Histoire de l`Astronomie

Histoire de l'Astronomie
Jeudi 22 octobre 2009
par Roger Cahn
La Préhistoire
Les peintures rupestres de la grotte de
Lascaux (datées d'il y a 17 000 ans), et
sur lesquelles on croit pouvoir
reconnaître une représentation des
Pléiades et du Zodiaque
Stonehenge, dont le nom signifie
"les pierres suspendues",
est un grand monument mégalithique
érigé entre 2800 et 1100 avant J.C.
Vers -2700
Les deux temples d'Abou
Simbel furent construits par le
pharaon Ramsès II (qui régna
de -1304 à -1213) de la XIXè
dynastie. Il est dédié à son
propre culte, aux trois grands
dieux égyptiens Amon, Rê et
Ptah, et à son épouse
Néfertari.
Deux fois par an, vers le 20 février
et le 20 octobre, le soleil se lève à
l'horizon dans l'axe même du
temple et, grâce à l'ingéniosité des
constructeurs, ses rayons pénètrent
jusqu'au fond du sanctuaire et
l'éclairent.
7ème siècle av. JC
Philosophes ioniens
(Thales de Millet, Anaximandre, Anaximène)
Reconstitution du monde selon Homère
Sa cosmologie est basée sur les nombres comme
l'harmonie de la musique.
La Terre est une sphère et non pas un disque
flottant dans l'air.
6ème siècle av. JC
La musique des sphères
Comme dans le modèle d'Anaximandre: Soleil,
Lune et planètes tournent autour de la Terre, se
déplacent sur des orbites harmoniques en cercles
concentriques attachés chacun à une sphère.
Une sphère ultime supporte les étoiles fixes.
Ces sphères émettent une mélodie de plus en plus
aiguë pour les plus lointaines; l'ensemble produit
l'harmonie des sphères célestes.
Il est le premier à penser que les astres obéissent
à des lois qui se concrétisent en nombres.
Pythagore invente le mot "cosmos" qui veut dire
"ordre".
Il est encore le premier à reconnaître la même
Vénus dans l'étoile du matin et du soir.
Pythagore
4ème siècle av. JC
Aristote, philosophe grec du IVe siècle avant notre ère dont
les idées - fausses - allaient dominer la pensée scientifique
pendant presque deux millénaires
Aristote
-384 _ -322 av. JC
La Terre était immobile au centre du
monde et entourée d'une succession de
sphères cristallines.
Le problème du modèle de Pythagore
résidait dans le fait que chaque planète
était associée à une seule sphère, ce qui
ne pouvait pas expliquer les irrégularités
des mouvements apparents. Aristote
surmonta ce problème en créant un
système plus complexe contenant 55
sphères emboîtées les unes dans les
autres.
Il apprend que dans une ville
d'Égypte
Syène,
(aujourd'hui
Assouan), le jour du solstice d'été,
les obélisques n'ont pas d'ombre et
le Soleil se reflète exactement au
fond d'un puits. Au même moment,
à Alexandrie, les rayons du Soleil
ne tombent pas verticalement : les
obélisques ont une ombre. L'angle
de
l'ombre
correspond
au
cinquantième de la circonférence
d'un cercle. Ératosthène connaissait
la distance Syène-Alexandrie, qui
avait été mesurée par des
compteurs de pas professionnels
(bématistes). La distance trouvée
est 5000 stades ; Ératosthène déduit
que la circonférence de la Terre est
250000 stades.
= 39 375 km, mesure très précise
pour l'époque (les mesures
actuelles donnent 40 075,02 km)
Vers -240 : Eratosthène mesure la
circonférence de la terre
-250 av. J.C
Aristarque de Samos
Comment expliquer ce rejet de la théorie d'Aristarque ?
est le premier à avoir
Certains auteurs qui n'étaient pas astronomes, ont
condamné les idées d'Aristarque pour des raisons
religieuses, car la position centrale de la Terre est une
croyance très prégnante chez les Grecs. Pour les
astronomes, les objections ne sont pas religieuses.
L'argument le plus important est que si la Terre se
déplaçait autour du Soleil, les constellations subiraient à
nos yeux d'importantes déformations angulaires.
formulé
l'hypothèse héliocentrique
Ses mesures du diamètre et distance de la Lune et du
Soleil sont remarquables, davantage pour leur ingéniosité
et les méthodes mathématiques utilisées, que pour leur
exactitude.
