cycle de la lune

module université
"de l'origine de l'univers
à l'origine de la vie"
Histoire de l'astronomie
Du Big Bang aux étoiles
L'exploration du système solaire
Les Impacts
La vie ailleurs dans l'univers
Histoire de
l'astronomie
Les connaissances que nous avons acquises en astronomie,
tant en cosmologie, en astrophysique qu'en bioastronomie sont
l'aboutissement de plusieurs siècles de réflexions,
de tâtonnements, de révolutions intellectuelles.
L’histoire de l'astronomie est intimement liée
à la philosophie,
à la théologie
aux progrès de la technique
Historiquement, l'évolution de l'astronomie rencontra de
nombreux obstacles "épistémologiques", de "principes
divins" et de ce fait ne parvint que lentement à appréhender la
réalité du monde, bien différente de la "vérité" des manuels.
Les doctrines philosophiques ou politiques, les préceptes religieux
et la loi du bon sens accentuèrent l'obscurantisme pendant des
centaines d'années, de l'Extrême-Orient à l'Occident.
A) L’aube de l’astronomie
Remontons aux premiers hommes qui levèrent
la tête vers le ciel….
Voie lactée
Au temps où l'astronomie était
essentiellement un outil de
mesure du temps
I - DANS L’EUROPE DU NEOLITHIQUE
8000-1800 avant J-C:
PREMIERS REGARDS VERS LE CIEL
A ses d
L'astronomie et son histoire remontent à plusieurs millénaires.
Il est possible qu'elle ait pris naissance au paléolithique, à
l'époque où les premiers hommes préhistoriques de CroMagnon (homo sapiens sapiens, apparu vers 40000
avant J-C) s'interrogèrent sur leur avenir, essayant de
décrypter les messages inscrits dans le ciel. Le cycle de la
Lune fut probablement la première manifestation qui dû les
intriguer.
Le premier calendrier lunaire de l'histoire : un os sculpté du paléolithique.
Document Alexander Marshack/NGS.
L’homme de cro-magnon constate l’alternance des jours et des
nuits, que la place des astres n’est pas la même selon l’heure
ou selon les saisons.
C’est en observant le ciel qu’il se construit ses premiers
repères.
Les premiers monuments qu’il élève vers le ciel sont des
menhirs, vers 8500 avant J-C.
Ce sont peut-être des lieux de culte
au Soleil ou à la Lune.
En Italie, on trouve des
dessins gravés sur des roches,
représentant le disque du soleil,
des astres ou des constellations.
Vers 3000 avant J-C, on découvre
aussi ce genre de dessins sur un menhir.
La présence dans diverses parties du monde de
mégalithes et d'architectures semblables à des
observatoires
astronomiques
(orientations
et
alignements) témoignent de l'intérêt que l'homme a porté,
très tôt, à l'observation de la voûte céleste.
L'observation du ciel était alors une tâche étroitement
associée aux religions (fêtes et cérémonies) et à la mesure
du temps (les jours, les lunaisons, les saisons et les
années) pour l'agriculture, par exemple
Les véritables prémices de l'astronomie remontent à
environ 2800 ans avant JC.
Carnac (Morbihan, France) :
quatre séries d'alignements de menhirs (pierres dressées), de
dolmens (chambres dont les parois constituées de menhirs sont
recouvertes d'une dalle) et de chromlechs (menhirs disposés en
cercle) qui s'étalent sur plus de 3.5 km dans la direction estouest. Leur orientation se trouve grosso modo dans la direction
du solstice d'été, où le Soleil se lève aux équinoxes.
.
Carnac constitue l'alignement
mégalithiques le plus impressionnants
du monde : 3000 blocs de pierre
étendus sur plus de 4 kilomètres
Le monument de Stonehenge, en Angleterre, édifié entre
2800 et 1400 avant J-C, est un édifice de la
période néolithique.
Il s’agit de pierres géantes (mégalithes) dressées
verticalement et formant des cercles concentriques (le plus
grand formant 31 mètres de diamètre), avec, au milieu,
une construction qui était peut-être un autel religieux.
Ces pierres sont alignées en fonction de la position du
soleil et de la lune à certaines périodes de l’année.
Vue générale de Stonehenge
II - EN MESOPOTAMIE
3500-539 avant J-C :
LES CYCLES DE LA LUNE
2300 ans avant Jésus-Christ
Les Babyloniens accordent beaucoup d’importance à la
magie et à la divination (qui leur permet de prédire
l’avenir). Ils sont les inventeurs de ce qu’on appelle
encore aujourd’hui l’astrologie.
