mécanique céleste - exposition sur le soleil et le système solaire

11/11/2015 mécanique céleste - Exposition sur le soleil et le système solaire

http://www.cite-sciences.fr/archives/francais/ala_cite/expo/tempo/planete/soleil/rub_decouvrir/2.1.htm 1/5

De Pythagore à Newton, quelques façonsd’imaginer la place du Soleil

Pythagore est le premier à

affirmer, 6 siècles avant

J.C., que la Terre est ronde :

la sphère étant la forme

parfaite, l'univers en général

ne peut être que sphérique.

Pour Aristote, la Terre est

lourde et immobile au centre

de l’univers, qui tourne

autour d’elle dans un

mouvement circulaire uniforme. Il faudra

attendre deux millénaires pour que

l’héliocentrisme soit envisagé.

En 1609, Galilée met au point la lunette astronomique

et confirme la théorie du Soleil au centre du monde,

avant d’être lui aussi condamné par l’Église. Enfin

Newton, au XVIIe siècle, découvre le principe de la

gravitation universelle et explique l’attraction Soleil

TerreLune et la précession des équinoxes. Ce n’est

qu’au début du XXe siècle, avec la découverte de la

théorie de la relativité, que son système fut remis en

cause.

Pythagore (v. 570500 av. J.C.)

Son existence même demeure très mystérieuse,

presque légendaire. Son système philosophique

repose, entre autres, sur deux principes : "Qu'y a

til de plus sage ? Les nombres. Qu'y atil de plus

beau ? L'harmonie."

Il aurait été le premier à affirmer la rotondité de la

Terre, car la sphère étant la forme parfaite, l'univers en

général ne peut être que sphérique : chaque planète

est située sur un cercle. En outre, les astres produisent

un son, comme tout objet en mouvement, et, selon le

principe d'harmonie, ces sons ne peuvent être que

sublimes : la musique produite par la vibration des

différentes sphères devait composer une octave

parfaite.

Philolaos (Ve siècle av. J.C.)

Héritier des philosophes pythagoriciens, ses

conceptions du monde ne sont connues qu'à

travers Platon. Son système reprend le principe

des huit sphères correspondant aux sept planètes

et à la sphère des étoiles fixes.

Il y ajoute la sphère de la Terre, qui n'est plus immobile

au centre du monde, mais tourne avec les autres

autour du Feu central, Hestia (qui n'est pas le Soleil).

Pour parvenir au nombre sacré de 10 sphères, il

imagine une autre planète, l'AntiTerre, toujours

invisible parce que parfaitement opposée à la Terre par

rapport au Feu central. Il est le premier à penser,

même de façon fantaisiste, que l'univers n'est pas

géocentrique.

Eudoxe de Cnide (400355 av. J.C.)

Élève de Platon, il tente de rendre les



mouvements réels des planètes, en respectant lesdeux règles d'une Terre sphérique immobile aucentre du monde et d'une révolution circulaireuniforme des astres autour d'elle. Il imagine un système de sphères, ayant le mêmecentre, portant les planètes et les étoiles. Lemouvement de chaque planète est le résultat de lacombinaison de trois ou quatre sphères animées demouvement circulaires, chacune ajoutant sa proprevitesse de rotation à la précédente. Une sphère desétoiles fixes englobe l'univers : le mécanisme généralqui régit les 27 sphères ainsi créées permettrait derendre compte de tous les mouvements astraux.

Aristote (385322 av. J.C.)

Sa philosophie a marqué le monde antiquejusqu'au Moyen Âge. Il réfute l'hypothèsed'Héraclide d'une Terre tournant sur ellemême etinstalle cette Terre immobile au centre ducosmos, parce qu'elle est lourde, alors que lesautres astres relèvent de la sphère du Feu. Les planètes sont fixées sur des orbes animés d'unmouvement circulaire uniforme. Comme le vide ne peutlogiquement pas exister, les espaces entre les sphères,dans cet univers en "pelure d'oignon", sont occupés pard'autres sphères, les anastres, au nombre de 56,composées d'éther. Le mouvement général est impulsépar le "Premier Moteur", installé sur la sphère des fixes,qui le transmet aux autres.

