avoir la présentation du chapitre 2

HISTOIRE DE L’ASTRONOMIE
Décrire l’évolution de la pensée scientifique
Réaliser l’importance de la révolution
Copernicienne dans l’histoire
Situer l’importance des mathématiques dans
l’évolution de la démarche scientifique
Dresser la liste des événements qui ont
marqués l’histoire de l’astronomie
Astronomie primitive
A) Noter des
phénomènes célestes
exceptionnels comme
des comètes, des
météores ou
l’apparition d’étoiles
nouvelles (novae &
supernovae)
Ex: Nébuleuse du Crabe
Astronomie primitive
B) Utiliser le mouvement
régulier du Soleil, de
la Lune ou de tout
autre astre pour
mesurer l’écoulement
du temps, repérer les
saisons, etc
Ex: Stonehenge
Les Sumériens (~ 2000 av. J.C.)
Premiers à avoir un calendrier basé sur 12
mois et dont les noms référaient à des
activités agricoles (4iè: semis, 11iè: récolte)
Calendrier basé sur les phases de la Lune:
291/2 j. x 12 = 354 jours (vs 1 an = 3651/4).
Le problème de la différence était réglé en
introduisant un mois extra certaines années.
Les Assyriens (~ 800 av. J.C.)
Naissance de l’astrologie: les premiers à
croire que les événements dans le pays et
chez les individus étaient influencés par les
astres.
Naissance de l’astronomie de position: les
premiers qui ressentent le besoin de
connaître la position précise du Soleil , de la
Lune & des planètes p/r au fond étoilé
Les Égyptiens
 Ils ne croient pas à la nature divine des étoiles
(astrologie non-existante)
 Ils découvrirent la révolution de Mercure et de
Vénus autour du Soleil et dressèrent une liste
d’étoiles
 Le lever Héliacal de Sirius (1er fois que Sirius est
visible à l’aube du matin) annonçait les crues
prochaines du Nil (printemps). Maintenant, à
cause de la précession terrestre, cet événement est
à l’automne.
GRÈCE ANCIENNE 600-300 av. J.C.
Contrairement à l’astronomie primitive
basée sur l’observation, les premiers Grecs
élaborent des modèles basés sur
l’esthétique plus que sur des observations.
Ils utilisent le CERCLE et les SPHÈRES
considérés comme des formes parfaites.
Thales de Miletus (Turquie) (636-546)
 L’eau est le principe premier de toute chose, la
terre est un disque plat flottant sur l’eau
 Sans qu’on ne sache trop comment, il avait prédit
l’éclipse de 580 B.C. (il avait probablement mis la
main sur des tables mésopotamiennes)
 Il est le premier à dire que le Soleil et les étoiles
n’étaient pas des dieux mais des boules de feu
Anaximandre (610-547)
Le premier avec une théorie assez complète du
système solaire (les planètes sont des roues
pleines de feu tournant autour de la terre)
Première tentative de représenter un système
astronomique à partir d’un modèle mécanique
Le premier à dire que la matière à partir de
laquelle les choses sont faites est éternelle
Anaximène (610-546)
Il suppose que les astres sont des corps
fixés à des sphères en révolution
Il est le premier à supposer l’existence
des sphères célestes, ce qui deviendra
l’aspect dominant de l’Univers Grec
jusqu’au temps médiévaux.
Pythagore (582-507)
Il suggère que la Lune et la Terre sont
des sphères et non des disques plats
Lune: la pénombre visible dans la
phase croissant de Lune
Terre: la disparition des bateaux à
l’horizon
Paradigme de Pythagore
Les planètes, le Soleil, la Lune et les étoiles
se déplacent sur des orbites parfaitement
circulaires
La vitesse des planètes, du Soleil, de la
Lune et des étoiles est parfaitement
uniforme sur leur orbite respective
La Terre est situé exactement au centre du
mouvement des corps célestes
Platon (427-347)
“Si on n’avait jamais vu les étoiles, le Soleil
et les cieux, aucune des paroles que l’on a
dite à propos de l’Univers n’aurait été
prononcée. Mais la vue du jour et de la nuit,
le défilé des années ont créé les nombres et
nous ont donné le concept de temps et le
pouvoir de s’interroger sur la nature de
l’Univers et de ceci est né la philosophie.”
