Histoire de l'astronomie

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Un manuscrit astronomique et astrologique perse du XVIIe siècle

L'histoire de l'astronomie est une partie importante de l'histoire des sciences. L'étude du ciel et de la sphère céleste a été depuis longtemps un sujet de débats et de controverses. En effet, le ciel étant la demeure du Soleil, de la Lune, des étoiles, des planètes, des nuages, de l'orage, et aussi la source de la pluie, de la neige... les humains se sont toujours posés des questions sur sa nature et son contenu.

Les enjeux[modifier | modifier le wikicode]

Un mystère religieux[modifier | modifier le wikicode]

Tous les phénomènes qui se produisent dans le ciel sont impalpables et imprévisibles à première vue. Pendant la Préhistoire et le début de l'Antiquité, les humains ont souvent pensé que le ciel était la demeure des dieux, et ceci a perduré pendant longtemps. Les étoiles étant immuables et immobiles de génération en génération, elles étaient un symbole d'éternité. Le Soleil et la pluie décidant de la vie et de la mort, ils étaient vus comme la manifestation de la volonté divine. Le culte solaire, par exemple, était très fréquent.

Le rythme des saisons était également un reflet de la vie des dieux, de même les allées et venues des planètes. Observer et prévoir le comportement des astres revenait donc à observer et prévoir celui des dieux. Si une chose extraordinaire se produisait, comme par exemple le passage d'une comète ou une éclipse, c'était interprété comme un signe avant-coureur de catastrophes.

Un enjeu économique[modifier | modifier le wikicode]

Les variations saisonnières posent problème à une économie primitive, qui est basée sur les récoltes ou le commerce. Par exemple, comment prévoir à quel moment de l'année il faut semer les champs ? Quand reviendra la crue qui rendra une rivière impraticable ? Quand reviendra la saison des pluies qui transformera les routes en chemin de boue ?

Pour prévoir tout cela, il faut se repérer dans l'année solaire, savoir combien de jours il y a dans une année, quel jour il faut semer ou commencera la sécheresse ou la mousson, etc., car la survie et le bien-être de la population en dépendent.

Par ailleurs, l'un des seuls moyens de se repérer sur Terre et en mer est d'utiliser la position des étoiles dans le ciel. Aussi posséder une carte du ciel précise était alors vital !

Un rôle politique[modifier | modifier le wikicode]

Il a existé depuis longtemps la croyance selon laquelle le mouvement des planètes, étant causé par les dieux, était responsable de ce qui se passe sur Terre. Prévoir des évènements selon les astres, c'est l'astrologie. De nombreux princes et rois ont ainsi consulté les devins et les astrologues pour décider de leurs actions. Ces conseillers particuliers pouvaient avoir beaucoup d'influence. L'étude du ciel était aussi leur métier !

Une science[modifier | modifier le wikicode]

L'astronomie nécessite des prérequis technologiques et scientifiques. Ainsi, il faut savoir écrire, disposer d'une carte du ciel et être capable de faire de la géométrie, ne serait-ce que pour retranscrire sur une feuille de papier plate des choses qui apparaissent sur la surface d'une sphère.

Pendant des millénaires, les observations étaient faites à l'œil nu, et les cartes du ciel étaient limitées par la position géographique des observateurs. C'est ainsi que les cartes du ciel héritées de la Grèce antique ne comportaient pas les étoiles visibles depuis l'hémisphère Sud !

Les différentes questions[modifier | modifier le wikicode]

Depuis l'Antiquité, la conception que les humains ont de ce qu'il se passe dans le ciel a beaucoup changé. Les astronomies chinoise, sumérienne et maya étaient très développées dans l'Antiquité. C'est l'astronomie sumérienne qui a le plus influencé la civilisation occidentale.

Quelle est la cause de l'alternance jour / nuit ?[modifier | modifier le wikicode]

Pendant l'intervalle qui sépare un lever de soleil d'un autre, toute la sphère céleste semble tourner autour de l'observateur. La conclusion la plus simple consiste à dire que le ciel est une sphère solide, qui tourne autour de la Terre. Pendant cette rotation, on peut remarquer que les étoiles, la Lune et le Soleil suivent des lignes parallèles ; aussi qu'un endroit du ciel semble tourner plus lentement. Selon la saison, il est aussi possible de constater qu'à midi, la hauteur du Soleil sur l'horizon varie.

Pour en savoir plus Pour en savoir plus, lire l’article : Rotation de la Terre.