Ils s’intéressent donc particulièrement aux phénomènes
célestes ; ils pensent que les astres ont une influence
sur la vie humaine et que l’on peut prédire l’avenir en les
regardant.
Ils développent des connaissances très poussées en
mathématiques.
Sur leurs tablettes d’argile
(tablettes cunéiformes), ils
rédigent des éphémérides
(indications recueillies jour
après jour sur la position
des astres).
Ils élaborent vers 1500 avant J-C leur calendrier en
utilisant
le cycle de la lune : l’année comprend douze mois ou
lunaisons. Le mois commence le soir où apparaît un
nouveau
croissant de lune, juste avant le coucher du soleil.
Les tablettes cunéiformes prouvent qu'ils savaient prédire
des événements tels que les éclipses avec une précision de
III - EN EGYPTE
3100-1000 avant J-C :
LE DIEU-SOLEIL
en - 3100, les égyptiens inventent l’une des toutes premières
écritures du monde : les hiéroglyphes.
Leur conception de l’univers est fondée sur l’observation des
astres et les calculs mathématiques.
La vie des Egyptiens est réglée sur le Soleil et sur le fleuve
du Nil : il faut prévoir, pour la gestion de leur agriculture, les
crues du Nil et pour cela étudier les mouvements des astres. Ils
inventent donc le calendrier de 365 jours qui divise l’année
en trois saisons : l’Inondation, les Semailles (l’hiver), les
Récoltes (l’été), et en douze mois de trente jours - auxquels on
ajoute cinq ou six jours supplémentaires en fin d’année pour
coïncider avec l’année solaire.
Mais les Egyptiens s’aperçoivent que ce calendrier officiel
(surtout destiné aux fêtes liturgiques) retarde d’un jour tous les
4 ans ; c’est pourquoi, vers 2000 avant J-C, ils inventent un
autre calendrier destiné à la vie quotidienne et fondé sur les
décans (10 heures entre le lever et le coucher du soleil + 1
heure pour l’aube et 1 pour le crépuscule).
Cet autre calendrier commence en juillet. La journée est
divisée en 24 heures. Les Egyptiens se servent des étoiles pour
fixer la fin de la nuit.
Les égyptiens ont une bonne connaissance des étoiles et
des planètes :
- Ils remarquent que les étoiles peuvent être regroupées en
constellations [Une constellation est un ensemble d'étoiles
suffisamment proches pour qu'une civilisation donnée ait décidé de
les relier par des lignes imaginaires, traçant ainsi une figure sur la
voûte céleste]. Ainsi, le conduit qui, dans les pyramides, mène à la
chambre du roi, pointe en direction de la constellation d’Orion. Ils
ont distingué d’autres constellations comme La grande Ourse ou
Cassiopée
- Ils connaissent aussi les cinq planètes les plus proches de nous :
Mars, Vénus, Mercure, Jupiter et Saturne.
Vers 1500 avant J-C, leur calendrier tient compte à la
fois des cycles du Soleil et de la Lune.
B) VERS L’ASTRONOMIE
SCIENTIFIQUE :
LE GEOCENTRISME DES GRECS
ET DE LEURS HERITIERS
(Xe siècle avant J-C-XVe siècle après J-C)
L’astronomie va au delà de la description
des apparences. Elle cherche :
- à découvrir des lois sous-jacentes,
- à élaborer une explication rationnelle
du monde
- à trouver un ordre dans l'univers
Thalès
Grec, -625/-547
Philosophe, il a acquis son savoir auprès des babyloniens et
des égyptiens, se pose le premier la question fondamentale
de l'origine et de la nature des choses : comment l'Univers
s'est-il formé? De quoi est-il fait?
Il pense que c'est l'eau, qui, en se condensant, donne la
terre, et qui, en s'évaporant, donne l'air….
Il pense que la Terre est plate et qu’elle flotte sur l’eau sous
la sphère céleste…
Platon
Grec, -426/-346
La Terre est au centre, et autour d'elle tournent les planètes
dans un mouvement circulaire.
C’est à lui que l’on doit le terme cosmos pour désigner le monde,
il est alors le synonyme d’un univers majestueux et imposant,
régi par l’esthétisme, l’ordre, l’harmonie.
