Histoire(de(l`Astronomie( ( IV(–(Les(XIXe(et(XXe(siècles

Histoire(de(l Astronomie(
par(Thomas(Widemann((
Observatoire(de(Paris((LESIA)(
(
IV(–(Les(XIXe(et(XXe(siècles(
!
!
!
1814E1929(
!
!
(
•  Après(l époque(des(pionniers(des(XVIe(et(XVIIe(siècles(–(Tycho(
Brahé,(Galilée(ou(Kepler,((et(la(rupture(incarnée(par(Newton,(le(
XIXe(siècle(est(marqué(par(un(intérêt(intense(pour(l observation(
du(ciel,(éperonné(par(le(souci(nouveau(de(la(météorologie(et(les(
progrès(de(la(mesure(du(temps.(Du(point(de(vue(théorique,(c est(
une(période(de(latence,(avant(les(nouvelles(révolutions(du(XXe(
siècle((théorie(des(quanta(et(relativité)(mais(les(progrès(des(autres(
sciences(et(techniques((naturalisme,(évolution,(médecine,(
télégraphie,(photographie)(et(les(observations(se(multiplient.(Elles(
concernent(de(nouvelles(planètes((Uranus(en(1781,(Neptune(en(
1846),(la(nature(gazeuse(de(la(surface(du(soleil(et(de(certaines(
étoiles,(les(météorites((dont(la(chute(de(Laigle,(en(1803,(motiva(un(
véritable(voyage(scientifique),(les(comètes,(la(Voie(lactée((que(l on(
commençait(à(appeler(la(galaxie),(les(nébuleuses,(etc.(Ce(progrès(
des(connaissances(s accompagne(de(la(mise(en(place(
d institutions(nouvelles(–(à(commencer(par(le(Bureau(des(
longitudes,(créé(en(1795,(auquel(fut(bientôt(rattaché(
l Observatoire(de(Paris.(
Première!détermination!de!la!vitesse!de!la!lumière!!
(Ole(Rømer,(1644E1710)!
Picard(visite(Uranienborg(pour(mesurer(avec(
précision(la(longitude(des(observations(de(
Tycho(Brahé.(Il(y(rencontre(Rømer(
(1644E1710)(qu’il(invite(à(travailler(à(
l’Observatoire(de(Paris(sous(la(direction(de(
Cassini(pour(établir(les(tables(des(
phénomènes(mutuels(des(satellites(de(
Jupiter((immersion(C,(émersion(D).((
(
Il(fut(le(premier(à(déterminer(la(vitesse(de(la(
lumière(en(observant(les(éclipses(des(
satellites(par(l’ombre(de(Jupiter(à(des(
distances(TerreEJupiter(différentes.(Le(retard(
sur(les(éphémérides(augmente(avec(la(
distance.((
La(différence(est(de(16(min(26(s(entre(deux(
séries(de(mesures((K,(L)(ou((F,G).On(déduit(
ainsi(la(durée((986(s)(mise(par(la(lumière(
pour(parcourir(une(distance(correspondant(à(
l’unité(astronomique.((
C!
L univers(stellaire(à(3(dimensions(:(
La(parallaxe(stellaire((1838)(
Friedrich(Wilhelm(Bessel((1784E1846)(
James(Bradley((1693E1762)(
(
1728(:(découvre(l aberration(annuelle.(Le(demiEgrand(axe(de(l ellipse,(
parallèle(à(l écliptique,(mesure(20,48"(pour(toutes(les(étoiles(
observées.(Bradley(démontre(ainsi(la(conjecture(de(Rømer(sur(la(
lumière,(et(apporte(la(première(preuve((expérimentale(du(mouvement(
orbital(de(la(Terre((Astronome(Royal(en(1742,(succède(à(Halley)(
(
Découvre(la(parallaxe(stellaire.(En(1838(:(mesure((
la(parallaxe(de(l étoile(61(Cygni(égale(à(0.298 .(
1(parsec(=(3,26(annéesElumière(=(parallaxe(1 (.(
!Thomas!Young!!!!!!
!(1773!0!Londres,!1829)!
!
!Augus;n!Fresnel!
(17880Ville!d Avray,!1827)!
