1223 av

1223 av. J.-C : Le plus vieux compte rendu d’une éclipse
Les éclipses totales du soleil sont sans aucun doute les plus impressionnants phénomènes
astronomiques visibles à l’œil nu qui peuvent être observer plus moins régulièrement
(voir slide 9 et slide 10 du diaporama The Sun : A Pictorial Introduction). Celles-ci se
produisent quand la lune atteint un point dans son orbite autour de la terre qui se situe sur
une ligne joignant le soleil et la terre. Par un hasard extraordinaire, le diamètre angulaire
de la lune, quand il est perçu de la terre, est presque identique à celui du soleil. Le disque
du soleil est conséquemment éclipsé en entier, plongeant la terre dans la noirceur pendant
quelques minutes (cette explication physique du phénomène fut seulement formulée
durant le premier siècle avant Jésus Christ). Comme les comètes, les éclipses solaires
recevaient le statut de signes astrologiques de grande importance. Il n’est donc pas
surprenant qu’un évènement aussi spectaculaire soit souvent mentionné dans les écrits et
les chroniques de civilisations antiques.
La plus vieille mention d’une éclipse solaire se trouve sur une tablette d’argile trouvée
dans la ville antique de Ugarit (en ce qui est maintenant la Syrie), avec deux dates
plausibles rattachées : le 3 mai 1375 av. J.-C., ou bien le 5 mars 1223 av. J.-C., cette
dernière étant préférée par la majorité des récents auteurs sur le sujet. Il est clair que,
rendu au huitième siècle av. J.-C., les Babyloniens notaient systématiquement chaque
éclipse solaire, et auraient même été dans la mesure de les prédire plutôt efficacement, en
se basant sur certaines règles numérologiques.
800 av. J.-C : Premier compte rendu plausible de l’observation d’une tache solaire
Une tache solaire est une concentration de champs magnétiques puissants qui percent la
photosphère solaire. Ils ressemblent à des imperfections noires sur le disque solaire (voir
slide 1 et slide 3 du diaporama HAO). La grande majorité des taches solaires sont trop
petites pour être vues par l’œil nu, mais certaines peuvent atteindre une surface assez
grande pour être observées sans l’aide d’un télescope; et seulement durant des conditions
favorables (par exemple, lorsque le soleil est partiellement obstrué par du brouillard ou de
la brume). Dû avait leur signifiance astrologique possible, des comptes rendus
d’observations de taches solaires peuvent en effet être retrouvé dans plusieurs chroniques
antiques et chronologies royales.
Les deux plus vieux comptes rendus d’une telle observation sont dissimulés dans le Livre
des Changements, fort probablement le plus ancien manuscrit Chinois existant, compilé
en Chine aux alentours ou avant 800 av . J.-C. Il y est écrit : «Un dou est aperçu dans le
soleil», et «Un mei est aperçu dans le soleil». Dans le contexte du livre, les mots (c’està-dire, les caractères Chinois) «dou» et «mei» font probablement référence à une
obscuration ou un assombrissement.
Les astronomes des empereurs Chinois et Coréens prirent beaucoup de notes sur les
taches solaires, la majorité étant moins elliptiques que celles citées plus haut. Il
semblerait, par contre, que ces observations n’aient pas été entreprises systématiquement,
mais plutôt lorsque de la pronostication astronomique ait été commandé par l’empereur.
Les comptes rendus de tâches solaires existants, bien qu’incomplets, recouvrent près de
2000 ans d’observations pré-télescopiques.
ca.350 av. J.-C :
Une des réussites majeures de la Grèce antique est le modèle physique du cosmos
développé par Aristote (384-322 av. J.-C.). Une des caractéristiques essentielles de ce
modèle est la place réservée à la terre, dans le centre de l’univers, avec le soleil, les
planètes et une sphère d’étoiles fixes tournant autour de ce centre (le soleil occupant la
quatrième sphère). Dans ce modèle géocentrique la terre est absolument fixe, avec les
mouvements de précession et la rotation quotidienne attribués aux deux sphères les plus
éloignées du centre.
Le cosmos Aristotélique. La terre réside, immobile, au centre de l’univers et la dernière
sphère, nommée Primum Mobile, est supposé entreprendre une révolution complète en 24
heures.
Cet arrangement planétaire simple formera la base du modèle mathématique des
mouvements planétaires développé quatre siècles plus tard par Claudius Ptolémée (ca.
