Les Landes et du Ciel Saison 02 #01 – La naissance de l’Astronomie et de la connaissance des mécanismes qui gouvernent notre Univers

LA NAISSANCE DE L’ASTRONOMIE ET DE LA CONNAISSANCE DES MÉCANISMES QUI GOUVERNENT NOTRE UNIVERS

Depuis le paléolithique, l’homme s’est toujours intéressé au ciel, au début à des fins purement domestiques puis il a essayé de comprendre les cieux.

Des preuves ont été trouvées, par exemple les gravures de l’os d’aigle mis au jour dans l’abri Blanchard (site de Castel Merle à Sergeac en Périgord), datant d’environ 32 000 ans ou la scène du Puits de la grotte de Lascaux (site de Montignac-Lascaux, en Dordogne) datant d’environ 17 000 ans.

Le ciel permettait d’établir des « calendriers » utiles à leur vie quotidienne.

Les pratiques agraires se sont peut-être accompagnées de la pratique de divers cultes ouraniens (qui se rapportent au ciel, espace dédié au sacré).

Les religions s’emparent des cieux.

D’innombrables sépultures de cette époque sont orientées dans une direction du ciel particulière.

Parmi les découvertes archéologiques associées à une pratique religieuse ou de calendrier, on peut citer les cônes d’or rituels mis au jour en France et en Allemagne méridionale, interprétés comme les couvre-chefs de prêtres d’un culte solaire, et le disque de NEBRA.

De nombreux cercles ont été mis à jour. Était-ce des lieux de culte ou des observatoires astronomiques ? la question n’est pas tranchée.

Le cercle de GOSECK, tracé il y a près de 7 000 ans, est le plus ancien observatoire solaire connu

Cercles de bois et pierre (NABTA PLAYA Égypte (- 6500 à 6000), STONEHENGE royaume uni, (-5000 à – 3500)).

Cercle en bourgogne 30km au Nord de DIJON (-1000) découverte récente Société Astronomique de Bourgogne en cours de validation.

Mais également des orientations spécifiques de « monuments » tels que l’alignement du couloir de NEWGRANGE en Irlande (-3200) qui permet l’éclairage par le Soleil d’une stèle au solstice d’été ou les alignements des pyramides d’Egypte.

LES PREMIERS « ENREGISTREMENTS » (SUMER, ETC..)

De nombreuses civilisations se sont succédées entre le Tigre et l’Euphrate (actuellement, l’Irak). Et chacune d’elles s’est intéressée au ciel et a répertorié les événements cosmiques.

-5300 : sumériens, Invention écriture cunéiforme, Système sexagésimal (base 60)

Division du cercle et du ciel en 360°, heures en 60 mn et 60s

Invention de quelques constellations (repérage plus facile)

-1900 : babyloniens, Calendrier luni-solaire : 12 mois de 29 ou 30 jours (mois = lune et année = soleil)

Douze mois lunaires ont une durée approximativement égale à 354,36705 jours (12 × 29,53058), soit environ 11 jours (10,87514 exactement) de moins qu’une année solaire.

Ajout d’un mois supplémentaire si nécessaire de temps en temps

Relevés précis sur Vénus sur 21 ans

-1600 : hittites puis cassites

-911 : assyriens, Durée jours et nuits tous les mois de l’année

Catalogue d’étoiles situées par rapport aux autres, liste d’étoiles repères sur le méridien

Liste de constellations sur le chemin de Sîn (Lune) écliptique

Périodes de visibilité des planètes

-626 : babyloniens (Ère Chaldéenne), Relevés systématiques et précis

Cycle de Méton de 19 ans (connaissance mouvement Terre/Lune, prédiction des éclipses de lune)

Calculs des positions des astres et prédictions phénomènes célestes

Tentatives d’explications (théories, …)

Une première tentative pour comprendre le ciel fut celle de Séleucos de Séleucie (-190) :

Astronome, géographe et philosophe de Séleucie, en Mésopotamie.

• Modèle héliocentrique (le Soleil est centre du système solaire et non la Terre comme le pensaient les autres astronomes)

• Théorie sur les marées en observant la coïncidence entre les niveaux de la mer et les positions de la Lune.

LES DIFFÉRENTS SYSTÈMES DU MONDE (ASIE, OCCIDENT, CHINE, …)

Toujours la présence des dieux dans le ciel qui régit la vie des hommes.

Grèce antique (-1000 à -323)

Univers à niveaux

Terre plate flottant sur fleuve océan

Ciel repose sur océan

Astres sont des phénomènes météorologiques ??

Inde :

Le monde est porté par 4 éléphants sur le dos d’une tortue géante (Vishnu) qui est sur un serpent géant (Sesha)

Égypte :

Royaume de morts, fleuve pour barque de Rê qui disparaît d’un côté et ressort de l’autre.

