.
D'important progrès sont faits sur les télescopes, William HERSCHEL (1738-1822) musicien d'origine mais astronome passionné découvrira la planète URANUS avec un appareil de 15 cm d'ouverture. Puis ce sera 1000 nébuleuses cataloguées en 1786, en 1787 deux satellites d'URANUS, TITIANA et OBERON, en 1789 deux satellites de Saturne ENCELADE et MIMAS. Les instruments deviennent gigantesques, le record pour HERSCHEL aura un déflecteur de 1,20 m et une longueur focale de 12 m construit en 1786 il demeurera le plus grand instrument pendant un demi-siècle.
C'est aussi au XVIIIe siècle que le problème de la mesure des différences de longitudes est résolu. Mais ce sont les horlogers qui sont venus au secours des astronomes en réalisant des gardes temps fiables et précis. John HARRISON construit le premier chronomètre de marine en 1735. Le méridien de Greenwich devient la référence temporelle mondiale détrônant Paris, la France ne s'y ralliera officiellement qu'en 1911.
LE XIXe SIECLE
Une meilleure connaissance du système solaire montre la rupture entre Mars et Jupiter évoqué par Kepler. à loi empirique de Titus-Bode confirmée par la découverte d'Uranus en rang 8, et qui laisse présager la présence d'une planète entre Mars et Jupiter. Une planète est observée le 1/01/1801 à Palerme et c'est grâce au génie de Karl Friedrich GAUSS (1777-1855) que son orbite sera calculée et l'astre retrouvé (trois observations suffisent pour déterminer la trajectoire d'un astre soumis à l'attraction du soleil). PIAZZI dénomme la nouvelle planète CERES e hommage à la déesse protectrice de son pays, la Sicile. 1803 ce sera la découverte de Pallas, puis en 1804 de Junon, puis Vesta en 1807. La découverte d'ASTREE n'aura lieu qu'en 1845. Depuis plus de 30 000 astéroïdes sont numérotés et leurs trajectoires calculées, tandis que 100 000 autres n'ont fait l'objet que d'une désignation provisoire dans l'attente du calcul de leur trajectoire.
Après la découverte d'Uranus des observations précises montent qu'elle subit une perturbation ne respectant pas exactement la trajectoire assignée par la loi de la gravition universelle. BOUVARD et ARAGO (1786-1853) imagine l'existence d'une autre planète dont la mécanique céleste livrera la position. Après une compétition plus ou moins malheureuse pour l'anglais John COUGH ADAMS (1819-1892) c'est Jean Joseph LEVERRIER (1811-1877) de l'observatoire de Paris, poussé par ARAGO qui publiera les bons calculs et permettra d'identifier une planète le 23 Septembre 1846 à l'observatoire de Berlin. Elle sera baptisée " NEPTUNE " par le bureau des longitudes de Paris.
Le même scénario de perturbation est observé sur une étoile " SIRIUS " conduisant par la découverte d'une étoile compagnon en 1868 par l'américain Alvan Graham CLARK à l'observatoire du Harvard Collège à Cambridge (Massachusetts). Cette période voit la construction d'un très grand nombre d'observatoires. En 1880, 118 observatoires publics existent dans le monde : 84 en Europe, 27 en Amérique, 2 en Afrique, 2 en Asie et 3 en Océanie. La mécanique céleste triomphe, les instruments précis permettent de bonnes mesures de parallaxe et donc des distances des étoiles. Sur les travaux des Allemands Gustav Robert KIRCHHOFF (1824-1887) et Robert Wilhelm BUNSEN (1811-1899) qui ont mis au point l'analyse spectrale de la lumière en 1855, de très nombreux pionniers dans tous les pays vont se lancer dans les mesures spectrales. La composition chimique des astres devient accessible, la preuve est faite que le soleil est une étoile.
HUGGINS mesure la vitesse radiale de SIRIUS par les raies d'émissions des spectres et nébuleuses en 1868, exploitant la découverte de 1842 par le physicien autrichien Christian DOPPLER (1803-1853) et expliquée en 1848 par le français Hippolyte FIZEAU (1819-1896) du décalage des raies spectrales en fonction de la vitesse de la source (vers le violet lorsque l'astre se rapproche de l'observatoire et vers le rouge dans le sens inverse).
