Histoire de l’Astronomie de l’antiquité à Newton

Histoire de l’Astronomie

de l’antiquité à Newton

Qu’y a-t-il à observer dans le ciel ?

En quelques heures

Le jour La nuit

Qu’y a-t-il à observer dans le ciel ?

Sur un anles saisons

Mouvement du Soleil

Qu’y a-t-il à observer dans le ciel ?

En quelques semaines Mouvement des planètes

Astronomie préhistorique

Stonehenge

Les Babyloniens

Les Babyloniens

Héritage mathématique:

système hexagésimal, division du cercle en 360 degrés

Les Babyloniens

Héritage astronomique:

•Compilation d’Observations s’étendant sur plusieurs siècles

•Identification de la bande Zodiacale

•Mouvements précis des planètes

•Irrégularité du mouvement du Soleil

•Cycle de 19 ans (”Saros”)

Les Egyptiens

Astronomie fonctionnelle:

•Astrologie

•Calendrier (crue du Nil, Impôts)

Héritage

•Année Solaire!

•Division du jour en 24hZodiaque de Denderah (époque ptolémaique, -50 av.JC )

Les présocratiques

Pythagoriciens

Ecole de Millet…

ÉÉratosthèneratosthène276 – 194 avant J.-C.

Calcul de la taille de la Terre

Platon Aristote

Monde sublunaire

Physique

Immuable

• Géocentrisme

• Séparation ciel ≠ Terre

• Mouvements célestes circulaires et uniformes

3 ”dogmes” du bon sens Aristotélicien

Le grand défi de tout modèle céleste:

Le mouvement rétrograde des planètes

Les sphères concentriques

Eudoxe (27), Calippe (34), Aristote (55)

Calcul de la distance Terre-Lune

HipparqueHipparque de Nicée190 – 120 avant J.-C.

• Précession des équinoxes

• Catalogue d’étoilesdTL = 60 RT

Calcul de la distance Terre-Soleil

Distance expriméeen fonction de la distance Terre-Lune

AristarqueAristarque de Samos310 – 230 avant J.-C.

Père de l’héliocentrisme ?

dTS ~ 20 dTL

Distance sous-estimée d’un facteur 20

Ptolémée

IIè s.ap. J.C.

l ’Almageste

La somme de l ’astronomie

antique

Mars

Vénus

Mercure

Jupiter

Terre

MarsSaturne

PtoléméeLune

Le cosmos de Ptolémée« hypothèses des planètes »

DTerre-Soleil ~ 20 DTerre-Lune

L ’astronomie arabo-médiévale

L ’astronomie arabo-médiévale

L ’astronomie médiévale

Vénus

Mercure

Jupiter

Mars

Saturne

Lune

Copernic

1543

Le De Revolutionibus (1543)

Explication du mouvement rétrograde dans le modèle

héliocentrique

http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/divers/ptolemee.html

Tycho Brahele plus grand observateur de tous les temps

Uraniborg & Stjärneborg

les instruments de Tycho

La précision des observations passe de 10’ à <2’

Comète de 1577

Novae de 1572

Fin des sphères célestes

Tycho prouve que les comètes et les novae sont des phénomènes célestes

Galileo Galilei (1564-1642)

• 1589: Chaire de mathématique, Université de Pise

• 1590: De motu (physique d’Aristote et géocentrisme)

• 1592: Université de Padoue

• 1609: construit sa première lunette (x6)

• 4 mars 1610: Sidereus Nuncius

• juillet 1610: Florence, 1er mathématicien du Duc de Toscane

• 07/1610: Saturne: oOo, 08/1610: tâches solaires, 09/1610: phases de Venus

• avril 1611: triomphe à Rome

• 1616: débat à Rome avec Bellarmin, Mise à l’Index du De revolutionibus

• 1622: Urbain VIII (Barberini) pape

• 1623: Il Saggiatore

• 1632:Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo

• 1633: Procès et condamnation, assigné à résidence à Florence

• 1638: Discours sur deux sciences nouvelles

• 1642: Mort à Florence

les lunettes de Galilée (1609-….)

Peut on vraiment se fier à ces instruments?

1610: Le messager céleste

La lune est montagneuse

« …la lune est inégale, accidentée, constituée de cavités et de protubérances, tout comme la face de la Terre elle même, qui est divisée, de part et d’autre, par les crêtes des montagnes et les profondeurs des vallées. »

elle n’est plus « parfaite »

La Terre est comme la Lune

La Terre fait partie du cosmos

« …la réflexion de la lumière solaire depuis la Terre sera efficacement montrée, à l’intention de ceux qui prétendent exclure celle-ci du cœur des Etoiles, principalement parce qu’elle serait dépourvue de mouvement et de lumière; or, que la Terre soit errante, qu’elle surpasse la Lune en splendeur, et qu’elle ne soit pas la sentine des ordures et des souillures du monde, nous le démontrerons et nous le confirmerons aussi par d’innombrables raisons naturelles . »

La voie lactée est composée d’étoiles

Quelle(s) taille(s) ont les étoiles?