Claude Ptolémée (90168)

Ses découvertes ne furent connues en Occidentque par l'intermédiaire des Arabes. SonAlmageste est la somme de tous les systèmesgéocentriques de l'Antiquité. La Terre demeure immobile et centrale, les sphères desplanètes et des étoiles fixes sont au nombre de 8. Maispour expliquer leurs mouvements différents, il reprendla théorie des épicycles d'Apollonius: chaque planèteest animée d'un mouvement circulaire autonome dontle centre est fixé sur sa sphère. Selon sa position, elle apparaît ainsi plus ou moinsproche de l'observateur. Pour justifier tous cesmouvements, Ptolémée est contraint d'imaginer unequarantaine d'épicycles. Ce modèle ne fut pas remis encause avant un millénaire.

Cosmas Indicopleustès (VIe s.)

Navigateur devenu moine, il écrivit en 536 uneTopographie chrétienne qui fit date. Suivant lesdescriptions bibliques à la lettre, il imagine unUnivers en forme de tabernacle. La Terre y est une boîte rectangulaire, deux fois pluslongue que large ; les terres habitées sont entouréesd'eau. Les côtés de la boîte sont formés par desmurailles qui se rejoignent en une voûte céleste oùDieu réside. Les astres gravitent autour de la montagnedu Nord, derrière laquelle ils disparaissent, créantl'alternance des jours et des nuits. Cette visionahurissante mais conforme aux textes sacrés, futdéfendue par les pères de l'Église jusqu'à la fin dupremier millénaire.

Nicolas Copernic (14731543)

Pour ce chanoine polonais, le Soleil, immobile,devient le centre du système ; l'orbite de la Terreest une parmi celles des autres planètes, et laTerre n'est plus fixe, mais animée d'unmouvement de rotation diurne et d'un



mouvement orbital annuel. Apparemment, il n'y a que peu de changements : la

sphère des étoiles demeure fixe, les courses des

planètes restent circulaires (et non elliptiques), l'idée

d'un cosmos en pelure d'oignon perdure. Mais le simple

fait de ne plus faire de l'homme le centre de l'Univers

constitue une révolution théologique fondamentale.

Violemment attaqué par l'Eglise, le système copernicien

représente le point de départ de la révolution

scientifique.

Tycho Brahé (15461601)

De son observatoire géant d'Uraniborg, ilrépertorie 1077 étoiles, chiffre jamais atteint. Ilreprend les hypothèses de Ptolémée et deCopernic pour élaborer un système hybride danslequel la Terre demeure immobile au centre dumonde, le Soleil (et la Lune) tournant autourd'elle. Mais toutes les autres planètes tournent autour du

Soleil, toujours en suivant des orbites circulaires.

L'Univers posséde donc deux centres, la Terre et le

Soleil : manière de respecter les enseignements de

l'Église, toujours exigeante quant à la position de notre

planète, et de prendre en compte la réalité des

mouvements des astres. Après sa mort, Kepler

reprendra ses calculs et les affinera.

Giordano Bruno (15481600)

Pour ce docteur en théologie, Dieu, dont lapuissance est infinie, n'a pu créer qu'un Universsans mesures, à son image. L'Univers n'a pas decentre, la Terre n'y occupe pas une placeprivilégiée, le Soleil et les planètes ne sont qu'unsystème parmi d'autres. La sphère des étoiles fixes disparaît, remplacée par une

pluralité infinie des mondes, tous composés d'une

matière homogène comprenant les quatre éléments.

Bruno est le premier à ouvrir un horizon métaphysique

sans limites ; une conception aussi peu dogmatique ne

peut être admise. Condamné comme "hérétique

impénitent, opiniâtre et obstiné", il est torturé et brûlé

vif par l'Église de Rome.