Quelle est la position du Soleil ?[modifier | modifier le wikicode]

De nuit en nuit, on peut mesurer le lent déplacement des étoiles dans le ciel. Mais comment savoir la position du Soleil dans le ciel, puisque le jour, on ne voit pas les étoiles ? Avec une technique de mesure du temps assez précise et une carte du ciel étoilé couvrant toute l'année, il est possible de calculer la position du Soleil parmi les étoiles en fonction du temps. Le Soleil dessine ainsi une ligne parmi les étoile : c'est l'écliptique. Ainsi, dans la sphère céleste, le Soleil n'est pas fixé dans la sphère étoilée.

Quelle est la cause des phases de la Lune ?[modifier | modifier le wikicode]

La Lune, vue de la Terre, change progressivement de forme, et ce, de manière cyclique : ce sont les phases de la Lune. Comment expliquer ce phénomène ? Il est facile de constater que la Lune, elle non plus, n'est pas fixée dans le ciel, mais se déplace par rapport aux étoiles. Il a été facilement admis que la Lune était éclairée par le Soleil, puisque la partie éclairée de la Lune lui fait toujours face.

Pour en savoir plus Pour en savoir plus, lire l’article : Aspect de la Lune.

Quelle est la cause des éclipses ?[modifier | modifier le wikicode]

Parfois, le Soleil disparaît en pleine journée, ou bien encore la pleine Lune se voile et disparaît. Ces phénomènes rares étaient susceptibles de provoquer la panique, tant ils peuvent être spectaculaires ! Cependant, les astronomes peuvent remarquer que les éclipses de Soleil se produisent toujours au moment de la nouvelle Lune, et que les éclipses de Lune se produisent à intervalle régulier.

Pour en savoir plus Pour en savoir plus, lire l’article : Éclipse.

Que sont les planètes ?[modifier | modifier le wikicode]

Les planètes sont des astres errants : il faut quelques années ou mois pour se rendre compte que ces astres se déplacent dans le ciel. De plus, on peut observer qu'elles suivent toutes une trajectoire assez semblable, qui est nommé écliptique. Mais leur nature resta longtemps un mystère.

Que sont les étoiles ?[modifier | modifier le wikicode]

Les étoiles semblent fixes dans le ciel et dessinent une sphère dans lequelle les autres astres se déplacent. L'interprétation la plus simple est de concevoir le ciel comme une sphère portant de petites lumières. Cette vision demeurera longtemps.

Pour en savoir plus Pour en savoir plus, lire l’article : Étoile.

Que sont les nébuleuses ?[modifier | modifier le wikicode]

Parmi les étoiles, on peut remarquer des zones floues et faiblement lumineuses. Certaines sont des comètes et se déplacent puis disparaissent, d'autres sont immobiles et immuables. Il existe ainsi une grande nébuleuse dans le ciel : la Voie lactée. La nature de ces objets est restée un mystère jusqu'au XXe siècle.

Pour en savoir plus Pour en savoir plus, lire l’article : nébuleuse.

Différentes interprétations du mouvement des planètes[modifier | modifier le wikicode]

Selon les époques, les techniques disponibles et les positions philosophiques et religieuses, les interprétations ont beaucoup varié. Voici un bref aperçu de cette évolution en Europe.

Ptolémée[modifier | modifier le wikicode]

Une illustration du système de Ptolémée. Cliquez pour agrandir.

Le système de Ptolémée[modifier | modifier le wikicode]

Ptolémée, un savant de la Grèce antique, considère les informations dont il dispose. Il voit tourner les astres autour de lui, durant l'année et constate qu'ils se déplacent à des vitesses différentes. Il imagine donc un système où les astres sont fixés sur des sphères concentriques, qui tournent toutes autour de la Terre. Plus la sphère est grande, plus son mouvement apparent est lent : ainsi la sphère qui porte la Lune est-elle plus proche de la Terre que celle qui porte la planète Mercure, elle-même plus proche que la sphère qui porte la planète Vénus, etc., toutes ces sphères tournant autour de la Terre. C'est le système géocentrique.

Les limites du système[modifier | modifier le wikicode]

Le système imaginé par Ptolémée décrit parfaitement les mouvements de la Lune et du Soleil, ainsi que ceux de Jupiter et Saturne, mais ne permet pas d'expliquer deux phénomènes : le mouvement rétrograde des planètes et le déplacement des planètes Vénus et Mercure, qui ne sont jamais observés loin du Soleil. Néanmoins, ce système sera approuvé et considéré comme vrai pendant des millénaires. Appuyé par Aristote, il sera la conception officielle de la religion catholique, qui placera Dieu au-delà de la sphère portant les étoiles.

Variations du système géocentrique[modifier | modifier le wikicode]

Pour essayer d'expliquer le mouvement rétrograde, de nombreux savants essayèrent d'imaginer des systèmes complexes conservant la rotation des astres autour de la Terre. Par exemple, il a existé un système dans lequel Mars n'était pas fixé sur une sphère comme les autres astres, mais sur une sphère, elle-même fixée dans une sphère. Les deux sphères tournant, le mouvement de Mars devait nécessairement s'inverser par moment.