EUDOXE de Cnide
grec, -406/-355
Elève de Platon. Dans sa théorie, le monde est basé sur des
sphères homocentriques : tous les objets du ciel (étoiles,
planètes, Soleil, Lune) sont posés sur des sphères cristallines
transparentes qui tournent de manière uniforme et qui sont
ingénieusement axées pour expliquer les mouvements non
linéaires des planètes.
Au total il y a dans son système
une vingtaine de sphères qui
tournent autour de la Terre et qui
porte tous les objets.
Aristote
Grec, -384/-322
Disciple de Platon, il est un grand savant de l'Antiquité.
(plusieurs dizaines de livres abordant aussi bien l'astronomie,
la physique que la botanique ou la médecine).
Il va en particulier développer un modèle physique, fondé sur
l'observation et la perception intuitive des phénomènes, dont
l'influence sera déterminante pour les siècles à venir.
Ce modèle dit que la matière est
composée des quatre éléments :
eau, air, terre et feu.
Pour Aristote :
1) la Terre est immobile au centre de l'Univers
2) il y a séparation absolue ente le monde terrestre
imparfait et changeant et le monde céleste parfait et
éternel (la limite étant l'orbite de la Lune)
3) les seuls mouvements célestes possibles sont les
mouvements circulaires uniformes.
4) La Terre est entourée de 10 sphères
concentriques en cristal.
Ces sphères portent les planètes
et les étoiles.
Pour Aristote (suite) :
5) La Terre est sphérique
Si ses prédécesseurs grecs l’avaient déjà évoqué parce que
«la sphère est la plus belle de toutes les figures
solides », c’est Aristote qui avance dans son " Traité du
ciel " des arguments pour justifier cette théorie :
-
la forme circulaire de l’ombre
projetée par la Terre sur la
surface de la Lune
lors des éclipses de Lune
- le fait qu’un voyageur se déplaçant du Nord vers le Sud
voit disparaître certaines constellations tandis que de
nouvelles s'élèvent
- la Terre doit être sphérique pour des raisons de
symétrie et d’équilibre.
ARISTARQUE de Samos
grec, -310/-230
Astronome et mathématicien, Aristarque, dans son ouvrage
intitulé "Sur les dimensions et les distances du Soleil et de la
Lune", est le premier à tenter d'évaluer le diamètre du
Soleil et de la Lune et leur distance par rapport à la
Terre, en introduisant les premières notions de calcul
trigonométrique. Il émit, grâce à ses calculs, l'idée d'une
Terre tournant sur elle-même, autour du Soleil = première
évocation du modèle héliocentrique !
ERATOSTHENE de Cyrène
grec, -284/-192
Astronome, géographe, mathématicien et philosophe, il se
distingua par son remarquable calcul de la longueur du
méridien terrestre ≡ circonférence de la Terre qu’il
estima à 40349 km à comparer aux 40074km
actuellement mesurés !
Il remarque qu'au solstice d'été, le soleil est au zénith à
Assouan (Syène à l'époque) puisque ses rayons
pénétraient dans les puits les plus profonds, tandis qu'à
Alexandrie, situé sur le même méridien, l'ombre d'un
obélisque montrait que les rayons solaires étaient
inclinés de 7°12' par rapport à la verticale, qu'il calcula
la circonférence de la Terre. Il trouve 6419 km, la
mesure actuelle est 6378 km !
Ptolémée 100/170
Grec mais vivant à Alexandrie en Egypte
astronome, géographe et mathématicien, il écrit un traité
d'astronomie nommé l'Almageste qui contribuera à faire
admettre pendant plus de quatorze siècles l´idée erronée que
la Terre était immobile au centre de l´univers.
Peinture réalisée en 1660
L'univers géocentrique de Ptolémée :
la Terre est au centre de l'Univers,
la Lune, le Soleil et 5 étoiles errantes tournent autour d'elle.
Les étoiles du firmament sont fixées sur une sphère au-delà de
l'orbite de Saturne.
Univers géocentrique :
La Terre était immobile et fixe au centre
de plusieurs sphères de rotation.
Ces sphères portaient les corps célestes
suivants (dans l'ordre à partir de la
surface externe de la Terre): la Lune,
Mercure, Vénus, le Soleil, Mars, Jupiter,
Saturne (les seuls connus jusqu’à lors car
VISIBLES A L’ŒIL NU) et, enfin, la
sphère la plus éloignée, dite sphère des
fixes, car elle porte les étoiles supposées
alors immobiles.