Platon
1. Il y a des certitudes
2. Les mathématiques nous ouvrent la porte de la
perception
3. Malgré le fait que les applications physiques des
mathématiques puissent changer, les pensées
demeurent éternelles puisqu’elles existent dans
un autre domaine de la conscience
4. Les mathématiques sont des pensées pures. Elles
sont donc éternelles et accessibles à tous
Aristote (384-322)
 Le philosophe (astronome) Grec ayant eu le plus
d’influence. Certaines de ses idées ont fait loi
jusqu’au 18iè siècle (~ 2000 ans)
 Ses idées sont basées sur des connaissances
précédentes mais biaisées en faveur de concepts
comme:
Symétrie absolue
Simplicité
Idée abstraite de la perfection
Aristote
Univers d’Aristote
SPHÉRIQUE
DIMENSION FINIE
GÉOCENTRIQUE
Planètes et autres corps célestes se
déplacent sur des coquilles sphériques
centrées sur la Terre
Le modèle d’Aristote
+/- d’Aristote
 Bien qu’il avait tord avec son Univers
sphérique, fini & Géocentrique, il avait
raison sur d’autres points:
1. La Lune est sphérique (phases)
2. Le Soleil est plus loin que la Lune
(croissant => Lune entre Terre & Soleil)
3. La Terre est sphérique (voyage vers Nord)
Aristote
 Il rejette l’idée que la
Terre se déplace car il
n’observe pas de
changement apparent
de la distance
angulaire entre deux
étoiles fixes (ne peut
s’imaginer les
distances énormes)
Aristote
 Il n’a pas seulement
influencé
l’Astronomie pendant
2000 ans mais aussi la
plupart des autres
sciences
 Il a eu comme élève
Alexandre le Grand
(répand ses idées)
 Son école à
LYCÉUM contenait:
1. Une librairie
2. Un zoo
3. Un laboratoire de
physique
4. Un laboratoire de
biologie
Grèce classique & Alexandrie (300-140)
Période où on commence à réaliser les
dimensions et les distances énormes des
corps célestes
Période où on commence à utiliser des
méthodes plus quantitatives (géométriques)
et des observations plus précises
(instruments)
Aristarque (310-230)
Il s’intéresse au problème géométrique des
diamètres relatifs du Soleil, de la Terre et
de la Lune & au rapport des distances
Terre-Soleil et Terre-Lune
Il reconnaît: Lune < Terre & Terre < Soleil
Lune << Soleil + même angle sur le ciel =>
Soleil est beaucoup plus loin que la Lune
Aristarque
Le dernier résultat lui suggère que la Terre
tourne autour du Soleil (système
héliocentrique) car:
“Les plus petits corps doivent tourner
autour des plus gros”
Ératosthène (276-192)
 Il calcule le diamètre de la Terre en
observant au même moment les rayons
parallèles du Soleil arrivant à Syène et
Alexandrie
 Hypothèses :
1. La ville de Syène est directement au sud
d’Alexandrie
2. Distance Alexandrie-Syène = 5000 stades
Ératosthène
3. Syène est sous le tropique du Cancer
puisqu’un bâton ne projette aucune ombre
à midi au solstice d’été
4. Au même moment, un bâton à Alexandrie
projette une ombre qui forme avec la
verticale un angle de 7.2deg.
Ératosthène
360/7.2 = 50
stade = 157,7 m.
Circonférence = 50 x 5000 x 157,7
= 39 425 km
Valeur actuelle = 40 075 km (1.5%)
Hipparque
Le plus grand astronome de l’Antiquité,
même si on parle plus d’Aristote et de
Ptolémée, qui ont eu plus d’influence
Après avoir construit un observatoire sur
l’île de Rhodes, équipé d’instruments de
mesure précis, il a compilé le premier
catalogue d’étoiles (850 * avec coordonnées
et magnitudes (1-6 – origine de nos mag.s)
Hipparque
 En comparant ses positions à d’autres mesurées
dans le passé, il s’est aperçu que le pôle nord
céleste avait changé de position (découverte de la
précession de l’axe de rotation de la Terre)
 Tout en utilisant un système géocentrique, il
estime la durée de l’année à 6 minutes près
 Il mesure la distance Terre-Lune = 67 rayons
terrestres (valeur actuelle = 60)
Ptolémée (100-165 ap. J.C.)