La photographie apporte énormément à l'astronomie. La première plaque daguerréotype de la lune est réalisée par l'américain John DRAPER en 1840 et celle du soleil par le français Léon FOUCAULT (1819-1862) en 1845.
Dans l'étude des mondes extérieurs Mars joue un rôle particulier. Depuis CASSINI et HUYGENS on lui connaît des pôles blancs, des calottes glacières proposées par HERSCHEL qui considère la planète Mars comme une planète sœur de la terre (période rotation pratiquement identique, taille un peu plus petite, variation saisonnières, présence de glace) et l'imagination humaine va jusqu'à prévoir la présence d'une vie sur Mars.
En 1877 on découvre que Mars est accompagné de deux petits satellites (PHOBOS et DEIMOS) et on détecte des canaux sur la planète alors que sur Terre on creuse Suez et Panama il n'en faut pas plus pour déchaîner les passions!!
Les techniques d'analyses spectrales et photométriques sont remarquablement puissantes mais nécessitent une grande quantité de lumière, elles ouvrent la course au gigantisme des collecteurs. La fin du XIXe voit la construction du plus grand réfracteur de 76 cm en 1887 à Nice à 102 cm à Potsdam en 1899.
En 1908, 1,52 m au mont Wilson en Californie puis 2,54 en 1917 sur le même site, une étape décisive sera franchie en 1948 avec la mise en service du télescope de 5 m du Mont PALOMAR en Californie. L'un des artisans de cette évolution rapide du diamètre des collecteurs sera l'américain George Ellery HALE (1868-1938) qui réussit à faire financer successivement les quatre plus grands télescopes du monde y compris PALOMAR qu'il ne verra pas fonctionner mais qui lui sera dédié.
LE XXe SIECLE
Harlow SHAPLEY depuis le télescope de 1 mètre du mont Wilson mesure la distance de nombreux amas globulaires (ce sont des amas d'étoiles à peu près sphériques rassemblant jusqu'à plusieurs milliers d'étoiles très âgées).A partir de celui de 2,54 mètres, HUBBLE (1889-1953) identifie des étoiles individuelles dans la nébuleuse d'Andromède. La preuve est faite que notre Univers ne se réduit pas à la galaxie qui abrite le Système Solaire et qu'il existe une foule de systèmes analogues peuplés d'étoiles semblables au Soleil dans des univers-îles si chers à Kant. Grâce à certaines étoiles variables HUBBLE détermine les distances de la Galaxie d'Andromède à 1 million d'années lumière, cette valeur sera corrigée à un peu plus du double par la suite.
Grâce au même instrument et aux spectres obtenus sur les galaxies, sur des travaux menés par Vesto SLIPHER, HUBBLE et HUMASON découvrent que plus les galaxies sont lointaines plus les raies des spectres sont décalées vers le rouge, plus elles sont distantes plus elles semblent s'éloigner rapidement de la notre. C'est la découverte de l'expansion de l'univers, et cela va bouleverser la vision de notre univers par les astronomes.
L'allemand Albert EINSTEIN (1879-1955) publie sa théorie de la relativité générale en 1915. Deux ans plus tard le hollandais DE SITTER (1872-1934) propose des modèles d'univers soumis aux lois de la relativité générale.
Einstein avait prévu dès 1913 que la lumière devait être déviée par des masses et qu'avec une éclipse totale de soleil on pourrait mesurer la déviation des rayons lumineux provenant d'étoiles situées dans le champs du soleil éclipsé. L'expérience est menée avec succès par EDDINGTON (1882-1944) lors de l'éclipse du 29 mai 1919.
Au début des années 1920, le russe Alexandre FRIEDMANN (1888-1925), puis en 1927 le belge Georges LEMAITRE montrent que les univers non statiques satisfont aux équations d'Einstein, en particulier l'expansion de l'univers prédit par la théorie de la relativité avant d'être observée.