100-170). Dans la vision d’Aristote, il existe plusieurs différences physiques
fondamentales entre les mondes terrestre et céleste, comme démontré par la sphère de la
lune. Tout ce qui est trouve sous la lune est constitué des quatre éléments de base (la trre,
l’eau, le vent et le feu), ex-même arrangés concentriquement autour du centre de
l’univers. Un mouvement circulaire pure abrite tout le ciel, qui est constitué d’une
cinquième essence (ou «quintessence») jugé incorruptible.
ca. 200 av. J.-C : La distance jusqu’au soleil
La première tentative mathématique visant à calculer la distance terre/soleil est grâce à
Aristarchus de Samos (ca. 310-230 av.J.-C.). La procédure suivie par Aristarchus est
illustrée sur le diagramme ci bas; formez un triangle connectant la terre (E), le soleil (S)
et la lune (M). Durant la lune du premier ou troisième quart, ce triangle devient un
triangle rectangle (a = 90º). L’angle b peut être mesuré par un observateur se trouvant sur
la terre, ce qui donne maintenant l’opportunité de calculer l’angle c (c = 90º-b, quand a =
90º). Le ratio du segment terre/lune (EM) par rapport au segment terre/soleil (ES) est par
définition égale au sinus de l’angle c (tout ceci en langage trigonométrique; Aristarchus
se serait exprimé différemment).
La construction géométrique d’Aristarch utilisé pour estimer la distance entre la terre et
soleil. Le triangle terre/soleil/lune n’est pas dessiné à l’échelle.
Bien que théoriquement plausible, en pratique ce procédé est extrêmement inexacte dans
le cas du triangle terre/soleil/lune; ceci est dû au fait que EM est beaucoup plus petit que
ES, donc b est très proche de 90º et c est très petit. Par conséquent, une petite erreur de
mesure en b se traduit en une large variation dans le ratio EM/ES (encore en langage
moderne, une erreur de mesure en db est amplifié par un facteur 1/(sin c)2, ce qui est
énorme quand c est très petit). Aristarchus mesura b = 87º, quand la vraie valeur est en
fait 89º 50 minutes. Bien que ceci est l’air d’une petite erreur, à cause de l’amplification,
la valeur d’aristarchus mène à EM/ES = 19, tandis que la vraie valeur est EM/ES = 397.
Néanmoins, les calculs d’Aristarchus furent les premiers à expliquer mathématiquement
l’échelle du cosmos.
968 : Première mention de la couronne solaire
La couronne solaire est l’atmosphère extrêmement chaude du soleil. Elle est beaucoup
trop vague pour être discerné à l’œil nu contre la brillance éblouissante du disque solaire
lui-même, mais devient visible (et de façon extraordinaire) durant des éclipses solaires
totales, lorsque le disque solaire est caché par la lune. Quoiqu’elle soit visible à chaque
éclipse solaire, la première mention explicite qui peut être interprété de façon plutôt
ambiguë fut écrite par l’historien byzantin Léo Diaconus (ca. 950-994), lorsqu’il
observait l’éclipse totale du 22 décembre 968 à Constantinople (aujourd’hui Istanbul,
Turquie). Son observation est préservée dans les Annalles Sangallenses :
«…À la quatrième heure du jour…l’obscurité couvrit la terre et toutes les étoiles
brillèrent de plus belle. Et il fut possible de voir le disque du soleil, terne et non éclairé,
et une lueur minuscule comme une ceinture éclairé autour du disque.»
Comparez cette description avec les photographies modernes montrés sur slide 9 et slide
10 du diaporama HAO. Une description beaucoup plus vieille de la couronne peut
supposément être trouvé gravé sur des os d’un oracle datant de la dynastie Chang en
Chine (1766 à 1123 av. J.-C.), mais cette description est beaucoup trop ambiguë et
ouverte à l’interprétation que celle de Diaconus.
1128 : Le premier dessin d’une tache solaire
Ce dessin, des Chronicles of John of Worcester (un des plusieurs moines qui
contribuèrent aux Worcester Chronicles), représente le premier dessin survivant d’une
tache solaire, celle-ci ayant été aperçu le dimanche 8 décembre 1128. Comparez-le avec
les tâches solaires des slide 1 et slide 3 du diaporama HAO.
Dessin d’une tache solaire dans les Chronicles of John of Worcester, douzième siècle.
Apercevez les descriptions des pénombres autour de chaque tache. Reproduit de R.W.
Southern, Medieval Humanism, Harper & Row 1970, [Plate VII]
Le texte qui accompagne ce dessin peut être traduit comme ceci : «…du matin au soir, il
y eu apparition de quelque chose comme deux cercles noirs sur le disque du soleil, celui
dans le haut étant plus gros et celui dans le bas étant plus petit. Comme le démontre le
dessin.» Le fait que les moines de Worcester aient été capables de distinguer les ombres
et les pénombres des taches solaires qu’ils observaient suggère que ces taches étaient
énormes.