(la(lumière(est(une(onde(car(elle(
seule(permet(d expliquer(les(
phénomènes(de(diffraction(et(
de(polarisation.(
(Hypothèse(du(«(vent(d éther(»(
I(–(La(lumière,(de(Fraunhofer(à(Planck(
Joseph(von(Fraunhofer((1787(E(1826)(
François(Arago((1786(E(Paris,(1853)(
Léon(Foucault((Paris,(1819(E(1868)(
Hippolyte(Fizeau((1811(E(1877)(
James(Clerk(Maxwell((1831(E(1879)(
Max(Planck((1858(E(1947)((
(
Joseph(von(Fraunhofer((1787E1826)(
Orphelin(à(11(ans,(il(travaille(
comme(apprenti(pour(un(
fabricant(de(verre.(A(14(ans(il(
survit(a(un(effondrement(de(
l atelier(et(est(protégé(du(
Prince(électeur(de(Bavière(
Maximilien(Joseph.((
(
•(1814(:(invente(le(
spectroscope(et(découvre(574(
raies(sombres(dans(le(spectre(
solaire(
(
•(Découvre(que(la(plupart(des(
spectres(d étoiles(de(première(
grandeur(diffèrent(de(celui(du(
soleil(
Spectrométrie(et(photométrie(
La(nature(de(la(lumière(
(
Au(XIXe(siècle(:((deux(théories(:(Descartes((ondulatoire)((
Newton((1643E1727)(pensait(qu elle(était(constituée(de(corpuscules(émis(par(la(
source(lumineuse((théorie(corpusculaire).((
(
Pour(Fresnel((1788E1827)(puis(François(Arago,(la(lumière(est(une(onde(car(elle(seule(
permet(d expliquer(les(phénomènes(de(diffraction(et(de(polarisation.((
(
Les(deux(théories(rendaient(par(ailleurs(compte(de(façon(différente(des(lois(de(la(
réfraction,(c estEàEdire(du(phénomène(induit(par(le(passage(de(la(lumière(d un(
milieu(transparent(à(un(autre(:((
E La#première#théorie(était(la(théorie(de(l émission((corpusculaire).(CelleEci(supposait(
que(la(célérité(de(la(lumière(augmente(avec(la(densité(du(milieu,((((((((((donc(elle(
Léon(Foucault((
serait(plus(élevée(dans(l air(que(dans(le(vide.(#
(Paris,(1819(E(1868)(
La#seconde#théorie(était(la(théorie(ondulatoire(selon(laquelle(la(vitesse(de(la(
lumière(était(inversement(proportionnelle(à(l indice(de(réfraction((n(supérieur(ou(
égal(à(1),(donc(elle(serait(plus(faible(dans(l eau.(
Pour(trancher,(il(fallait(donc(comparer(expérimentalement(la(vitesse(de(la(lumière(
dans(l'eau(et(dans(l'air,(ce(qu Arago(entreprit(en(1843(avant(de(devoir(y(renoncer(
pour(des(raisons(de(santé.(Foucault(et(Fizeau(prirent(sa(relève.((
(
Le(27(avril(1850,(Foucault((Paris,(1819(E(1868)(réussit(le(premier(l expérience,(ruinant(
définitivement(ce(qu il(appelait(«(cette(pauvre(théorie(de(l émission(»(;(Fizeau(y(
parvint(six(semaines(plus(tard.((
Le(pendule(de(Foucault(
Première(preuve(mécanique(
du(mouvement(diurne
(
Le(pendule(de(Foucault(
Première(preuve(mécanique(
du(mouvement(diurne
James(Clerk(Maxwell((Edimburg,(1831(E(1879)(
Nature(électromagnétique(de(la(propagation(lumineuse
(
(
Quantification(du(rayonnement(de(corps(noir(:(((
Max(Planck((1858E1947)(puis(Einstein((1879E1955)#
Max(Planck(à(Kiel(et(effectue(des(études(de(
mathématiques(à(Munich.(Il(travaille(ensuite(sur(le(
rayonnement(thermique,(qui,(à(l'époque(est(mal(
modélisé(par(les(théories(classiques.(Il(réconcilie(le(
rayonnement(thermique(continu((corps(noir)(avec(
la(thermodynamique(statistique(en(faisant(
intervenir(une(quantification(des(sources(de(
l'énergie,(à(l'origine(de(la(physique(quantique(du(
XXe(siècle.((
(
