(9c) Découverte du Système Solaire

Evolutions ultérieures des conceptions erronées.

    Comme il a déjà été indiqué, Aristarque de Samos pensait que la terre tourne autour du soleil, mais son idée avait été rejetée par les astronomes grecs de l'antiquité, notamment par Hipparque. Ptolémée, résidant en Egypte au 2^ème siècle AD, exprimait la pensée générale en déclarant que les étoiles fixes étaient toutes attachées à une sphère lointaine tournant autour de la terre. Ptolémée s'est efforcé de rassembler et de noter tout ce qui était connu en son temps au sujet des cieux, et son influence a été grande, même jusqu'au XVII^ème siècle. (comme expliqué plus avant)

    Il fallait pouvoir calculer les mouvements de tout ce qui se déplace dans la sphère céleste, le soleil, la lune et les planètes. En particulier, il était difficile de comprendre les planètes, parce que leurs mouvements n'étaient pas simples

Venus et Mercure oscillent des deux cotés du soleil, se levant parfois un peu avant celui ci ,alors étoiles du matin, ou se couchant parfois après ,alors étoiles du soir, mais jamais elles n'apparaissent dans le ciel à minuit. Par contre Mars, Jupiter et Saturne ne suivent pas le soleil dans le ciel. Ils ont tendance à se déplacer en suivant l'écliptique, mais quelquefois, ils s'arrêtent, et se déplacent dans l'autre sens pendant un moment ("mouvement rétrograde"), puis reprennent leur mouvement habituel.

Pour l'exposé de la découverte du système solaire, avec une animation illustrant le mouvement rétrograde, cliquez ici.

    Ptolémée a essayé de l'expliquer par la théorie initiée par Hipparque.

    Il affirmait que Soleil et Lune se déplacent "évidemment" autour de la terre. Pour les grecs, le cercle représentait la perfection, et Ptolémée était certain qu'en conséquence ces corps se déplaçaient aussi en cercles. Puisque le mouvement n'était pas exactement uniforme, il supposait que le centre de ces cercles était à une certaine distance de la terre.

    Si le soleil se déplace autour de la terre, pas de problème pour Venus et Mercure qui semblent aussi se déplacer autour d'elle, sur leurs propres cercles. Mais que dire de Mars, de Jupiter et de Saturne? Ptolémée a astucieusement proposé que chacun tournait lui même autour d'un point dans les cieux, comme Venus et Mercure, mais que ces points orbitent autour de la terre, comme le soleil, avec la différence que ces points soient virtuels. Le trajet de ces planètes devenait ainsi semblable à celui de Venus et de Mercure. Le trajet général de chacune de ces planètes expliquait leur mouvement régulier, mais il fallait y ajouter leur propre mouvement autour d'un cercle. La conjugaison des deux mouvements aboutit parfois à ce qu'une planète semble "reculer" (pendant un moment).

    Cette "explication" laisse ouverte la question de la nature des planètes, du soleil et de la lune. Mais, pire, elle est également imprécise. Avec des mesures de plus en plus fines de la position des planètes, des corrections ont été sans cesse apportées.

    Pourtant la thèse de Ptolémée sur le système solaire a dominé l'astronomie européenne pendant plus de 1000 ans. En effet, les recherches en astronomie furent en sommeil pendant le déclin et la chute de l'empire romain, et aux "sombres époques" qui ont suivi. L'étude des cieux a continué dans le monde arabe, avec ses propres règles, mais de toutes les oeuvres des astronomes arabes, celle qui a exercé la plus grande influence a été la conservation et la traduction des livres de Ptolémée.

[En fait, l'"Almageste" de Ptolémée est toujours éditée. Une traduction, annotée par G.J. Toomer, a été éditée en 1984 par les presses de l' université de Princeton et est disponible en livre broché pour $39.50. Voir p. 120, Nature vol. 397, 14 janvier 1999. ]

Copernic (1473-1543)

    Nicolas Copernic (En latin, Copernicus, adaptation de Koppernigk) était un religieux polonais passionné d'astronomie, et qui a réellement effectué de nombreuses observations. A cette époque, de nombreuses corrections avaient été nécessaires pour adapter les idées de Ptolémée au mouvement des planètes. Copernic proposa une autre théorie : la terre est une planète satellite du soleil, et toutes les planètes se déplacent en cercles concentriques. Mercure et Venus sont sur les plus petits cercles, plus petits que celui de la terre, et leur position dans le ciel restent en conséquence toujours près du soleil. Il lui a été facile d'estimer les distances au soleil. Terre, Soleil. Mars, Jupiter et Saturne se déplacent sur de plus grands cercles, et plus lentement, de sorte qu'à chaque fois que la terre les rattrape, ils semblent reculer vers l'arrière.

    Copernic est resté tout à fait prudent en exprimant sa théorie : non seulement elle niait que la terre soit le centre de l'univers, mais il ne précisait pas non plus complètement le mouvement des planètes. Quelques corrections étaient toujours nécessaires. Etant subordonné à l'église (comme pratiquement tous les scientifiques européens de ce temps), Copernic qui devait respecter un cadre rigide, a donc caché ses idées et ne les a édité qu'à la fin de sa vie. Pour cette raison, beaucoup d'ecclésiastiques scientifiques ont effectivement considéré sa théorie comme une alternative possible à celle de Ptolémée.

Il y a beaucoup de livres sur la vie de Galilée, le scientifique italien à l' origine de la discipline longtemps connue comme "philosophie naturelle," appelée maintenant physique.

Il fut le premier à observer les planètes dans un télescope, ce qui l'a convaincu que Copernic avait raison. Mais l'agressivité de son plaidoyer en faveur de celui ci l'a opposé à l'église catholique et lui a coûté sa liberté. C'est une histoire fascinante, qui dépasse la cadre de cet ouvrage. (pour un portrait de Galilée en 1636, avec des liens, cliquez ici.)

    Galilée n'a pas inventé le télescope; cela avait été fait par des opticiens, hollandais ou autres, (les verres correcteurs pour les yeux étaient en service depuis des siècles). A la différence des lunettes astronomiques ultérieures, qui inversent l'image , la première version a fonctionné comme des jumelles de théâtre, combinant deux lentilles de types différents. Ce type de jumelles d'opéra grossit 2 ou 3 fois: Galilée a porté cette technologie à ses limites, avec un grossissement de X 8, puis un instrument de X 33.

    Avec cet instrument, Galilée fit des découvertes révolutionnaires, en 1609-10. En observant la lune, il a vu un monde de montagnes et de "mers" .Risquant la cécité (puisque le soleil ne doit jamais être regardé directement dans un télescope) il a observé également les taches solaires. Orientant son télescope vers la planète Jupiter, il a vu quatre lunes orbiter autour, toute pratiquement dans un plan proche de l'écliptique. (donc, la planète et ses lunes semblent se trouver sur une même droite; on peut le voir avec de bonnes jumelles ou n'importe quel télescope), C'est une version miniature du système solaire proposé par Copernic.

    En observant Venus, il a nettement vu varier sa forme. Comme pour la lune, Venus apparaît en croissant quand elle est située entre nous et le soleil et est éclairée de côté selon sa direction vers la terre. Galilée a été persécuté pour avoir préconisé la thèse de Copernic sur le monde, mais ses observations, bientôt confirmées par d'autres astronomes, ont convaincu tous les scientifiques que c'était en effet la manière dont le système solaire était construit.