Copernic[modifier | modifier le wikicode]

Le système de Copernic[modifier | modifier le wikicode]

Nicolas Copernic tâche d'expliquer les déplacements inexplicables par le système de Ptolémée, et conçoit un autre système, basé sur deux suppositions :

  • Le mouvement du Soleil pendant la journée est lié au fait que la Terre tourne sur elle-même en une journée, et non au déplacement du Soleil autour de la Terre en 24 heures.
  • Le déplacement du Soleil sur le fond des étoiles, en une année, est expliqué par la rotation de la Terre autour du Soleil, et non l'inverse.

La supposition que la Terre tourne autour du Soleil lui permet d'imaginer que les planètes tournent-elles aussi autour du Soleil. Il invente ainsi un système où tous les astres tournent autour du Soleil : c'est le système héliocentrique.

Importance[modifier | modifier le wikicode]

À l'époque de Copernic, ni l'Église ni les savants ne sont prêts à cette hypothèse, car elle détrône la Terre du centre de l'Univers et y place le Soleil. De plus, elle permet l'idée que la Terre n'est qu'une planète parmi d'autres. Cette théorie sera donc ardemment combattue. Pourtant, cette conception explique presque parfaitement le mouvement des planètes.

Galilée[modifier | modifier le wikicode]

Galileo Galilei, dit Galilée, invente un outil dont personne ne disposait avant lui : la lunette astronomique, qui permet de grossir les images et de regarder au loin. Il observe ainsi la Lune, les étoiles et les planètes, et constate la présence d'astres à proximité de Jupiter. Avec le temps, il constate aussi que ces astres semblent tourner autour de la planète, démontrant par là-même que des astres peuvent tourner autour d'autre chose que la Terre.

Tycho Brahé[modifier | modifier le wikicode]

Grand astronome, cet homme démontra pour la première fois qu'une comète n'était pas un phénomène atmosphérique, comme on le pensait alors, et calcula que cet astre se déplaçait au-delà de la Lune, à travers les orbites des planètes. Il en conclut que Ptolémée avait tort : les planètes ne sont pas portées par des sphères transparentes et solides, mais suspendues dans quelque chose d'immatériel qui les porte et transmet leur lumière. Il donne à ce milieu le nom d'éther. Il constate également que la trajectoire de la comète autour du Soleil ne suit pas un cercle, mais une ellipse.

Il essaye de corriger le système de Ptolémée, mais ne croit pas au système de Copernic. Il imagine donc un système où le Soleil et la Lune tournent autour de la Terre, mais où les planètes tournent autour du Soleil. Ce système, il faut le noter, est équivalent à celui de Copernic, car il s'agit simplement d'un changement de référentiel.

Johannes Kepler[modifier | modifier le wikicode]

Kepler est l'élève de Tycho Brahé. En utilisant les mesures précises faites par son maître, il établit les trois lois qui décrivent le mouvement des planètes autour du Soleil. La précision de ses prédictions permet de convaincre les gens que la Terre tourne autour du Soleil. Grâce à lui et à Galilée, le système héliocentrique remplace dans les esprits le système de Ptolémée.

Isaac Newton[modifier | modifier le wikicode]

Ce savant anglais découvre les lois de la gravitation et redémontre les lois de Kepler sur une base mathématique et non plus empirique. Ses lois permettront de découvrir des planètes invisibles à l'œil nu : Uranus et Neptune. Elles permettront également de calculer avec précision les orbites des comètes.

Les découvertes contemporaines[modifier | modifier le wikicode]

Il fallut attendre l'invention de nouvelles méthodes, notamment d'étude de la lumière, pour démontrer que les étoiles émettent la même lumière que notre Soleil, et donc que le Soleil est une étoile également. De même, l'observation des nébuleuses, grâce à des télescopes de plus en plus grands, à permis de démontrer que certaines nébuleuses sont composées d'étoiles : les galaxies. Le calcul de la position des étoiles visibles permit également de démontrer que la Voie lactée est elle-même une galaxie contenant notre système solaire. Les bouleversements de la physique induits par les théories d'Albert Einstein ont permis d'expliquer des phénomènes étranges visibles dans le ciel grâce aux plus puissants télescopes.

L'observation du ciel est maintenant devenue l'observation de l'Univers. Les astronomes sont devenus des physiciens, et l'astrophysique est une discipline scientifique qui a révolutionné notre vision du monde.

Voir aussi[modifier | modifier le wikicode]

Article mis en lumière la semaine du 4 août 2008.
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