Cette dernière sphère était supposée
osciller lentement, entraînant ainsi la
précession des équinoxes
C) L’ASTRONOMIE MODERNE
OCCIDENTALE
DE L’HELIOCENTRISME A LA
PHYSIQUE DES ASTRES
(XVIème-XXème siècle)
1543
Nicolas Copernic (1473-1543)
scientifique polonais
Il place le Soleil au centre de l'Univers
et non la Terre
modèle héliocentrique
Copernic publie sa conception du monde dans l'ouvrage :
"De Revolutionibus Orbium Coelestium" en 1543, l'année de
sa mort.
Ses idées marquent le déclin des conceptions géocentriques
du monde :
- Copernic fait du Soleil, le centre, non seulement du
système solaire, mais de l'Univers tout entier
- La Terre apparaît dans son système comme une
planète comme les autres qui tourne sur elle-même et
qui tourne autour du Soleil.
Pour Copernic, les orbites des planètes
sont circulaires et coplanaires
L'Univers de Copernic. Peinture réalisée en 1660
Selon Copernic :
-la Terre tourne sur elle-même et fait un tour sur son axe en
une journée. Elle fait le tour du soleil en un an. Elle oscille sur
son axe tout comme une toupie, ce qui explique la précession
- les autres planètes font la même chose que la Terre : elles
tournent toutes autour du soleil.
1572
Tycho Brahe (1546-1601)
Observateur hors pair, il construisit des instruments de
précision de mesure inégalée (2 minutes de degré).
Ce Danois fit un travail impressionnant par la masse et la
précision de ses observations.
Il publie un catalogue comprenant 777 étoiles.
Instrument de mesure de
positions utilisé par Tycho
Brahé ≡ instrument de visée
sans optique :
l´astre est vu à l´œil nu, il
doit être brillant…
Tycho Brahé est à l’origine du modèle géohéliocentrique :
Inspiré par les idées de Copernic, mais refusant que la
Terre puisse bouger, Tycho Brahé a pour hypothèse un
système un peu plus compliqué - le Soleil tourne autour de
la Terre (car c'est ce que l'on croit observer depuis la Terre),
mais il accepte que les autres planètes tournent autour du
Soleil.
Il refuse donc que la Terre ne puisse pas être le centre
du monde.
1596
Johannes Kepler (1571-1630)
Astronome allemand
Il défendit le système de Copernic.
C'est un des premiers physiciens expérimental, il ne base pas ses
théories uniquement sur de l'intuition et de la géométrie, mais sur des
lois physiques. Il fait en quelque sorte naître l'astrophysique.
C'est en étudiant les nombreuses observations de Tycho
Brahé relatives à la trajectoire de la planète Mars, qu'il dut
renoncer à voir dans l'explication de l'harmonie céleste la
présence platonicienne des fameux polyèdres réguliers.
Il découvrit alors les célèbres lois sur le mouvement des
planètes (1609-1619) : les planètes décrivent des ellipses et
non des cercles.
Kepler utilisa les observations de Tycho Brahé pour
montrer que les orbites des planètes sont elliptiques et
non circulaires.
Le Soleil occupe un des foyers de ces ellipses.
Kepler énonce trois lois concernant les mouvements
des planètes autour du Soleil connues sous le nom de...
Lois de Kepler :
-chaque planète décrit une ellipse dont le Soleil occupe un
des foyers;
-les aires décrites par le rayon vecteur planète-Soleil sont
proportionnelles aux temps employés à les décrire
-les demi-grands axes a et les périodes de révolution T sont
reliées par a3/T2=constante pour toutes les planètes.
Ces lois sont purement descriptives. Cela signifie qu’elles sont
empiriques, Képler les ayant déduites des observations seules.
Elles ont été démontrées plus tard par Newton dans le
cadre de sa théorie de la gravitation universelle
1609
Galilée (1564-1642)
Il fait construire la lunette qui porte son nom. Il est le premier
à avoir braqué vers le ciel un nouvel instrument d´optique, la
lunette, grâce auquel il découvrit une multitude de choses
jusqu´alors insoupçonnées.
Ses observations confirmèrent la théorie de Copernic
Galilée découvre les tâches solaires
Les taches solaire sont la manifestation de l´activité solaire.
On a pu mesurer la période de rotation du Soleil
grâce aux taches, en mesurant leur déplacement.
Galilée découvre pour la première fois les phases de Vénus,
en pointant sa lunette vers la planète.
Il exécute ainsi les premiers croquis des phases, qui montrent
clairement le changement de diamètre apparent au cours des phases
successives.
C'est le même phénomène que pour la Lune : Vénus, comme la Lune,
passe entre le Soleil et la Terre.