Les taches solaires plus larges peuvent être observé avec l’œil nu sous des conditions
favorables, par exemple lorsque le soleil est partiellement caché par des nuages ou de la
brume, particulièrement au levé ou au couché du soleil. Plusieurs autres comptes rendus
de ce genre existent, débutant par Théophrastus (374-287 av. J.-C.) au quatrième siècle
avant Jésus Christ. Cependant, les comptes rendus pré télescopiques les plus extensifs se
retrouvent en extrême Orient, spécialement dans les papiers officiels de la court impériale
Chinoise, commençant en 165 av. J.-C. Plus à l’ouest, les pensées dominantes d’Aristote
concernant l’incorruptibilité des cieux se traduit en disant que les taches solaires étaient
«physiquement impossible», donc ils furent ignorés ou attribués a mercure ou a vénus se
déplaçant devant le disque solaire.
1185 : La première description d’une protubérance solaire
Une protubérance est une accumulation importante de gaz relativement froid tenu en
suspension haut dans le champ magnétique du soleil (voir slide 6 et slide 7 du diaporama
HAO). Les grosses protubérances sont souvent visibles durant les éclipses solaires,
prenant la forme de petits filaments ou agglomérations rougeâtres dans la couronne
inférieure. La première description plutôt non ambiguë de protubérances est
habituellement prise pour être celle écrite dans les Chroniques de Novgorod, et étant la
description de l’éclipse solaire du 1er mai, 1185 :
«Au soir il y eu une éclipse du soleil. Il commençait à faire noir, et des étoiles furent
aperçues…le soleil devint en apparences comme la lune, et de ses cornes sortirent
comme des braises vivantes.»
1543 : Le soleil prend sa place au centre de l’univers
Le cosmos de l’ère médiévale chrétienne était un fusionnement de la physique d’Aristote
et de l’astronomie planétaire de Ptolémée. Ceci est la vue du monde détruite au seizième
et dix-septième siècle. Le premier coup fut lancé par Nicholas Copernic (1473-1543),
qui publia son œuvre-phare De Revolutionibus Orbium Coelestium en 1543. Dans celleci, Copernic présenta un nouveau modèle planétaire, ou le soleil se trouve au centre de
l’univers, et laissant tous les planètes (incluant la terre) tourner autour du soleil.
Copernic donna aussi deux nouveau mouvements supplémentaires à la terre : une rotation
quotidienne autour d’un axe et une précession de cette [spin axis]. De cette manière,
Copernic élimina le besoin d’avoir les deux sphères extérieures du modèle ptolémaïque et
produit plutôt un système ou la vitesse de révolution diminue graduellement vers
l’extérieure jusqu’aux étoiles fixes.
Le modèle planétaire de Copernic. Le soleil est au centre de tous mouvements
planétaires, sauf en ce qui attrait à la lune, qui orbite la terre. Sous cet arrangement, la
vitesse orbitale des planètes diminue graduellement vers l’extérieure et la sphère
extérieure des étoiles est véritablement fixe. Dans le modèle original de Copernic, la
terre a trois mouvements : une rotation quotidienne autour d’un axe, un mouvement
orbitale annuel autour du soleil et un troisième mouvement, quelque peu rattaché à la
précession que Copernic croyait nécessaire pour reproduire le plus exactement les
observations antiques.
Copernic introduit ostensiblement son modèle héliocentrique dans le but de finir avec des
mouvements attribués à la sphère d’étoiles fixes, mais il est clair qu’il croyait en la réalité
physique de son hypothèse héliocentrique. Puisqu le modèle de Copernic pouvait être vu
comme étant un autre instrument mathématique utile en astronomie mais sans aucune
réalité physique, son modèle pu au début être utilisé par d’autres astronomes sans attirer
la foudre des philosophes et théologiens convaincus de la centralité et l’immobilité de la
terre. Cette situation changea drastiquement durant le siècle suivant.
1609 : Le soleil…
Très tôt un converti du système de Copernic, Johannes Kepler (1571-1630) passa dix ans
de travaux laborieux (en utilisant les observations planétaires exacte accumulés au fil de
vingt ans par l’astronome Tycho Brahe (1546-1610)) pour réaliser que les trajectoires
orbitales des planètes ont la forme d’ellipses avec le soleil à un point et que le [radius
vector] qui joint une planète au soleil balaye des endroits égaux en temps égaux
(aujourd’hui connu sous le nom des première et deuxième lois de Kepler). En 1609,
Kepler publia son fameux Astronomica Nova, puis en 1619 son Harmonice mundi, ou ce
qui est maintenant connu sous le nom de la troisième loi de Kepler (période orbitale au
carré proportionnelle à la distance moyenne au cube) est expliqué pour la première fois.
