module université"de l'origine de l'univers

à l'origine de la vie"

Histoire de l'astronomie

Du Big Bang aux étoiles

L'exploration du système solaire

Les Impacts

La vie ailleurs dans l'univers

Histoire de l'astronomie

Les connaissances que nous avons acquises en astronomie, tant en cosmologie, en astrophysique qu'en bioastronomie sont l'aboutissement de plusieurs siècles de réflexions, de tâtonnements, de révolutions intellectuelles.

L’histoire de l'astronomie est intimement liée

à la philosophie,

à la théologie

aux progrès de la technique

Historiquement, l'évolution de l'astronomie rencontra de nombreux obstacles "épistémologiques", de "principes divins" et de ce fait ne parvint que lentement à appréhender la réalité du monde, bien différente de la "vérité" des manuels.

Les doctrines philosophiques ou politiques, les préceptes religieux et la loi du bon sens accentuèrent l'obscurantisme pendant des centaines d'années, de l'Extrême-Orient à l'Occident.

Remontons aux premiers hommes qui levèrentla tête vers le ciel….

Voie lactée

A) L’aube de l’astronomie

Au temps où l'astronomie étaitessentiellement un outil de

mesure du temps

I - DANS L’EUROPE DU NEOLITHIQUE

8000-1800 avant J-C:

PREMIERS REGARDS VERS LE CIELA ses d

Le premier calendrier lunaire de l'histoire : un os sculpté du paléolithique.Document Alexander Marshack/NGS.

L'astronomie et son histoire remontent à plusieurs millénaires. Il est possible qu'elle ait pris naissance au paléolithique, àl'époque où les premiers hommes préhistoriques de Cro-Magnon (homo sapiens sapiens, apparu vers 40000 avant J-C) s'interrogèrent sur leur avenir, essayant de décrypter les messages inscrits dans le ciel. Le cycle de la Lune fut probablement la première manifestation qui dû les intriguer.

L’homme de cro-magnon constate l’alternance des jours et des nuits, que la place des astres n’est pas la même selon l’heureou selon les saisons. C’est en observant le ciel qu’il se construit ses premiers repères.Les premiers monuments qu’il élève vers le ciel sont des menhirs, vers 8500 avant J-C. Ce sont peut-être des lieux de culteau Soleil ou à la Lune. En Italie, on trouve des dessins gravés sur des roches, représentant le disque du soleil,des astres ou des constellations. Vers 3000 avant J-C, on découvreaussi ce genre de dessins sur un menhir.

La présence dans diverses parties du monde de mégalithes et d'architectures semblables à des observatoires astronomiques (orientations et alignements) témoignent de l'intérêt que l'homme a porté, très tôt, à l'observation de la voûte céleste.

L'observation du ciel était alors une tâche étroitementassociée aux religions (fêtes et cérémonies) et à la mesuredu temps (les jours, les lunaisons, les saisons et les années) pour l'agriculture, par exemple

Les véritables prémices de l'astronomie remontent àenviron 2800 ans avant JC.Carnac (Morbihan, France) :quatre séries d'alignements de menhirs (pierres dressées), de dolmens (chambres dont les parois constituées de menhirs sont recouvertes d'une dalle) et de chromlechs (menhirs disposés en cercle) qui s'étalent sur plus de 3.5 km dans la direction est-ouest. Leur orientation se trouve grosso modo dans la direction du solstice d'été, où le Soleil se lève aux équinoxes.

.

Carnac constitue l'alignementmégalithiques le plus impressionnantsdu monde : 3000 blocs de pierreétendus sur plus de 4 kilomètres

Le monument de Stonehenge, en Angleterre, édifié entre2800 et 1400 avant J-C, est un édifice de la période néolithique.Il s’agit de pierres géantes (mégalithes) dresséesverticalement et formant des cercles concentriques (le plus grand formant 31 mètres de diamètre), avec, au milieu, une construction qui était peut-être un autel religieux. Ces pierres sont alignées en fonction de la position dusoleil et de la lune à certaines périodes de l’année.

Vue générale de Stonehenge

II - EN MESOPOTAMIE

3500-539 avant J-C :

LES CYCLES DE LA LUNE

2300 ans avant Jésus-Christ

Les Babyloniens accordent beaucoup d’importance à la magie et à la divination (qui leur permet de prédirel’avenir). Ils sont les inventeurs de ce qu’on appelleencore aujourd’hui l’astrologie.

Ils s’intéressent donc particulièrement aux phénomènescélestes ; ils pensent que les astres ont une influence sur la vie humaine et que l’on peut prédire l’avenir en les regardant.

Ils développent des connaissances très poussées en mathématiques.

Sur leurs tablettes d’argile(tablettes cunéiformes), ilsrédigent des éphémérides(indications recueillies jouraprès jour sur la positiondes astres).

Ils élaborent vers 1500 avant J-C leur calendrier en utilisantle cycle de la lune : l’année comprend douze mois oulunaisons. Le mois commence le soir où apparaît un nouveau croissant de lune, juste avant le coucher du soleil.