L’ASTRONOMIE GRECQUE

2 écoles philosophie (« amour du savoir ») :

• Pythagoriciens (Italie du sud) : Conceptions mathématiques, Description géométrique de l’univers

• Ionie (Asie mineure) Thalès Anaximandre : Conceptions physiques Phénomènes astronomiques et météorologiques

GRÈCE ANTIQUE (-1000 À -323)

Développement d’instruments plus précis

ANAXIMANDRE DE MILET (-610, -546)

Univers sphérique Terre cylindrique (sphéricité Vème siècle Pythagore ???)

La Terre flotte en équilibre, immobile au centre de l’infini, sans être soutenue par quoi que ce soit.

C’est la première révolution cosmologique

Il fut ainsi le premier à considérer le Soleil comme une masse énorme et par conséquent, à réaliser à quel point celui-ci pouvait être éloigné de la Terre.

Il était aussi le premier à présenter un système où les astres tournaient à des distances différentes.

Il devait avoir observé l’inclinaison de la sphère céleste par rapport au plan terrestre pour expliquer les saisons.

ARISTOTE (-384, -322)

Le monde est divisé en 2 parties.

Une zone sublunaire dite corrompue et une zone au-delà de la lune où règne la perfection.

Les planètes sont des sphères parfaites et leurs mouvements circulaires

Système à 55 sphères. 6 planètes, le reste pour reproduire les mouvements

HÉRACLIDE DU PONT (?, -310)

Soleil et planètes externes tournent autour de la terre/lune et les autres tournent autour du soleil

Repris par Tycho Brahe et les jésuites contre Galilée

ARISTARQUE DE SAMOS (-310, -230)

Mesure terre soleil

Lune met à peu près une heure à parcourir une distance égale à son diamètre.

Les éclipses de Lune durent deux heures.

Il en conclut que le diamètre de la Terre est trois fois plus grand que celui de la Lune, il est en réalité 3,7 fois Etc…

Le Soleil ayant le même diamètre apparent que la Lune, son diamètre réel est 19 fois plus grand (en réalité 400 fois plus grand).

Système héliocentrique

La mesure terre soleil lui fait penser qu’un objet aussi gros que le soleil ne peut pas tourner autour de la terre.

ÉRATOSTHÈNE (-276, -195)

Détermination de l’inclinaison de l’écliptique sur l’équateur approximativement, 23°51′

Mesure de la taille de la Terre Syène Alexandrie

Angle =7,2 degrés.  Diamètre terre = 250 000 stades

Stade égyptien = environ 157,5 m  39 375 km,

Mesure réelle = 40 075,02 km

Catalogue astronomique de 675 étoiles

HIPPARQUE DE NICÉE (-190, -120)

Astrolabe ?

MÉCANISME D’ANTICYTHÈRE : Créée par Archimède ou Posidonius ou hipparque ???

Trouvée dans l’épave d’une galère romaine datée d’avant 87 av. J.-C

Les scientifiques pensent qu’il pourrait s’agir d’un calculateur astronomique. ??? 

Cette « machine » pourrait permettre de calculer les positions des planètes, connaitre les phases lunaires, prédire les éclipses, etc…

Mais, comme seulement 3 fragments ont été retrouvé, difficile de la reconstruire pour valider ces hypothèses.

Lors du déclin de la civilisation grecque, les connaissances se sont dispersées dans le monde antique. Beaucoup de documents se sont retrouvés dans le monde arabe.

LE MOYEN-ÂGE EN TERRE D’ISLAM

Basé sur l’almageste de Ptolémée (en 150 ap JC)

Calculs mathématiques qui présentaient des inexactitudes et des erreurs

Reprise observations et calculs, corrections des erreurs.

Les principaux astronomes arabes :

AL BATTANI : mesure obliquité écliptique 23°51, durée de l’année sidérale et tropique

AL SUFI : dessin constellations position magnitude couleurs etoiles

AL BIRUNI : mathématicien, rayon de la terre 6339,6km (6371km) rotation de la Terre sur son axe

L’ÉVOLUTION DES SYSTÈMES SOLAIRES (COPERNIC, …)

NICOLAS COPERNIC (1473, 1543)

Les érudits byzantins émigrent vers Venise et l’Italie avec des manuscrits grecs

Copernic étudia 8 ans en Italie

Il comprend les défaillances des systèmes astronomiques existants qui sont dans l’incapacité à décrire avec précision les phénomènes observés

Il dote la Terre de 2 mouvements principaux : sa rotation et sa révolution

 Il propose un système héliocentrique :

Cela permet d’explique le mouvement rétrograde de Mars, pourquoi Vénus et Mercure, ne s’écartent jamais beaucoup du Soleil et permet même de mesurer les distances de chaque planète au Soleil

Mais conserve les cercles et doit mettre en place des épicycles pour rattraper certaines erreurs.

Il explique tout cela dans son ouvrage « De revolutionibus orbium coelestium » (dédié au pape Paul 3) dont il a demandé la parution après sa mort pour éviter les foudres de l’inquisition.