En utilisant son modèle planétaire et les observations de Brahe, Kepler produit en 1627
les Tables Rudolphines de positions planétaires. Celles-ci furent plus exacte, par audessus d’un ordre de magnitude, que toutes tables précédentes produites en utilisant le
modèle planétaire de Copernic.
1610 : Premières observations télescopiques de taches solaires
Durant la première décennie du dix-septième siècle, quatre astronomes levèrent plus ou
moins simultanément le télescope vers le soleil et firent la découverte de taches solaires.
Ils étaient Johann Goldsmid (1587-1616, mieux connu sous le nom de Fabricius) en
Hollande, Thomas Harriot (1560-1621) en Angleterre, Galilée Galilei (1564-1642) en
Italie et le Jésuite Christoph Scheiner (1575-1650) en Allemagne.
Reproduction d’un des dessins de taches solaires de Galilée. La structure
ombre/pénombre est très apparente sur ce dessin datant du 23 juin 1612.
La plus vieille observation d’une tache solaire appartient à Harriot, soit le 8 décembre
1610, comme nous l’indique les écrits de ses cahiers, mais il ne poursuit pas de façon
systématique ses observations. Fabricius fut le premier à publier ses résultats en 1611 et
interpréta correctement le mouvement apparent des tâches solaires en terme de rotation
axiale du soleil. À Galilée revient le mérite d’avoir bien défendu le fait que les taches
solaires sont en effet des phénomènes de la surface solaire, et non des planètes intra
mercurielles (la théorie première de Scheiner). Les opinions de Galilée furent expliquées
en détail pour la première fois en 1613, dans ses Lettres sur les Taches Solaires, écrites en
réponse aux opinions de Scheiner sur ce sujet, publiées en 1612 sous le surnom de
Apelles, dans la forme de trois lettres envoyées à Mark Wesler (1558-1614), Magistrate
de Augsbourg, patron des sciences et correspondant scientifique de Scheiner et de
Galilée. Quelques années plus tard Scheiner, dans son immense traité sur les taches
solaires intitulé Rosa Ursina, accepta l’hypothèse que les taches solaires sont des
marques sur la surface solaire et utilisa ses observations exactes pour introduire le fait
que l’axe de rotation du soleil est incliné par rapport à la plaine écliptique (c’est-à-dire, la
plaine de l’orbite de la terre autour du soleil).
L’existence de taches éphémères sur la surface du soleil était en désaccord total avec la
cosmologie ptolémaïque/aristotélicienne favorisée par l’église Catholique Romaine (qui
fut néanmoins modifié pour ne pas entrer en conflit avec les [scriptures]). Les opinions
de Galilée sur les taches solaires contribuèrent de façon signifiante à l’amener devant
l’inquisition Romaine en 1633. Officiellement, Galilée fut condamné pour désobéissance
envers l’église, plus précisément son adhérence au modèle héliocentrique des
mouvements planétaires de Copernic. Une animosité grandissante de la part des Jésuites
qui, par l’entremise de leur chef astronome Christopher Clavius (1538-1612), avaient au
début supporté les premières découvertes de Galilée, contribuèrent aussi à son déclin.
1644 : Le soleil comme étoile
Partie d’un diagramme du Principia philosophiae (1644) de René Descartes, démontrant
sa conception du cosmos comme étant un aggradation de vorticelles contiguës, la plupart
d’entre elles exhibant une étoile en leur centre. S est pour le soleil.
Le système copernicien remplaça la terre par le soleil comme centre de l’univers, mais
conserva néanmoins une distinction entre le soleil et les étoiles «fixes», elles-mêmes
distribuées sur la dernière sphère du cosmos de Copernic; sphère elle aussi fixe. Cette
dernière concession à la centralité cosmique de l’humain fut rejeté par la génération de
coperniciens suivant Kepler et Galilée. Proéminent entre ceux-ci fut René Descartes
(1596-1650) qui, dans son manuscrit de 1644 Principia philosophiae proposas un du
modèle du cosmos dans lequel le soleil n’est rien d’autre qu’une étoile de plus, chacune
ayant été formé au centre d’un vortex très ancien. L’opinion de Descartes sur les tâches
solaires se résume en disant qu’elles étaient des aggradations flottante de matière
éthérisé, accrété tout au long de l’axe de rotation du soleil, où les forces centrifuges sont
négligeables.