Einstein(complètera(le(travail(de(Planck,(en(
quantifiant(le(rayonnement(électromagnétique(luiE
même((photons).(Max(Planck(reçoit(le(Nobel(en(
1918.((Il(reste(en(Allemagne(pendant(la(guerre,(où(
sa(vie(familiale(est(dramatique:(son(épouse(meurt(
très(jeune,(trois(de(ses(quatre(enfants(décèdent(
également((l'un(au(front(et(deux(filles(lors(de(leurs(
accouchements).(Un(fils(issu(de(son(second(
mariage(sera(fusillé(par(les(allemands,(après(une(
tentative(d'assassinat(d'Hitler.(Sa(maison(est(
bombardée(par(les(alliés(en(1945.(Il(sera(recueilli(
par(une(mission(américaine.(
HertzprungERussel((
(1905(et(1913)(
Cycle(de(Schwabe((1843)((
et(nombre(de(Wolf((1847)(
II(–(Progrès(de(l astronomie(physique((
et(controverses(francoEanglaises(
John(Couch(Adams((1819E1892)(
Urbain(Le(Verrier((1811E1877)(
Jules(Janssen(((
(
Schwabe((1843)(note(la(périodicité(de(10(ans(environ(que(
Wolf((1847)(va(retracer(sur(la(période(1749(E(1862.((
1832#6#1846#–#1852#:#Biela#et#l averse#d étoiles#filantes##
du#27#novembre#1872(
(
Biela(est(découverte(le(27(février(1826(par(un(officier(autrichien,(Biela,(à(Josephstadt.(
10(jours(plus(tard,(elle(est(découverte(à(Marseille(par(Ganbart,(et(reconnut(qu'elle(
était(la(même(que(celle(découverte(par(Montagne,(à(Limoges,(le(8(mars(1772(et(par(
Pons,(à(Marseille,(le(9(novembre(1805.(
(
1832(E(Damoiseau(calcule(la(trajectoire(de(Biela(et(constate(qu'elle(croisera(l'orbite(
de(la(Terre(le(29(octobre(1832(peu(avant(minuit.(Le(passage(s'effectuera(dans(le(plan,(
un(peu(en(dedans(de(l'orbite(de(la(Terre,(à(4,6(rayons(terrestres,(la(coma(ayant(un(
diamètre(de(5,3(rayons(terrestres.(Résultats(appuyés(de(toute(l'autorité(scientifique,(
jusqu'à(ce(qu'Arago,(dans(l'Annuaire!du!Bureau!des!Longitudes!pour(1832,(écrivît(que(
la(Terre(n'arriverait(en(ce(point(que(le(27(novembre(au(matin,(c'estEàEdire(plus(d'un(
mois(après(le(passage(de(la(comète.(
(
1846(E(Dédoublement(de(Biela((P(=(6,62(ans,(q=0,86(UA,(p=6,19(UA)(vu(en(1846(et(
1852.(Le(13(janvier(1846,(la(comète(est(coupée(en(deux.(Le(10(février,(déjà(240.000(
km(entre(les(deux.(Fin(février,(Maury((Washington)(aperçoit(un(3ème(point(
lumineux,(la(comète(principale(ayant(3(queues(dont(l'une(dirigée(vers(la(deuxième(
comète.((
(
1852(E(Les(deux(comètes(reviennent,(cette(fois(séparées(de(2.400.000(km.((
1859,(1865(:(la(comète(n'a(pas(été(revue.(Un(accident(grave(a(du(lui(arriver.(
(
Soirée(du(27(novembre(1872(:(averse(d'étoiles(filantes((3000(/(heure)(
«(Intense(meteor(displays(were(also(noted(during(the(comet's(next(expected(
returns(in(1885((15,000(per(hour),(1892((6,000(per(hour),(and(1899((150(per(hour).(
No(notable(meteor(rates(occurred(in(the(years(that(followed(»(
(
Effet(DopplerEFizeau(
preuve(électromagnétique(du(mouvement(annuel(
((
John(Couch(Adams((1819E1892)(
Urbain(JeanEJoseph(Le(Verrier((1811E1877)(
(
D'Uranus(à(Neptune(
((
(40(ans(après(la(découverte(d’Uranus(par(Herschel((1781),(les(éphémérides(de(
position(d’Uranus(diffèrent(de(jusqu’à(1’(d’arc(des(coordonnées(célestes(
observées.(L’existence(d’un(corps(massif(perturbateur((une(planète(
supplémentaire(est(abordée(à(la(frois(en(France(et(au(Royaume(Uni.(
((
((
((
(