HUBBLE a ouvert un nouveau champ d'investigation, celui de l'univers extragalactique, dès 1933 le suisse Fritz ZWICKY postulera l'existence de matière invisible en grande quantité (l'univers compterait 4% de matière ordinaire, 23% de matière noire et 73% d'énergie sombre de natures mystérieuses).
La radioastronomie va connaître un développement fulgurant avec le développement d'antennes immenses comme celle de Jodrell Bank en Angleterre en 1957 avec 76 m de diamètre. Inauguré en 1965 le radiotélescope de Nançay (Cher) équivaut à une antenne parabolique de 94 m de diamètre. L'interférométrie va encore multiplier ces chiffres comme le VLA (Very Large Array) au nouveau Mexique 27 antennes de 25 m réparties sur 36 km.
Dans le domaine des courtes longueurs d'ondes les progrès sont aussi rapides et le besoin de s'affranchir de l'atmosphère terrestre apparaît rapidement
L'astronomie spatiale va se déployer dans trois domaines distincts :
- le 1er : l'exploration, très spectaculaire, en allant étudier sur place les mondes découverts, réalisant en quelque sorte le rêve du XVIIe siècle. Des sondes vont être envoyées dans tout le système récoltant une foule de données scientifiques et d'images superbes (on a vu ici même un bel exemple avec la sonde Cassini vers Saturne présenté par Jean-Pierre MARTIN).
- le second est de s'affranchir de l'atmosphère terrestre pour améliorer considérablement les performances. C'est le cas par exemple du télescope spatial HUBBLE qui a permis un progrès important et une imagerie qui continue de nous surprendre.
- le troisième c'est l'accès aux longueurs d'ondes qui ne peuvent pas parvenir jusqu'au sol. Ces longueurs d'ondes, liées aux hautes énergies permettent d'étudier les cataclysmes cosmiques tandis que les grandes longueurs d'ondes permettent d'accéder aux molécules complexes non dissociées. Je ne vous citerai pas tous les satellites avec des missions très spécifiques lancés depuis 1968 - avec le laboratoire Einstein lancé en 1978 l'astronomie des Rayons X prend son essor. Dans le domaine infrarouge le satellite IRAS en 1984 et l'européen ISO de 95 à 98 ont permis de découvrir le nucléosynthèse à partir de l'Hélium pour fabriquer au cœur des étoiles le carbone et l'oxygène qui combiné à l'hydrogène produira de l'eau indétectable aux longueurs d'ondes de la lumière visible.
Le satellite européen Hipparcos entre 1989 et 1993 va mesurer avec une précision jamais atteinte les positions et magnitudes de plus d'un million d'étoiles et déterminer la parallaxe de 100 000 autres, il préfigure GAIA qui devrait être lancé en 2015.
En 1963, Martin SCHMIDT étudie le premier quasar découvert en 1960 et montre que le décalage de ses raies spectrales vers le rouge suit les lois de HUBBLE. Ces quasars passionnent les astronomes, ils rayonnent plus d'énergie que des galaxies contenant plusieurs centaines de milliards d'étoiles et représentent un état ancien de l'univers.
En 1965, un peu par hasard PENZIAS et Robert WILSON des laboratoires BELL découvrent le rayonnement fossile isotrope du fond du ciel imaginé par GAMOW (1904-1968) comme conséquence des équations d'Einstein et du Big bang. En 1968 la britannique Jocelyne BELL BURNELL découvre le rayonnement régulier des pulsars, petites étoiles super denses à rotation rapide. Le fin du XXe siècle voit l'installation d'instruments d'observation géants, en particuliers au Chili dans la Cordillère des Andes, le Very Large Télescope (VLT européen) est composé de 4 instruments de 8,20 m de diamètre. Le traitement informatisé de ses images lui permet de rivaliser avec le télescope spatial HUBBLE de 2,40 m de diamètre seulement mais qui surtout lancé en 1990 est d'une technologie ancienne puisque conçu en 1980.