Dessins du système de Jupiter par Galilée
C´est Galilée qui, le premier, pointa une lunette vers Jupiter.
Il y découvrit 4 satellites, Io, Ganymède, Europe et Callisto,
que l´on appelle maintenant les satellites galiléens.
Galilée découvre dès 1610 la nature de notre galaxie : la Voie
Lactée : c’est un nuage dense d'étoiles très éloignées du Soleil.
Il dénombre les étoiles de la constellation d'Orion et constate
que certaines étoiles visibles à l'œil nu sont, en fait, des amas
d'étoiles.
Galilée enseignait les théories de Copernic et de Kepler,
Il montre que la Lune est une planète comme la Terre, avec
des montagnes, que le Soleil a des taches, que de petites
planètes tournent autour de Jupiter.
Il montre donc que le cosmos tout entier évolue.
Non seulement la Terre, et donc l'Homme, ne serait pas au
centre de l'Univers, mais les cieux ne seraient pas immuables!
Galilée expliquant ses découvertes
à deux cardinaux.
Peinture de Jean-Leon Huens.
Galilée fut jugé par l'Inquisition pour hérésie.
On caricature souvent son procès en lui prêtant l'expression
"Et pourtant elle tourne", à propos du mouvement de la Terre.
Il a beau expliquer que sa théorie ne contredit pas la Bible si
elle est interprétée correctement, Galilée doit finalement
abjurer à genoux ses « erreurs », le 22 juin 1633.
1655
Christiaan Huygens (1629-1695)
Mathématicien, astronome et physicien néerlandais,
il découvre que Saturne est entourée d´un anneau mince
n´adhérant à l´astre en aucun point, et incliné sur l´écliptique
Christiaan Huygens découvre un satellite de Saturne :
Titan
Une image de Titan prise par la
sonde Cassini en juillet 2004
1672-75
Giovanni Domenico Cassini (1625 –1712)
Astronome français, il met
en évidence la fragmentation
de l´anneau de Saturne
Juillet 2004
Image prise de
la sonde Casini
Crédit NASA
Cassini découvre 3 autres des satellites de Saturne :
Rhéa, Japet et Théthis
Crédit : Cassini/Observatoire de Paris
La mission Cassini-Huygens
mission conjointe ESA/NASA
destinée à explorer
l´environnement de Saturne.
La sonde Cassini doit rester en
orbite tandis que la sonde
Huygens a été parachutée dans
l´atmosphère de Titan pour un
atterrissage le 14 janvier 2005.
1672
Sir Isaac Newton (1643-1727)
Il énonce la loi de l'attraction universelle :
«tous les objets de l'univers s'attirent mutuellement
avec une force inversement proportionnelle au carré de
la distance ».
Il donne ainsi une explication rationnelle au
mouvement des planètes.
Il prouve, à l’aide de son prisme, que la
lumière est constituée d’un
spectre de plusieurs couleurs.
1687
Peinture de J.L.Huens.
Newton inventa le télescope, parmi d'autres inventions.
Le télescope est un dispositif optique composé de 2 miroirs.
C’est donc un dispositif « réflecteur» (qui réfléchit la lumière)
a contrario des lunettes qui sont des dispositifs « réfracteurs»
(la lumière traverse les partie optique, elle est « réfractée »).
1682
Edmund Halley (1656-1742)
Astronome anglais
Après le passage de la comète qui, depuis, porte son nom, il
étudie les orbites particulières des ces corps célestes et
comprend que certaines sont périodiques, d'autres non.
Il prédit le retour de la comète de Halley pour 1758, c'est à
dire 76 ans après.
En effet, à partir de calculs sur la trajectoire de la comète
(elliptique), en tenant compte des lois de la gravitation de
Newton, Halley affirme que la comète tourne autour du Soleil
en 76 ans environ.
Elle traverse les orbites de
Neptune,
Uranus,
Saturne,
Jupiter, Mars et la Terre, puis
elle effectue son virage autour
du Soleil. C’est à ce moment
que le réchauffement solaire
sublime la glace qui est à sa
surface et laisse échapper le
grand panache de gaz et de
poussières que l’on observe
depuis notre planète. Ce
panache est toujours opposé à la
direction du Soleil.
1718
Halley compare les positions d'étoiles qu'il observe dans le
ciel, aux positions données par Ptolémée dans son catalogue.
Il en déduit que les étoiles ne sont pas fixes : elles ont leurs
mouvements propres, observables sur plusieurs années.