Galilée (15641642)

À 20 ans, il ne possède aucun diplôme, ce qui nel’empêche pas de s’intéresser auxmathématiques, de façon suffisamment sérieusepour devenir professeur à l’université de Padoue.Esprit curieux de tout, philosophe et musicien, ilmet au point en 1609 une lunette qui grossit vingtfois.Il la tourne vers le ciel, voit plus d’étoiles en une fois

que tous les astronomes qui l’ont précédé, observe les

taches solaires et dédie à Côme de Médicis les quatre

satellites de Jupiter qu’il a découverts. Dans Le

Messager des étoiles, il soutient les théories de

Copernic en affirmant que “ le Soleil en personne est le

centre du monde ”. Mais l’Église condamne

l’héliocentrisme comme “ contraire aux Écritures ”, et il

se voit contraint d’abjurer. Il ne se résigne pourtant pas

et publie en 1633 un Dialogue sur les systèmes du

monde qui le conduit devant le tribunal du Saint

Office : condamné à résidence, il meurt en 1642,

devenu aveugle pour avoir trop observé le Soleil.

Johannès Kepler (15711630)



“Sans lui, le progrès de l’astronomie eût étéretardé d’un siècle ; sans lui, il n’y aurait pas euNewton.” C’est à l’université de Tübingen queKepler découvre l’astronomie et les théoriescoperniciennes. À 24 ans, il écrit le Mysterium cosmographicum, danslequel il tente de vérifier mathématiquement le systèmehéliocentrique. La solution proposée – les cinqpolyèdres réguliers définis par Euclide s’emboîteraientparfaitement entre les orbites des différentes planètes– est passionnante, mais sans avenir. C’est encomplétant les calculs de Tycho Brahé qu’il démontre,en 1609, que l’orbite de Mars est une ellipse dont lefoyer est le Soleil. Enfin, il achève de définir la structuremathématique des mouvements planétaires, enprouvant la relation entre le carré de la durée derévolution des planètes et le cube de leur distancemoyenne au Soleil. C’est le début de la révolutionastronomique moderne.

René Descartes (15961650)

Lorsqu'un personnage des Femmes savantesdéclare "J'aime les tourbillons", le lecteurmoderne a du mal à comprendre l'allusion àDescartes. Son système cosmogonique, qu'il nepublia pas par crainte de l'Église, était pourtantcohérent.L'Univers ne connaît pas le vide et contient troiséléments, le feu, l'air et la terre, qui composentrespectivement le Soleil et les étoiles, les cieux et enfinles corps opaques, Terre, planètes et comètes. Unmouvement tourbillonnaire, déclenché par chaqueplanète les déplace dans l'espace autour du Soleil, dansun tourbillon de plus grande dimension. Ce principepermet d'expliquer les mouvements universels.Malheureusement, sa théorie ignore la loi de lagravitation que Newton n'énoncera qu'en 1687.

Isaac Newton (16421727)

Professeur à Cambridge à 26 ans, rien de ce quiétait scientifique ne lui était étranger : ils’intéressa aux mathématiques, à la physique, àla mécanique, à l’astronomie, à la philosophie, àla théologie, à l’alchimie. Il publia en 1686 sesPrincipia, où il exposait le principe de lagravitation universelle.“Si j’ai vu plus loin, c’est parce que j’étais assis sur lesépaules de géants”, déclaratil ; encore fallaitil que savue soit bonne… Il reprend et rectifie les découvertesde ses prédécesseurs, unifiant la mécanique céleste deKepler et la mécanique terrestre de Galilée, effaçant lestourbillons de Descartes ; la gravitation lui permetd’expliquer le problème de l’attraction SoleilTerreLuneet la précession des équinoxes, la forme aplatie de laTerre, la théorie des marées, les inégalités dumouvement de la Lune. Son influence fut immense et ilfallut attendre le début du XXe s., et la théorie de larelativité, pour que son système soit remis en cause.

Thomas Wright (17161786)

Le XVIIIe siècle a été riche en écrivains etpenseurs, inventeurs de cosmogonies plusmystiques que scientifiques, comme Swedenborgou William Blake. Parmi eux, Thomas Wright a élaboré, dans sa Théorieoriginale ou nouvelle hypothèse sur l'Univers, unsystème scientificopoétique qui vaut d'être évoqué.L'univers est constitué d'une multitude de systèmes



stellaires en forme de sphères. Sur chaque sphère, sontsituées les étoiles. Chaque étoile est entourée deplanètes, comme le Soleil, et ces planètes peuvent êtrehabitées. Le centre de chaque sphère est occupé par lesymbole de la puissance divine, l'œil de Dieu.

mécanique céleste - exposition sur le soleil et le système solaire

Documents