Pourquoi apparaissent-elles plus petites dans la lunette??

Voit-on des étoiles plus petites ou plus lointaines?

Jupiter est entourée de 4 astres errants

Le cosmos a au moins 2 « centres »

Quelques cerises sur le gâteau

Les observations post-«messager » 

1623: Il Saggiatore

•Réponse au traité sur les comètes de Grassi (1618):

-se met à dos les Jésuites

-Galilée se trompe!

•Dédié à som ami le nouveau pape Urbain VIII

•”les mathématiques sont la langue de Dieu”

1632: Dialogues sur les 2 grands systèmes du monde

•pamphlet Copernicien

•vraiment un ”dialogue” :

-Salviati / Sagredo / Simplicio

•Attaque de la physique puis de la cosmologie d’Aristote

“Moi, Galiléo, fils de feu Vincenzio Galilei de Florence, âgé de soixante dix ans, ici traduit pour y être jugé, agenouillé devant les très éminents et révérés cardinaux inquisiteurs généraux contre toute hérésie dans la chrétienté, ayant devant les yeux et touchant de ma main les Saints Évangiles, jure que j'ai toujours tenu pour vrai, et tiens encore pour vrai, et avec l'aide de Dieu tiendrai pour vrai dans le futur, tout ce que la Sainte Église Catholique et Apostolique affirme, présente et enseigne. Cependant, alors que j'avais été condamné par injonction du Saint Office d'abandonner complètement la croyance fausse que le Soleil est au centre du monde et ne se déplace pas, et que la Terre n'est pas au centre du monde et se déplace, et de ne pas défendre ni enseigner cette doctrine erronée de quelque manière que ce soit, par oral ou par écrit; et après avoir été averti que cette doctrine n'est pas conforme à ce que disent les Saintes Écritures, j'ai écrit et publié un livre dans lequel je traite de cette doctrine condamnée et la présente par des arguments très pressants, sans la réfuter en aucune manière; ce pour quoi j'ai été tenu pour hautement suspect d'hérésie, pour avoir professé et cru que le Soleil est le centre du monde, et est sans mouvement, et que la Terre n'est pas le centre, et se meut”

abjuration de Galilée:

Johannes Kepler (1571-1630)

• 1594: Professeur de Mathématiques à Graz

• 1596: Mysterium Cosmographicum

• 1600: Invité par Tycho Brahé à Prague

• 1601: mort de Brahé, devient mathématicien impérial

• 1604: Astronomia Pars Optica

• 1606: De stella Nova (Supernova de 1604)

• 1609: Astronomia Nova

• 1610: Dissertatio Cum Nuncio Sidereo / Narratio de Jovis “Satellitibus”

• 1611: Dioptrice, mort de son fils et de sa femme

• 1612: mort de Rodolphe II: Professeur à Linz

• 1619:Harmonices Mundi

• 1617-21: Epitome Astronomia Copernicanae

• 1627: Tables Rodolphines

• 1630: Mort à Ratisbonne

• 1634: Somnium

1596: Mysterium Cosmographicum

taille des 6 orbites planétaires en proportion des 5 solides planoniciens + sphère

fantaisiste...MAIS 1er ouvrage Copernicienne publié

1604: Astronomia Pars Optica

•loi en 1/R2 de l’intensité lumineuse

•loi de réflexion sur mirroirs plats et incurvés

•physiologie de la vision humaine

- l’oeil est une lentille

- image inversée sur la retine

- image redressée par l’esprit

fondation de l’optique moderne

1609 (1605): Astronomia Nova

•Compare les 3 systèmes du monde (Ptolémée, Tycho, Copernic)

•1ère Loi : Orbites elliptiques (1605)

•2ème Loi : Loi des aires (1602)

•Discussion sur la ”gravitation”

Découvre les lois du mouvement grâce aux données de Tycho sur

Mars: seules une ellipse peut éliminer l’erreur résiduelle de 8’ (!)

1611: Dioptrice

•Explication de la lunette de Gallilée

•Lunette de Kepler à 2 lemntilles convexes

•Concept images réelle & virtuelle

•Longueur focale / Grossissement

1ère théorie de l’optique astronomique

1619: Harmonices Mundi

•Polygones Régulier

•Théorie Harmonie musicale

•Harmonie des ”sphères”

•Astrologie

...et...

•3ème Loi: T3/a2

Newton

Descartes

1630

Galilée

Kepler