1750
Thomas Wright
théologien et astronome anglais
(1711/1786)
Il explique dans son ouvrage « An Original Theory or New Hypothesis of
the Universe », que la Voie Lactée est une multitude d'étoiles qui s'étend
en disque aplati parmi lesquelles se trouve le Soleil.
Il suggére que les nébuleuses peuvaient être des systèmes très lointains
analogues à la Voie Lactée.
1755
Emmanuel Kant
philosophe
(1724/1804)
Dans son traité « Histoire universelle de la nature et théorie
du ciel », il se base sur les travaux de Wright et avance avec
raison que notre Galaxie, la voie lactée, pourrait être un corps
en rotation composé d'un nombre énorme d'étoiles liées
par les forces de la gravitation, comme les planètes dans le
système solaire mais sur des échelles beaucoup plus
grandes.
Il comprend que ce corps est un disque et qu’on ne le voit que
par la tranche.
Il croit également en l’existence d’univers-îles, sortes de
grands réservoirs lenticulaires remplis d’étoiles …
Nous avons vu que jusqu’à cette période (XVIII ème siècle),
seuls étaient connus :
- les planètes de notre système solaire visibles à l´œil
nu : Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne
- la Lune
- certains satellites de Jupiter (Galilée) et de Saturne
(Huygens et Cassini)
Grâce aux développements technologiques des instruments
d´optique, de nouvelles planètes et leurs satellites vont être
découvertes : Uranus, Neptune et Pluton.
D’autre part, 3 innovations vont permettre des
avancées sur la connaissance de notre galaxie et
de l’Univers en général :
1) La photographie ;
2) La spectroscopie qui permet de détecter les
éléments
chimiques
présent
dans
un
environnement donné.
3) La photométrie qui permet de mesurer les
distances en les transformant en durées de trajet
de lumière.
De plus, James Maxwell fonde la science de
l’électromagnétisme. On pourra alors déterminer
la durée de vie des étoiles et explorer l’espace bien
au-delà de notre système solaire et de notre
galaxie
1781
Sir William Herschel
Compositeur et astronome allemand
(1738-1822)
Il construit un télescope et découvre Uranus
Image
prise de la sonde
Voyager 2
en 1989
En 1787, Herschell découvre aussi des satellites d’Uranus :
Titania, Obéron
D’autres satellites seront découverts plus tard :
Ariel, Umbriel par William Lassel en 1851
Miranda par Kuiper en 1948
De nombreux autres par la sonde Voyager 2 en 1986
En 1783, William Herschel analyse le déplacement du Soleil
en observant le mouvement propre de 14 étoiles. Il découvre
que le Soleil n'est pas immobile dans l'Univers.
1796
Pierre Simon Laplace
Mathématicien français
(1749/1827)
Son ouvrage "Exposition du système du monde" contient son
hypothèse selon laquelle le système solaire serait issu d´une
nébuleuse primitive.
Dans son ouvrage "Mécanique Céleste" publié entre 1798 et
1825, il réunit tous les travaux sur les conséquences de la
gravitation universelle de Newton dans une théorie homogène:
la Mécanique Céleste, qui décrit parfaitement le
mouvement des corps du système solaire.
1845
Urbain Joseph Le Verrier
Astronome français
(1811/1877)
L'étude de l’orbite d’Uranus sur des dizaines d'années
montra qu’elle n’obéit pas aux lois de Newton. Le Verrier
émet l’hypothèse qu'une huitième planète encore inconnue
perturbe le mouvement d'Uranus par son influence
gravitationnelle. Il en calcule l'orbite théorique.
1846
Johann Gottfried Galle
Astronome allemand
(1812/1910)
L’astronome allemand Galle, qui posséde des cartes
précises du ciel, observe effectivement, à un endroit
indiqué par Le Verrier, un objet qui n‘est pas présent
dans ses tables astronomiques : Neptune.
Photo : NASA/JPL
1850
C’est la date de la première application de la photographie
à l'astronomie. Les mesures que l'on faisait auparavant sur le
ciel à l'aide de micromètres pouvaient être faites après les
observations sur les plaques photographiques;
Les premiers photos d’astres
(Soleil et lune) étaient
conservées pour une utilisation ultérieure.
Daguerréotype du Soleil (2 avril 1845) dans
Recueil des travaux scientifiques de
Léon Foucault, Paris 1878
De nombreux observatoires furent équipés et commencèrent à
photographier tout le ciel.