La principale contribution de Ptolémée a été
de compiler toutes les connaissances
astronomiques de l’époque dans un
encyclopédie de 13 volumes:
Amalgeste
L’Amalgeste ne parle pas de ses propres
travaux mais de ceux de ses prédécesseurs
Ptolémée
Il a également écrit ce qui demeure, encore
aujourd’hui, le livre de référence des
astrologues:
TÉTRABIBLOS
Sa principale contribution (acceptée
jusqu’au Moyen-Âge) est son système
d’épicycles et de déférents pour expliquer
le mouvement rétrograde des planètes
Ptolémée
Ptolémée
• Épicycles
• Modèle géocentrique
200 - 1400
Durant cette période, très peu de
développement en astronomie
Les Arabes préservent et propagent les idées
de Ptolémée et d’Aristote
Introduction des chiffres arabes et
invention du zéro
Copernic (1473-1543)
Il est le premier à proposer un modèle non
plus avec la Terre au centre mais le Soleil
Sa théorie dans De Revolutionibus, bien
qu’élaborée bien avant sa mort, n’est
publiée que le jour de sa mort:
“Cette nouvelle théorie n’a pas besoin d’être acceptée comme
une réalité physique mais peut être vue comme un modèle
pratique pour calculer la position des planètes.”
Modèle Héliocentrique
Principes du modèle héliocentrique
1. Le principe métaphysique de la perfection du
mouvement circulaire
2. Le principe mathématique de la représentation possible
de tout mouvement périodique par un ensemble de
mouvements circulaires uniformes
3. Le principe épistémologique de la description plus
simple de la nature par des théories mathématiques
Tradition Pythagore - Ptolémée
Postulats du modèle héliocentrique
 Il n’existe pas de centre commun pour tous les
cercles des sphères célestes
 Le centre de la Terre n’est pas le centre de
l’Univers
 Toutes les sphères tournent autour du Soleil,
centre de l’Univers
 Tout mouvement du firmament est produit par le
mouvement de la Terre et non celui du firmament
Distances des planètes au Soleil
Planète
Mercure
Vénus
Terre
Mars
Jupiter
Saturne
Copernic Vraie valeur
0,38
0,39
0,72
0,72
1,00
1,00
1,52
1,52
5,22
5,20
9,18
9,54
Tycho Brahé
Il n’est pas reconnu pour sa théorie du
système solaire (géohéliocentrique) mais
pour ses mesures très précises de la position
des planètes
Grâce à une pension très généreuses du roi
du Danemark, il s’est construit un
observatoire équipé d’instruments de
mesure très précis
Tycho Brahé
Képler (1546-1601)
Ce sont les mesures de Brahé qui permirent
à Képler (engagé par Brahé pour analyser
ses observations) de dériver ses lois du
mouvement des planètes
Il est celui qui a concrétisé en lois
mathématiques l’intuition héliocentrique
de Copernic et les observations minutieuses
de Tycho Brahé
Lois de Képler
1. Chaque
planète se
déplace sur
une ellipse
avec le Soleil
à un de ses
foyers
Lois de Képler
2. La ligne entre le Soleil et la planète balaie des
aires égales en des temps égaux
Lois de Képler
 Le rapport entre le
carré des périodes de
révolution et le cube
de leur distance
moyenne au Soleil est
constant
P**2/a**3 = cste
 Les lois de Képler
s’appliquent encore
aujourd’hui aux
sondes spatiales et aux
voyages sur la Lune
 Elles sont utilisées
pour toutes sortes de
problèmes ex: étoiles
multiples.
Galilée (1564-1642)
Il est souvent cité comme l’inventeur du
télescope. En fait, c’est le Hollandais Hans
Lippershey qui l’inventa en 1608
Galilée fut le premier à l’utiliser pour des
fins astronomiques en 1610 (3X) et en
fabriqua alors un grand nombre
En l’espace de 3 mois il fit des découvertes
importantes:
Galilée
1. Il découvrit 4 satellites de Jupiter
2. Il montra que Vénus avait des phases
comme la Lune
3. Il découvrit les cratères lunaires
4. Il confirma la présence des tâches solaires
et s’en servit pour estimer sa période de
rotation (< 1 mois)
Galilée
 Sa découverte la plus importante: la loi de
l’inertie (père de la mécanique)
1. Une force est nécessaire pour mettre un
corps en mouvement, pour l’arrêter, pour
le ralentir et pour changer sa direction
2. Tous les corps accélèrent de façon
uniforme (expérience de la tour de Pise)
Galilée
• Cratères lunaires
• Tâches solaires