Je ne vous citerai pas toutes les sondes spatiales qui ont participé ou qui participerons à l'exploration du système solaire comme les MARINER, les VIKING et autre VOYAGER. La sonde GIOTTO a fourni en 1986 les premières images rapprochées du noyau de la Comète de Halley, tandis que la sonde GALLILEO survolait les astéroïdes GASPRA en 1991 et IDA en 1993. Citons également SOHO qui, lancé en 1995, a fortement contribué à faire progresser les connaissances dans le domaine de la physique solaire et de la physique des hautes énergies.
Ces quelques lignes vous ont succinctement relaté l'histoire de cette astronomie qui n'a pas fini de nous passionner par ses découvertes extraordinaires. L'observation de planètes extrasolaires relègue le système solaire au rang de banal système planétaire. La prochaine étape sera peut-être la révélation de l'existence d'une vie extraterrestre. Les grands accélérateurs de particules apportant une meilleure connaissance de la physique fondamentale nous fera sans doute encore progresser dans la mise au point d'un modèle cosmologique pertinent de notre univers.
L'histoire continue, le petit hominidé qui jetait un regard émerveillé vers la splendeur du ciel étoilé a fait sans s'en douter le premier pas dans une aventure, qui de découvertes en découvertes, a contribué à construire les hommes du XXIe siècle que nous sommes.
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La découverte du Système solaire
OBJETS ANNEE DE DECOUVERTE (DECOUVREURS)
Mercure
Vénus
Mars
2 satellites:
Phobos 1877 (Hall)
Delinos 1877 (Hall)
Jupiter
Grande tache rouge 1665 (Cassini)
Anneaux 1979 (Voyager 1)
60 satellites:
Métis 1980 (Synnott)
Adrastée 1979 (Jewitt et Danielson)
Amaîthée 1892 (Barnard)
Thébé 1980 (Synnott)
b 1610(Galilée)
Europe 1610 (Gaulée)
Ganymède 1610 (Gaulée)
Callisto 1610 (Galilée)
Thémisto 2000 (Jewitt, Sheppard et ahi)
Léda 1974 (Kowal)
Hinialia 1904 (Perrine)
Lysithéa 1938 (Nicholson)
Élara 1905 (Perrine)
Sf2000 JIl 2000 (Jewitt, Sheppard et ahi)
Harpalyké 2000 (Jewitt, Sheppard et ahi)
Praxidiké 2000 (Jewitt, Sheppard et ahi)
Jocaste 2000 (Jewitt, Sheppard et ahi)
Ananké 1951 (Nicholson)
Chaldène 2000 (Jewitt, Sheppard et ahi)
Isonoé 2000 (Jewitt, Sheppard et ahi)
Érinomé 2000 (Jewitt, Sheppard et ahi)
Taygété 2000 (Jewitt, Sheppard et ahi)
Canné 1938 (Nicholson)
Kalyké 2000 (Jewitt, Sheppard et ahi)
Pasiphaé 1908 (Melotte)
Mégaclite 2000 (Jewitt, Sheppard et ahi)
Sinope 1914 (Nicholson)
Callirdioé 1999 (Scotti et ahi)
Autonoé 2001 (Sheppard, Jewitt, Fernandez et Magnier)
Thyoné 2001 (Sheppard, Jewitt, Femandez et Magnier)
Hermippe 2001 (Sheppard, Jewitt, Fernandez et Magnier)
Aitne 2001 (Sheppard, Jewitt, Femandez et Magnier)
Burydome 2001 (Sheppard, Jewitt, Femandez et Magnier)
Euanthe 2001 (Sheppard, Jewitt, Fernandez et Magnier)
Euporie 2001 (Sheppard, Jewitt, Fernandez et Magnier)
Ortbosie 2001 (Sheppard, Jewitt, Fernandez et Magnier)
Sponde 2001 (Sheppard, Jewitt, Fernandez et Magnier)
Kale 2001 (Sheppard, Jewitt, Fernandez et Magnier)
Pasithee 2001 (Sheppard, Jewitt, Fernandez et Magnier)
21 satellites mineurs, découverts en 2002 (S/2002 Ji) et 2003 (S/2003 Ji