1860
Joseph von Fraunhofer
physicien allemand
(1787/1826)
Joseph von Fraunhofer observe des raies d'absorption dans le
spectre du Soleil. Cependant, il n'a aucune idée de ce qui
pouvait bien les produire. Les travaux de 2 chimistes (Robert
Bunsen (1811-1899) et Gustav Kirchoff (1824-1887)) lui
permettent d’en comprendre l’origine : elles sont dues à la
présence d’éléments chimiques dans le soleil !
C’est la naissance de l'astrophysique avec l'invention de la
spectroscopie : la décomposition de la lumière en bandes de
couleurs qui permet de déterminer la composition chimique
du soleil mais aussi des planètes (leur atmosphère) et des
étoiles.
Albert Einstein
Physicien américain d'origine allemande
(1879/1955)
Il montre que la gravitation est une simple conséquence du fait
que l’espace-temps possède une courbure due à la présence de
masses. Elle n’est donc pas une mystérieuse force agissant à
distance.
C’est la loi de la relativité générale.
1923
Edwin Powell Hubble
(1889-1953)
astronome américain
télescope de 2,50 mètres du mont Wilson en Californie
Il détermine la distance de la nébuleuse d'Andromède et
s'aperçoit qu'elle se trouve bien au-delà des limites de notre
galaxie.
De même, il remarque que les nébuleuses contiennent des
étoiles, des amas globulaires, des novae et d'autres objets
stellaires que l'on trouve également dans la galaxie. Il émet
alors l'hypothèse que les nébuleuses observées sont en fait
des galaxies comme la nôtre.
En collaboration avec Milton Humanson, il établit, grace à la
spectroscopie, la loi de Hubble :
Les galaxies s'eloignent de nous (et les unes des autres) a des
vitesses proportionnelles a leur distance. Donc, la mesure de
leur vitesse d'eloignement est une indication de leur distance.
Le taux d'expansion de l'univers s'appelle la constante de
Hubble, il vaut 50 a 100 km/sec/Mpc.
Selon cette idee fondamentale, l'univers resulte d'une
explosion primordiale, il y a 10 à 20 milliards d'années :
le Big Bang.
Hubble continuera ses recherches pendant de nombreuses
années, participant activement à l'édification de la cosmologie
moderne.
Edwin Hubble fut le premier astronome à proposer une
classification des galaxies par leur forme. Il distingua
plusieurs grands types de galaxies :
1930
Clyde William Tombaugh
Astronome américain
(1906/1997)
Il découvre, en examinant minutieusement une paire de
clichés du ciel profond à l'Observatoire Lowell (Flagstaff,
Arizona), Pluton, la neuvième et dernière planète connue
du système solaire.
Pluton possède un satellite, Charon.
Ce qui en fait un système double -un
peu comme la Terre et la Lune.
Découvert en 1978 par Harrington
et Christy, Charon possède une taille
Pluton (à gauche) et Charon vu par
le télescope spatial Hubble HST
proche de celle de Pluton.
Crédit : HST/STSCI
deuxième moitié du XXème siècle
Les observations au sol apporteront encore de nouvelles
découvertes :
- 1963 : les quasars
-1964 : le rayonnement du fond de ciel à 3K, rayonnement
fossile qui vient confirmer la théorie du big-bang
-1967 : les pulsars
Les découvertes de la 2ème moitié du XXème siècle sont le
fruit de l'amélioration constante des moyens d'observation au
sol. Les astronomes ont aujourd'hui à leur disposition
d'énormes télescopes dont le diamètre peut atteindre 10
mètres. En même temps, l'observation astronomique, d'abord
limitée au domaine visible, s'est peu à peu appropriée tous les
autres domaines (radio, centimétriques ou millimétriques)
Les observatoires au sommet du
volcan Mauna Kea sur l´île d´Hawaii
(JCMT, Subaru, Keck 1, Keck 2,
CFHT et Gemini. Crédit:IfA/Richard
Wainscoat
projet VLT
Ensemble de 4 télescopes de 8.2
m de diamètre, est équivalent à
un télescope unique de 16 m en
construction au nord du Chili
D) LA DERNIERE REVOLUTION
La conquète spatiale
Voyages dans l’espace
La fin du XXème siècle aura été marquée
par l'avènement de l'exploration spatiale,
et donc de la possibilité d'expérimentation
in situ, de prélèvement, qui faisait jusqu'ici
défaut à l'astronomie.
