EXPOSITION TEXTES LES ELLIPSES DES PLANÈTES LES

Nicole Bosshart
Directrice adjointe
Musée international d’horlogerie
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EXPOSITION
TEXTES
LES ELLIPSES DES PLANÈTES
Tracées au sol, les ellipses des planètes partent de la galerie, le soleil se trouvant
près de l’entrée de l’escalier.
Respectant les distances à l’échelle depuis le centre du système solaire, elles
permettent d’en réaliser l’immensité.
A la vitesse de la lumière, 300'000 km/s, pour parcourir la distance du soleil à
Mercure, la planète la plus proche de l’astre, il faut 3 minutes alors que jusqu’à
Pluton, la planète la plus éloignée du système, il faut 360 minutes.
LES MODÈLES DE L’UNIVERS
Représentation libre et artistique de huit modèles de l’Univers (Pascal Winkler)
Les modèles, depuis l’Antiquité grecque et jusqu’à la fin du XIXème siècle, se limitent
à la représentation du système solaire géocentrique puis héliocentrique.
Du modèle mythologique en passant par ceux développés par les philosophes et
mathématiciens de la Grèce antique jusqu’à celui de Ptolémée, qui demeurera le
seul de référence jusqu’au XVIème siècle, la terre se trouve au centre de l’univers des
hommes.
Copernic le premier osa une réflexion différente et proposa un modèle dont le soleil
serait le centre. Kepler le précisa en énonçant ses lois relatives aux mouvements des
planètes démontrant ainsi que leur parcours autour de l’astre solaire est elliptique.
L’évolution se poursuit avec Newton et la loi de la gravitation universelle.
Durant le XVIIème siècle, le développement des instruments d’observation, lunette
astronomique et télescope plus particulièrement, permettra l’essor de l’astronomie et
l’étude de la mécanique céleste.
Œuvre des mathématiciens d’abord, des astrophysiciens puis des physiciens, les
modèles ont évolué entre le XVIIIème et le XXème siècle en suivant les progrès de la
physique et des techniques : analyse spectrale, mécanique quantique et relativité,
détecteurs électroniques et conquête spatiale laissent entrevoir l’immensité des
galaxies et l’expansion de l’Univers.

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LES MODÈLES
Antiquité grecque (VIIIème siècle av. JC) :
Le modèle mythologique décrit un univers isolé dans l’espace, il se compose d’un
plateau qui repose sur des pieds. La terre est au milieu des eaux. Chaque nuit, les
astres sortent de l’Océan et passent le long d’une voûte d’est en ouest avant de
rejoindre à nouveau l’élément liquide. Le soleil s’extrait à son tour de l’eau pour
accomplir son parcours journalier.
Anaximandre (VIème siècle av. JC)
Ce philosophe grec représente la terre comme un cylindre isolé dans l’air au milieu
d’une sphère. Il imagine que des hommes peuvent vivre sur l’autre face de ce
cylindre et introduit ainsi la notion d’antipodes.
Aristote (IVème siècle av. JC)
Synthétisant les idées développées par les mathématiciens et philosophes comme
Pythagore, Parménide, Socrate et son maître Platon, Aristote impose un modèle qui
lui survivra près de 18 siècles.
Introduisant une dimension spirituelle, il distingue physique et métaphysique. Des
sphères concentriques imbriquées les unes dans les autres portent les planètes et se
meuvent selon un mouvement naturel autour de la terre. Les hautes sphères portant
le soleil et les étoiles symbolisent la perfection, le monde immuable et éternel.
Claude Ptolémée (IIème siècle ap. JC)
Cet astronome et mathématicien grec établi à Alexandrie en Egypte développe un
modèle géocentrique selon les principes d’Aristote. Celui-ci s’avère scientifiquement
défendable par l’introduction des épicycles, petit cercle décrit par un astre et centré
sur le cercle de la trajectoire que parcourt la planète autour de la terre. Ce modèle
permet d’expliquer les mouvements des planètes observés depuis la terre.
Nicolas Copernic (1473 – 1543)
L’astronome polonais démontre dans son traité De revolutionibus orbium cœlestium
que la terre n’est pas immobile au centre du monde mais qu’elle tourne d’une part
sur elle-même et d’autre part autour du soleil. L’héliocentrisme permet d’expliquer le
mouvement des planètes et des astres au cours des saisons dans le ciel sans avoir
recours à un subterfuge comme les épicycles.
Johannes Kepler (1571 – 1630)
Cet astronome allemand précise le modèle développé par Copernic en formulant
trois lois relatives aux mouvements des planètes qui démontrent notamment leur