2ème siècle ap JC
Ptolémée
Héraclide (4ème av. JC)
La Terre tourne sur elle-même
Mercure et Vénus tournent autour du Soleil
Hipparque de Nicée (IIe av. JC)
Utilisation de l’astrolabe : catalogue de milliers d’étoiles
Recalcul de la distance du Soleil et de la Lune
Découverte de la précession des équinoxes
Les grandes civilisations
Les Chinois
-Grands observateurs : position des solstices, équinoxes, éclipses, comètes,
apparition de novae … (1054 supernova du Crabe)
-Précession des équinoxes (+66, 2 siècles après Hipparque)
-Calendrier et cycle lunaire
-Nombreux instruments de mesure (sablier, boussole, niveau, compas …)
Les Indiens
-Mathématiques (le fameux 0 et système décimal)
-Taches solaires, comètes, météores, forme circulaire de la Terre et de la Lune,
éclipses, occultations d’étoiles et de planètes par la Lune …
Les civilisations pré-colombiennes (Mayas, Aztèques, Incas)
-Interprétation mathématique des mouvements du Soleil, de la Lune et des
planètes
-Concept du 0 – Une précision stupéfiante !
-Calendrier solaire de 365 j
Les arabes
D’importants progrès entre le 9e et 11e siècle
Al-Mamun (829) : 1er observatoire astronomique permanent (Bagdad)
Al-Khwarizmi : développement de l’algèbre avec nos chiffres « arabes », établit
des tables sur la position du Soleil, Lune et planètes
Al-Farghani : ouvrage astronomique de référence pour l’Europe occidentale au
12e siècle
Al-Batani (fin 9e) : durée de l’année solaire, valeur de la précession des équinoxes,
obliquité de l’écliptique, catalogue de 489 étoiles. Grande influence sur l’occident.
Al-Biruni (fin 10e) : méthode expérimentale avec analyses des erreurs. Rayon
terrestre
Vers l'an 1500, en Europe, la situation est la suivante :
- la Terre est plate, située au centre du Monde ;
- les planètes (du grec planeta = errant, Soleil, Lune, Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne)
tournent autour d'elle, ainsi que les étoiles ;
- le monde supra-lunaire est parfait ;
- le cercle est la figure fermée parfaite, par conséquent les orbites des planètes doivent être
circulaires ;
- le mouvement circulaire est forcément uniforme (à vitesse constante) ;
ceci est en contradiction flagrante avec les observations ;
- Ptolémée fait tourner les planètes sur de petits cercles, qui eux-mêmes tournent sur de grands
cercles... Il arrive ainsi à reproduire assez correctement les positions des planètes, son système
n'explique absolument rien.
- les comètes ne sont pas des astres, mais des signes divins !
15ème siècle : renaissance des idées
-Peu d’évolution dans les connaissances
-Beaucoup d’imprécisions liées aux instruments de mesure
-Poids du dogme religieux
15ème siècle : renaissance des idées
Copernic (1473-1543)
-astronome - religieux – savant
-insatisfait par l’Almageste de Ptolémée (il trouvait ce modèle peu élégant!)
-charnière entre astronomie ancienne et moderne
Portrait de Copernic,
reconstitué d’après le crâne
retrouvé en 2005 en
Pologne.
Copernic « De revolutionibus orbium coelestium »
-Système géocentrique présenté comme un
artifice de calcul pour aider les astronomes
et pas comme la réalité
-Interdit 75 ans après sa publication
Copernic « De revolutionibus orbium coelestium »
+ simple
+ rétrogradation des planètes
+ planètes inférieures/supérieures
- parallaxe absente
- peu précis (cercles, mvt uniforme)
Comparaison des deux systèmes: Ptolémée et Copernic
Tycho Brahé (1546-1601)
-Observateur hors pair !
-Observatoires d’Uranienborg & de
Stallaborg au Danemark
-Persiste dans le modèle du géocentrisme.