La fusée : invention
Constantin Tiolkovski (1857-1935), mathématicien russe fait
les tout premiers calculs permettant à un engin de s’affranchir
des lois de la gravitation terrestre.
Robert Goddard (1882-1945), Américain lance en 1926 la
première fusée à ergol liquide. Le premier centre de recherche
de la NASA portera son nom.
Hermann Oberth (1894-1989), Allemand fasciné très jeune
par Jules Verne, bon connaisseur des deux précédents savants,
aura des idées révolutionnaires pour l’époque, en 1923, - par
exemple placer un télescope astronomique au-dessus de
l’atmosphère terrestre.
en 1957 : La fusée « Zemiorka » permet la mise en orbite du
1er spoutnik conçu par un russe Sergueï Korolev (19061966).
le 12 avril 1961, Iouri Gagarine est le 1er cosmonaute
russe à accomplir un vol spatial à bord du vaisseau Vostok 1.
le 5 mai 1961, e 1er américain à être lancé dans l’espace est
l’Américain Alan Shepard.
Quant au 1er homme à effectuer une sortie en scaphandre,
c’est encore un soviétique : Alekseï Leonov, le 18 mars
1965, lors du vol Voskhod 2.
Le 21 juillet 1969, c’est le premier débarquement sur une
autre planète :
Les astronautes américains Neil Armonstrong et
Edwin Aldrin, partis à bord d’Apollo 11 avec un
troisième astronaute, posent pour la première fois
le pied sur la Lune.
Une seconde expédition lunaire a lieu en 1971, à
bord d’Apollo 14.
Au total, les Américains vont fouler six fois le sol de la
lune.
Les navettes spatiales :
Ce nouveau moyen de transport a été inauguré en
1981. Contrairement aux fusées, les navettes sont
récupérables, ce qui offre un énorme avantage. Elles
sont à la fois des lanceurs et des habitacles où les
astronautes peuvent séjourner et faire de multiples
expériences ou réparer des satellites en panne. Leur
principal élément est l’orbiteur et c’est lui qui reçoit un
nom : Challenger, Collumbia, Discovery... pour les
Américains ; Bourane pour les Russes.
La navette Discovery
Les satellites
a - Les satellites en orbite autour de la Terre :
A partir de 1957, avec le lancement de Spoutnik 1 par les
Soviétiques, les satellites artificiels vont se multiplier. Certains
vont devenir des instruments privilégiés d’observation de
la Terre. Depuis, près de 4000 ont été lancés.
Ils remplissent de multiples missions, telles que l’analyse de
la météo, les télécommunication, l’observation des
catastrophes naturelles, de la pollution humaine ;
La plupart des satellites ont cependant des objectifs
militaires.
b - Les sondes :
Les sondes, elles, sont des satellites d’un type particulier,
dédiés à l’exploration de l’ensemble du système solaire. Elle
permettent d’observer et d’étudier les planètes, les comètes
et les astéroïdes.
Les premières sondes sont américaines et s’appellent Mariner
(1972/73 : mars et vénus). Viennent ensuite : Viking (1975 :
sol de mars), Pioneer (1972/73 : jupiter, saturne) ; Venera
(1975 : sol de vénus) ; Voyager (1977 : Jupiter, Saturne,
Uranus et Neptune) ; Giotto (1985 : comète de Halley) ;
Galiléo (1989 : jupiter et ses satellites) ; Mars Global
Surveyor et Mars Pathfinder (1996 : surface de mars) ; …
Mariner 2
Voyager
Galileo
A côté de l'exploration du système solaire par l'envoi de
sondes, des télescopes furent placés en orbite autour de la
Terre (ceci permet de s’affranchir de l'atmosphère terrestre).
Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space
Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600
kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre
toutes les 100 minutes. Il est nommé en l'honneur de
l'astronome Edwin Hubble. Son lancement, effectué en avril
1990, est le fruit d'un projet commun entre la NASA et l'ESA.
Les stations orbitales :
Elles sont en orbite autour de la Terre. Ce sont des
installations permettant à des hommes de vivre
dans l’espace pendant de longues périodes. Elles
servent de laboratoires où sont menées des
expériences scientifiques et techniques et de
centres de maintenance où l’on peut réparer,
améliorer, voire même construire des vaisseaux
spatiaux
La première station spatiale est Saliout. Elle est
lancée par l’URSS en avril 1971.
station soviétique MIR,
premier grand laboratoire spatial
Lorsqu’elle sera achevée,
l’ISS sera la plus grande
structure jamais réalisée par
l’homme dans l’espace