Prédiction(en(1843,(observation(en(sept.1846(par(l allemand(Johann(
Gottfried(Galle((1812E1910),(astronome(à(Berlin(puis(directeur(de(
l Observatoire(de(Breslau((Wroclaw),(à(1°(de(sa(position(prévue,(dans(
la(constellation(du(Verseau(
(
Lalande(avait(observé(Neptune((
sur(ses(cahiers(d’observation(
les(8(et(10(mai(1795.(
16(août(1858(E(Première(liaison((
par(câble(entre(l Irlande(et(les(EtatsEUnis(
(se(dérègle(en(un(mois)(((
((
Adresse(de(170(mots(de(la(Reine(Victoria(au(
président(Buchanan((1857E1861)((
The#Great#Eastern,#1866#
(
«(For(then,(the(parallax(of(Venus(from(the(sun(may(be(found(by(the(method(I(just(
explained,(and(all(required(observations(will(be(facilitated(by([this(parallax](being(three(
times(as(much(as(that(of(the(sun,(so(that(from(this(phenomenon(any(mortal(may(gain(an(
understanding(of(this(knowledge.(»(
(…)(«(This(sight,(which(is(by(far(the(noblest(astronomy(affords,(like(the(secular(games,(is(
denied(to(mortals(for(a(whole(century,(by(the(strict(laws(of(motion.(It(will(be(afterwards(
shown,(that(by(this(observation(alone,(the(distance(of(the(sun,(from(the(earth,(might(be(
determined(with(the(greatest(certainty,(which,(on(account(of(the(parallax(otherwise(quite(
insensible,(has(not(hitherto(been(precisely(defined.(»(
Halley,(Royal(Society,(3(octobre(1691.(
(
(
(
T. Widemann - J. Patrimoine 16/09/12!
France s !
Amiral
Mouchez!
camp, !
St-Paul Island,!
1874 transit!
Janssen s!photographic!revolver,!a!
precursor!of!cinematograph!?!!
Expédi;on!française!de!Janssen!au!Japon,!sta;on!de!Kobe,!1874!
T. Widemann - J. Patrimoine 16/09/12!
T. Widemann - J. Patrimoine 16/09/12!
Plaques(photos(US(Naval(Observatory(
Le(passage(de(1882(sera(l'occasion(de(nombreuses(
expéditions.((
Les(Français(organisèrent(dix(missions(:((
l'île(d'Haïti((Callandreau),((
Mexique((Bouquet(de(la(Grye),((
Martinique((Tisserand,(Bigourdan,(Puiseux),((
Floride((colonel(Perrier),((
SantaECruz(de(Patagonie((capitaine(de(Frégate(Fleuriais),((
Chili((lieutenant(de(vaisseau(de(Bernardières)(,((
Chubut((Hatt),((
RioENegro((Perrotin,(le(directeur(de(l'observatoire(de(Nice),(
Cap(Horn((lieutenant(de(vaisseau(CourcelleESeneuil),((
Bragado((lieutenant(de(vaisseau(Perrin).(
T. Widemann - J. Patrimoine 16/09/12!
Nagasaki, 1874 (Davidson, près de la station de Janssen) !
T. Widemann - J. Patrimoine 16/09/12!
Venus Express 28th Science Working
Team, June 4-5 2012, Longyearbyen,
Svalbard!
Conférence de Washington, octobre 1884
Interna;onal!Meridian!Conference,!!
Washington!DC,!1884!
25 pays fixent le méridien
origine à celui passant par
Greenwich, relié par
télégraphie au reste du
monde, malgré l opposition
de la France (Janssen).
Il y eut pour l Angleterre 4
méridiens successifs,
séparés de quelques
mètres : Flamsteed (1675),
Halley (1725), Bradley
(1750), enfin Airy (1851).
Le méridien de Paris, salle
Cassini de l Observatoire,
reste utilisé par la France
jusqu après l entente
cordiale (1904). Adoption loi
du 9 mars 1911
Venus Express 28th Science Working
Team, June 4-5 2012, Longyearbyen,
Svalbard!
La(découverte(de(Pluton((1930)(
III(–(Les!Céphéides!et!la!distance!!
de!M31!et!M33(
HenrieUa!LeaviU!(186801921)!!