-Instruments et mesures super précises
-Accumule des données d’astrométrie
-Complique le modèle de Ptolémée pour
qu’il décrive mieux la réalité
Tycho Brahé (1546-1601)
Galilée (1564-1642)
-premier utilisateur d’un instrument optique pour l’observation (1609)
-donne corps aux idées de Copernic
-fin de l’opposition entre le terrestre mortel et le céleste divin
-fin du géocentrisme
-découverte de la vitesse finie de la lumière
(et mesure: Römer 1676)
-découverte des taches solaires
-résolution des étoiles de la voie lactée
-quelques fausses pistes : saturne = planète tri-jumelles
-découverte des satellites de Jupiter
Johannes Kepler (1571-1630)
-travaille avec Brahé
-cherche à « dompter le mouvement de
Mars » (rétrogradation)
-sans idées préconçues, il met en évidence
les 1er éléments de mécanique céleste : les
lois de Kepler
-démarche empirique, basée sur les
relevés d’observation
Lois de Kepler
Le carré de la période de révolution
est proportionnel au cube du demi
grand-axe de l'orbite.
17ème siècle
-Séparation de astrologie-astronomie
L'astronomie resta donc une science relativement
peu valorisante, tandis que l' astrologie devenait un "art"
socialement et financièrement très avantageux
pour celui qui la pratiquait ... ou la pratique encore !
-création de l’académie des sciences (1666)
-création de l’observatoire de Paris (1667)
Isaac Newton (1642-1727)
-Philosophe
-Mathématicien
-Physicien
-Alchimiste
-Astronome
-loi de la gravitation permettant de démontrer les lois de Képler:
Les astres s'attirent de façon proportionnelle au produit de leur
masse et inversement proportionnelle au carré de la distance qui
les sépare
-réconciliation de la physique terrestre et de la physique céleste
-calcul infinitésimal
-décomposition de la lumière blanche en spectre visible (prisme)
-création du télescope (dit de Newton) avec un miroir primaire
concave
18ème siècle
Triomphe de la mécanique céleste :
-la loi de Titus-Bode
-découverte de la ceinture d’astéroïdes
(Cérès 01/01/01 par Piazzi)
-découverte de Neptune (Urbain
Leverrier)
-mouvement lunaire complètement
expliqué
Seule énigme restante au début du
20ème siècle : l’avance du périhélie de
Mercure
(résolue par la relativité d’Einstein)
Astrophysique
Physique des étoiles:
-fonctionnement
-évolution
Nature de la lumière:
-spectrographie
-chimie
-vitesse (effet doppler;
redshift)
Astrophysique
Arpentage de l’univers:
-galaxies
-parallaxe
-chandelles standards:
supernovae de type Ia
Système binaire: la + massive = naine blanche
la – massive = géante rouge
avec transfert de masse de la géante vers la naine
Quand la masse de celle-ci dépasse 1,4 masse solaire
elle devient instable et explose.
Le critère de distance est fondé sur la valeur constante
de la magnitude absolue de la SN à son maximum.
1912 :Henrietta Leavitt découvre la relation
luminosité/fréquence des céphéides
Cosmologie
1905: Théorie de la Relativité restreinte
Albert Einstein remet en cause la théorie
de la gravitation de Newton avec en
1915: Théorie de la Relativité générale
Prix Nobel de Physique en 1921
pour l'effet photo-électrique
Edwin Hubble
20-11-1889
28-09-1953
30-12-1924: Annonce de la découverte des galaxies
(la première: NGC 6822 dans le Sagittaire)
1925: Il met en évidence l’expansion de l’univers
Théorie du big bang: Friedman et Lemaitre
Rayonnement fossile :
- prédit en 1948
- détecté en 1962
Cartes du fond diffus cosmologique
Hipparcos lancé en 1989 a permis de
cartographier près de 2,5 millions
d'étoiles dans notre galaxie.
Publication en 1997
Il a fourni les composantes de
mouvement de 118 000 étoiles
Lancement par l'ESA le 14 mai 2009 du satellite Herschel
Domaine infra-rouge et sub-millimétrique
Étudie: -la naissance des étoiles
-l'évolution des galaxies
Astrophysique
Instruments, technologie:
-observatoires
-télescopes
-radio-télescope
-CCD
Pistes pour l’avenir
-Cosmologie (matière noire, énergie noire)
-Système solaire (nuage de Oort, formation)
-Exoplanètes (exobiologie, formation des systèmes)
374 exoplanètes découvertes
au 7 octobre 2009
1995: à l'OHP Michel Mayor et Didier Queloz
(dans 51 Pegase)
Quel avenir astronomique pour vous?