À J20), par Sheppard, Gladman et ahi
Saturne
Anneaux 1610 (Galilée, observation)
1655 (Huygens, nature)
1675 (Cassini, division principale)
31 satellites:
Pan 1990 (Showalter)
Atlas 1980 (Terille)
Prométhée 1980 (Collins)
Pandore 1980 (Colins)
Épiméthée 1980 (Walker)
Janus 1966 (Dollfus)
Mimas 1789 (Herschel)
Encelade 1789 (Herschel)
Téthys 1684 (Cassini)
Télesto 1980 (Reitsema)
Calypso 1980 (Pascu)
Dioné 1684 (Cassini)
Hélène 1980 (Laques)
Rbéa 1672 (Cassini)
flétan 1655 (Huygens)
Hypéron 1848 (Bond)
Japet 1671 (Cassini)
Phoebe 1898 (Pickeiing)
Ymir 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
Paaliaq 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
Tarvos 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
Ijiraq 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
Suttung 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
Kiviuq 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
Mundilfari 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
Aibiorix 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
Skadi 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
Erriapo 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
Siarnaq 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
Thrym 2000 (Gladman, Nicholson, Burns, Holman et ahi)
1 satellite mineur découvert en 2003 (S 2003 51) par Sheppard et ahi.
Uranus 1781 (Herschel)
Anneaux 1977 (Kuiper Airborne Observatory)
21 satellites:
Cordelia 1986 (Terille, Voyager 2)
Ophelia 1986 (Terille, Voyager 2)
Bianca 1986 (Voyager 2)
Cressida 1986 (Ternie, Voyager 2)
Desdemona 1986 (Synnott, Voyager 2)
Juliet 1986 (Synnott, Voyager 2)
Portia 1986 (Synnott, Voyager 2)
Rosalind 1986 (Synnott, Voyager 2)
Belinda 1986 (Synnott, Voyager 2)
Puck 1986 (Synnott, Voyager 2)
Miranda 1948 (Kuiper)
Ariel 1851 (Lassell)
Umbriel 1851 (Lassell)
Titania 1787 (Herschel)
Obéron 1787 (Herschel)
Caliban 1997 (Gladman, Nicholson, Burns, Kavelaars)
Stephano 1999 (Gladman, Nicholson, Burns, Kavelaars)
Trinculo 2001 (Holman, Kavelaars, Milisavlijevic)
Sycorax 1997 (Gladman, Nicholson, Burns, Kavelaars)
Prospero 1999 (Holman)
Setebos 1997 (Gladman, Nicholson, Burns, Kavelaars)
Neptune 1846 (Adanis, Le Verrier, Galle et d'Arrest)
Anneaux 1984 (Observatoire de Cen-o Tolo)
8 satellites:
Naïade 1989 (Voyager 2)
Thalassa 1989 (Terne, Voyager 2)
Despina 1989 (Synnott, Voyager 2)
Galatée 1989 (Synnott, Voyager 2)
Lanissa 1982 (Reitsema, Hubbard, Lebofsky, Tholen)
Protée 1989 (Synnott, Voyager 2)
Triton 1846 (Lassell)
Néréide 1949 (Kuiper)
4 satellites mineurs découverts en 2002 (5/2002 Ni à N4) par Holman,
Kavelaars, Grav et ahi.
Pluton 1930 (Tombaugh)
1 satellite:
Charon 1978 (Christy)
Quelques astéroïdes (avec le nom de leur découvreur):
Cérès 1801 (Piazzi); Paflas 1802 (Qîbers); Junon 1804 (Harding); Vesta 1807
(Qîbers); Astrée 1845 (Heneke); Hygiea 1849 (De Gasparis); Eunomia 1851
(De Gasparis); Euphrosyne 1854 (Ferguson); Europa 1858 (Goldschmidt) ; thera
1873 (Watson); lda 1884 oealisa); Mathilde 1885 oealissa); Brucia 1891 (WolO;
Éros 1898 (Witt et Charlois); Achifle 1906 (WolO; Hector 1907 (Kopif).