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parcours elliptique autour du soleil, rectifiant ainsi les erreurs observées sur les
positions de la planète Mars dans sa révolution autour du soleil.
Les trois lois :
1. Les planètes balayent des aires égales en temps égaux
2. Les planètes tournent autour du soleil en décrivant des ellipses dont le soleil
occupe un des foyers.
3. La période de révolution d’une planète dépend de sa distance au soleil (a3/T2)
Les galaxies
Les observations de l’astrophysicien Edwin Hubble (1889 – 1953) sur l’expansion de
l’Univers en 1929 démontrent qu’il est en phase de dilatation qui s’exprime par la
fuite des galaxies. Celles-ci de formes, de constitutions et de grandeurs diverses sont
de vastes ensembles d’étoiles. La galaxie à laquelle appartient le système solaire, la
Voie lactée, est de forme spiralée et contient plus de 200 milliards d’étoiles.
L’Univers ?
Aujourd’hui comment peut-on symboliser l’Univers ?
Quelque part au milieu de l’immensément grand, la Voie lactée est une galaxie parmi
toutes les autres connues et inconnues. En fait, un grain parmi des poussières
d’étoiles.
Illustration du titre - The Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)
La sonde spatiale micro-onde anisotrope (dont les propriétés varient avec la
direction) Wilkinson (2003 /COBE 1992) a fait la première carte détaillée du ciel
complet de la plus ancienne lumière de l’univers. C’est une «baby picture» de
l’Univers. Les couleurs indiquent pour les taches rouges, le plus chaud, pour les
bleues, le plus froid. La forme ovale est une projection qui dévoile tout le ciel, comme
lorsque le globe terrestre est présenté en projection plane (le planisphère).
La lumière micro-onde capturée dans cette image date de 379'000 ans après le Big
Bang, il y a 13 à 15 milliards d’années, ce qui équivaut à prendre une photo d’une
personne de 80 ans le jour de sa naissance.
(Illustration des dimensions des planètes proportionnellement au soleil).
Posées sur le soleil représenté en jaune orangé, les photographies des planètes sont
à l’échelle et dans l’ordre. Ainsi, en s’éloignant de l’astre, la première des planètes
dites telluriques ou internes est Mercure suivie dans l’ordre de Vénus, de la Terre et
de Mars puis viennent les planètes géantes ou externes, Jupiter, Saturne, Uranus,
Neptune et la dernière, la plus petite de toutes, aux confins du système solaire et aux
caractéristiques encore peu connues, Pluton.