Edwin!Hubble!(1889!01953)!(
Au(début(de(1929,(un(jeune(astronome(amateur(d'à(peine(23(ans(du(nom(de(Clyde(W.(Tombaugh(
fut(engagé(comme(observateur(à(l'observatoire(Lowell(à(Flagstaff((Arizona).(Le(18(février(1930(
Tombaugh(était(en(train(d'analyser(deux(plaques(photographiques(de(la(région(δ(Geminorum!
quand(soudainement(il(observa(dans(son(comparateur(une(faible(étoile(clignoter(au(rythme(du(
basculement(de(l'obturateur.((
1909(:(Mount(Wilson(60Einch(telescope(
(
Henrietta(Leavitt((1868E1921)(
E Harvard(College(Observatory(
E découvre(la(relation(périodeEluminosité(des(Céphéides(
E In(1908(Henrietta(Leavitt(published(a(paper(showing(
evidence(for(a(possible(connection(between(period(and(
brightness:(“It(is(worthy(of(notice(that(the(brighter(variables(
have(the(longer(periods”((“1777(variables(in(the(Magellanic(
clouds”:(Annals(of(Harvard(College(Observatory(60,(87,(
1908).((
E In(1912(she(published(a(second(paper((“Periods(of(25(variable(
stars(in(the(Small(Magellanic(Cloud”:(Harvard(College(
Observatory(Circular(173,(1,(1912)(in(which(she(drew(attention(
to(“a(remarkable(relation(between(the(brightness(of(these(
variables(and(the(length(of(their(periods”.((
E She(based(this(observation(on(the(25(variables(in(the(SMC(
for(which(periods(had(been(measured.(Interestingly,(the(
word(“Cepheid”(does(not(appear(in(either(paper.(
(
"Standard(Photographic(Magnitudes,"(Science(30:726((1909)."1777(
Variables(in(the(Magellanic(Clouds",(Annals(of(Harvard(College(
Observatory(15:(87((1908)(
(
(
(
La relation période-luminosité!
des étoiles Céphéides!
Nuage de Magellan
!
1917E1948(100Einch(Mt.(Wilson(
L'illustration, 19 nov. 1921!
Edwin(Hubble((20(nov.(1889(E(28(sept.(1953)((
(
E identifie(au(télescope(de(100(inches(du(Mont(Wilson(entre(1919(et(1924,(25(
céphéides(dans(les(«(nébuleuses(»(NGC(6822,(M31,(et(M33.(
(
Il(démontre(que(ces(nébuleuses(sont(des(objets(distants(équivalents(à(
notre(Voie(Lactée.((
(
Pour(les(galaxies(où(il(n a(pas(la(résolution(nécessaire(pour(distinguer(des(
étoiles(individuelles,(il(évalue(approximativement(leur(distance(à(l aide(du(
diamètre(apparent.((
(
Hertzprung-Russel "
(1905 et 1913)!
IV(–(Relativité(et(univers(extragalactique(
Albert!Einstein!(187901955)!!
(
(
λ E(λo(((((Δλ ((((((v(
(($$((=(($((=(($(
λo(((((((((λo(((((((c(
!
v(=(HD(
Loi(de(Hubble(
H(=(constante(de(Hubble(
V(en(km(sE1(
D(en(Mpc((1(Mpc(=(106(pc)(
H(en(km(sE1(MpcE1(
(((((((((((((Hubble(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((Einstein(
Visite(d A.(Einstein(à(l Observatoire(du(Mont(Wilson(et(l université(Caltech((Pasadena,(1929)(
Hubble's(hometown(newspaper(in(Missouri,(The(Springfield(Daily(
News,(focusses(on(its(local(hero:("Youth(Who(Left(Ozark(Mountains(
to(Study(Stars(Causes(Einstein(to(Change(His(Mind."(
La(séquence(de(Hubble((
3(juin(1948(:(
cérémonie(
d inauguration(
du(Hale(200(
inch((5(m)(du(
Mont(Palomar(
(USA)(
T. Widemann - J. Patrimoine 16/09/12!
•  Galaxy(cluster(
CL0024+1654(from(
the(Hubble(Space(
Telescope(taken(in(
Nov.(2004.(Many(of(
the(brightest(blue(
images(are(of(a(
single,(unusual,(
beaded,(blue,(ringE
like(galaxy(which(
just(happens(to(lineE
up(behind(a(giant(
cluster(of(galaxies.(It(
has(separate(images(
at(4,(10,(11,(and(12(
o'clock,(from(the(
center(of(the(
cluster.(((
((
CL0024+1654!–!Hubble!Space!Telescope,!nov.2004!!!