Pour être sûr que même dans l’au-delà il ne puisse avoir des problèmes, il écrivit dans sa préface que : « Le mouvement de la Terre n’est donné que pour une simple hypothèse parmi d’autres »

TYCHO BRAHE (1546, 1601)

Étude supernova de 1572, Étude comète de 1577

Création d’instruments de mesure « géants » pour en augmenter la précision

Pour la supernova SN 1572, il ne vit pas de parallaxe donc il en a déduit qu’elle était plus loin que les planètes, Elle n’avait aucun mouvement, c’était donc une étoile

Comète 1577

Parallaxe très faible par rapport à la lune  elle était donc beaucoup plus loin.

Le monde « supra lunaire » pas si immuable et parfait que l’on pensait

Il se fit construire un observatoire financé par l’empereur Frederic 2 à Uraniborg au Danemark ce qui lui permit de faire des relevés quotidiens des positions des astres.

Astronome plus observateur que théoricien, il embaucha des mathématiciens pour faire ces théories.

Il serait mort suite à un concours de bière ?!

JOHANNES KEPLER (1571, 1630)

Astronome myope, Disciple de Brahe, utilise les relevés pour déduire les lois du mouvement des planètes. Brahe lui demande calculer l’orbite de Mars.

Grâce au nombre important de relevés effectués depuis la Grèce antique, il proposa 3 lois expliquant le mouvement des planètes.

Ce qui mit fin aux orbites circulaires

« Les planètes décrivent des trajectoires elliptiques dont le Soleil est un foyer. »

« Le mouvement de chaque planète est tel que le segment de droite reliant le soleil et la planète balaie des aires égales pendant des durées égales. »

« Le rapport entre le cube du demi grand axe de la trajectoire et le carré de la période est le même »

GALILÉO GALILÉI (1564, 1642)

« Invention de la lunette » en fait plutôt modification de celle de Lippershey (opticien néerlandais). La première avait un grossissement de x3

Galilée en fabrique une en 1609 d’un grossissement de x3, puis x6, x20 et x30

Il put observer les montagnes et vallées de la Lune, les phases de Vénus (ce qui prouve que le Soleil est au centre du système solaire), les 4 satellites de Jupiter en 1610 qu’il nomma « étoiles médicéennes » en honneur aux Médicis. Il est donc possible à des corps de tourner autour d’une planète !!

Il écrivit « Siderius nuncius » qui lui valut de graves problèmes avec l’inquisition et dut renoncer à ses idées.

Mais têtu, il écrit un nouveau livre « Dialogue sur les systèmes des mondes » qui fâcha de nouveau l’inquisition et le pape qui l’assignèrent à résidence à Florence avec interdit de parler, d’enseigner ses théories

Il se concentra alors sur ses travaux sur la chute des corps et la balistique

ISAAC NEWTON (1643, 1727)

Étude de la lumière et de sa décomposition en arc en ciel (spectre).

Il créa un télescope qui utilise des miroirs à la place des lentilles.

Dans son ouvrage « Principia mathematica » il établit les 3 lois de la gravitation :

« Tout corps persévère dans l’état de repos ou de mouvement uniforme en ligne droite dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n’agisse sur lui, et ne le contraigne à changer d’état. »

« Les changements qui arrivent dans le mouvement sont proportionnels à la force motrice ; et se font dans la ligne droite dans laquelle cette force a été imprimée. »

« L’action est toujours égale à la réaction ; c’est-à-dire que les actions de deux corps l’un sur l’autre sont toujours égales et de sens contraires. »

En résumé, les corps s’attirent mutuellement avec forces proportionnelles à leurs masses et à la distance qui les sépare.

EDMUND HALLEY (1656, 1742)

Étude des comètes. Il se basa sur les lois de Kepler pour calculer les trajectoires des comètes et put prédire le retour de la comète qu’il avait découvert. Malheureusement, il mourut juste avant son retour et ne put voir l’exactitude de ses calculs

URBAIN LE VERRIER (1811, 1877)

La planète Neptune est la première découverte par le calcul. Grâce à Newton, Kepler et d’autres, il estima qu’il y avait un astre qui orbitait au-delà d’Uranus à cause des perturbations qu’il engendrait. Les astronomes pointèrent leurs télescope dans la zone proposée par le Verrier et découvrirent la fameuse planète.

FRAUNHOFER, KIRCHHOFF, BUNSEN, RUSSELL, …18^éme 19^éme

Développement de la spectroscopie qui est l’étude du spectre de la lumière émise par un composé chimique. Avec l’étude de ses spectres, nous pouvons connaître les composés chimiques d’une étoile et en déduire beaucoup d’information

ARTHUR EDDINGTON (1882, 1944)

En s’appuyant sur les travaux de Fraunhofer et Kirchhoff, il comprit comment les étoiles fonctionnent en générant des réactions de fusion nucléaire de l’Hydrogène et de l’Hélium

Il en déduisit une relation masse-luminosité

ET BIEN D’AUTRES ENCORE…

Nous voyons bien que toutes les découvertes actuelles, aussi étonnantes et novatrices, se basent sur les travaux des anciens et que les calendriers sumériens ou les tables lunaires antiques ont servi à ses précurseurs pour disposer de suffisamment d’informations pour créer leurs théories.

Et comme l’a reconnu Isaac Newton

« Si j’ai pu voir plus loin, c’est que je me tenais sur les épaules de géants. »