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L’ECHO DU CIEL
Depuis l’aube des temps, les hommes ont cherché à comprendre l’Univers et à en
découvrir son organisation. Soumis à la succession des jours et des nuits, à celle des
saisons, ils ont voulu maîtriser le temps et son écoulement. La première des
horloges est le ciel vers lequel ils ont tourné leur regard pour organiser leur vie. La
rotation de la terre a pendant longtemps été la seule référence du fractionnement du
temps et ceci bien avant l’invention des premiers mécanismes horlogers permettant
la division du jour en périodes égales. Jusqu'à il y a peu, c’était encore la rotation de
la terre qui donnait la meilleure précision de l’heure puisque la seconde était définie
comme la 86’400e partie du jour solaire moyen. Redéfinie en 1967 à la Conférence
générale des poids et mesures comme «la durée de 9'192'631’770 périodes de la
radiation électromagnétique correspondant à la transition entre deux niveaux
hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133», elle s’éloignait
définitivement de la cosmologie.
L’exposition consacrée au CERN, Organisation européenne pour la recherche
nucléaire, est introduite par une évocation de l’histoire de la cosmologie s’appuyant
sur les modèles de l’Univers depuis l’Antiquité grecque jusqu’ à la détection du
rayonnement fossile du Big Bang. Une représentation libre de 8 modèles, une mise
en scène des orbites des planètes du système solaire conduisent à la découverte de
quelques portraits d’astrophysiciens et de physiciens dont les apports ont permis
l’établissement d’un modèle d’Univers sans cesse remodelé par de nouvelles
découvertes.
En 2001, le CERN offrait au Musée international d’horlogerie un segment de la TPC
(chambre à traces à projection temporelle) du détecteur ALEPH lors du
démantèlement du LEP, grand collisionneur électron/positon et plus grand
accélérateur de particules du monde. Ce segment est exposé dans le beffroi,
accompagné de documents évoquant les 50 premières années du CERN et de ses
recherches sur la physique des particules.
Une chambre à brouillard, détecteur physique de particules, complète cette
exposition.
L’ÉCHO DU BIG BANG
Arno Penzias et Robert Wilson (Prix Nobel de Physique, 1978) devant l’antenne
« Holmdel Horn Antenna » [Photo Robert Isear, AIP Emilio Segrè Visual
Archives]
Au début des années 1960, les deux physiciens construisent à Holmdel dans le New
Jersey (USA) pour les Bell Telephones Laboratories une vaste antenne métallique en
forme de corne, destinée à capter les signaux entre la terre et les premiers satellites
de communications (Telstar, 1962).

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Le décodage des « bruits » des multiples ondes reçues achevé, une émission
persistante d’ondes avec la même intensité de rayonnement et de provenance
inconnue mais constante, quelle que soit l’orientation de l’antenne ou la position de
la Voie lactée, demeure.
Une fois l’antenne vérifiée et tout défaut de construction écarté, l’idée d’une trace de
radiation provenant de l’espace profond est privilégiée.
La survivance d’un rayonnement fossile dû à l’explosion du Big Bang est envisagée
dès les années 1930. En 1948, suite aux découvertes des deux décennies
précédentes, le physicien d’origine russe George Gamow prévoit la présence d’une
température résiduelle issue du début de l’Univers.
Au printemps 1965, il s’avère donc qu’Arno Penzias et Robert Wilson ont isolé un
bruit de fond dû à la trace de la lumière libérée de la matière juste après le Big Bang.
Cette radiation a une longueur d’onde qui la fait passer dans les ondes radio, ce qui
permet d’entendre ce rayonnement fossile.
En fait cette longueur d’onde à une température de 3 K (le kelvin est l’unité légale de
température absolue : 0 °C=273,15 K), ce qui a permis à des satellites comme COBE
(1989) ou WMAP (2003) de la NASA de restituer une image à partir du rayonnement
résiduel de cette lumière fossile.
TABLEAU ANTIQUITÉ GRECQUE
La terre selon Anaximandre (VIème s. av. JC)
Imaginant une terre cylindrique, Anaximandre introduit la notion d’antipodes. Ainsi,
« pieds contre pieds » les hommes occupent les deux faces planes du cylindre.
L’Univers selon Pythagore (Vème s. av. JC)
La disparition de la coque des navires à l’horizon alors que les mâts restent visibles
comme l’ombre portée de la terre sur la lune sont les observations qui permettent à
Pythagore d’affirmer la rotondité de la terre. L’école des pythagoriciens développa le
modèle décrit par le mathématicien : Terre au centre du système et organisation
harmonique des planètes et des astres,
L’Univers selon Aristote (IVème s. av. JC)
Synthétisant les idées développées par les mathématiciens et philosophes comme
Pythagore, Parménide, Socrate et son maître Platon, Aristote impose un modèle qui
lui survivra près de 18 siècles.
Introduisant une dimension spirituelle, il distingue physique et métaphysique. Des
sphères concentriques imbriquées les unes dans les autres portent les planètes et se
meuvent selon un mouvement naturel autour de la terre. Les hautes sphères portant
le soleil et les étoiles symbolisent la perfection, le monde immuable et éternel.