Les tablettes cunéiformes prouvent qu'ils savaient prédiredes événements tels que les éclipses avec une précision de

III - EN EGYPTE

3100-1000 avant J-C :

LE DIEU-SOLEIL

en - 3100, les égyptiens inventent l’une des toutes premières écritures du monde : les hiéroglyphes.

Leur conception de l’univers est fondée sur l’observation des astres et les calculs mathématiques.

La vie des Egyptiens est réglée sur le Soleil et sur le fleuvedu Nil : il faut prévoir, pour la gestion de leur agriculture, les crues du Nil et pour cela étudier les mouvements des astres. Ilsinventent donc le calendrier de 365 jours qui divise l’annéeen trois saisons : l’Inondation, les Semailles (l’hiver), les Récoltes (l’été), et en douze mois de trente jours - auxquels on ajoute cinq ou six jours supplémentaires en fin d’année pour coïncider avec l’année solaire.

Mais les Egyptiens s’aperçoivent que ce calendrier officiel(surtout destiné aux fêtes liturgiques) retarde d’un jour tous les 4 ans ; c’est pourquoi, vers 2000 avant J-C, ils inventent un autre calendrier destiné à la vie quotidienne et fondé sur les décans (10 heures entre le lever et le coucher du soleil + 1 heure pour l’aube et 1 pour le crépuscule).

Cet autre calendrier commence en juillet. La journée estdivisée en 24 heures. Les Egyptiens se servent des étoiles pour fixer la fin de la nuit.

Les égyptiens ont une bonne connaissance des étoiles et des planètes :- Ils remarquent que les étoiles peuvent être regroupées en constellations [Une constellation est un ensemble d'étoilessuffisamment proches pour qu'une civilisation donnée ait décidé de les relier par des lignes imaginaires, traçant ainsi une figure sur la voûte céleste]. Ainsi, le conduit qui, dans les pyramides, mène à la chambre du roi, pointe en direction de la constellation d’Orion. Ilsont distingué d’autres constellations comme La grande Ourse ouCassiopée

- Ils connaissent aussi les cinq planètes les plus proches de nous : Mars, Vénus, Mercure, Jupiter et Saturne.

Vers 1500 avant J-C, leur calendrier tient compte à la fois des cycles du Soleil et de la Lune.

B) VERS L’ASTRONOMIE SCIENTIFIQUE :

LE GEOCENTRISME DES GRECSET DE LEURS HERITIERS

(Xe siècle avant J-C-XVe siècle après J-C)

L’astronomie va au delà de la description des apparences. Elle cherche :

- à découvrir des lois sous-jacentes,

- à élaborer une explication rationnelledu monde

- à trouver un ordre dans l'univers

Thalès

Grec, -625/-547

Philosophe, il a acquis son savoir auprès des babyloniens et des égyptiens, se pose le premier la question fondamentalede l'origine et de la nature des choses : comment l'Universs'est-il formé? De quoi est-il fait?

Il pense que c'est l'eau, qui, en se condensant, donne la terre, et qui, en s'évaporant, donne l'air….

Il pense que la Terre est plate et qu’elle flotte sur l’eau sousla sphère céleste…

La Terre est au centre, et autour d'elle tournent les planètesdans un mouvement circulaire.

C’est à lui que l’on doit le terme cosmos pour désigner le monde,il est alors le synonyme d’un univers majestueux et imposant,

régi par l’esthétisme, l’ordre, l’harmonie.

Platon Grec, -426/-346

EUDOXE de Cnidegrec, -406/-355

Elève de Platon. Dans sa théorie, le monde est basé sur des sphères homocentriques : tous les objets du ciel (étoiles, planètes, Soleil, Lune) sont posés sur des sphères cristallinestransparentes qui tournent de manière uniforme et qui sontingénieusement axées pour expliquer les mouvements non linéaires des planètes.

Au total il y a dans son systèmeune vingtaine de sphères qui tournent autour de la Terre et qui porte tous les objets.

Aristote

Grec, -384/-322

Disciple de Platon, il est un grand savant de l'Antiquité. (plusieurs dizaines de livres abordant aussi bien l'astronomie, la physique que la botanique ou la médecine).

Il va en particulier développer un modèle physique, fondé surl'observation et la perception intuitive des phénomènes, dontl'influence sera déterminante pour les siècles à venir.

Ce modèle dit que la matière est composée des quatre éléments :

eau, air, terre et feu.

Pour Aristote :1) la Terre est immobile au centre de l'Univers

2) il y a séparation absolue ente le monde terrestreimparfait et changeant et le monde céleste parfait et éternel (la limite étant l'orbite de la Lune)

3) les seuls mouvements célestes possibles sont les mouvements circulaires uniformes.

4) La Terre est entourée de 10 sphèresconcentriques en cristal. Ces sphères portent les planèteset les étoiles.

5) La Terre est sphériqueSi ses prédécesseurs grecs l’avaient déjà évoqué parce que

«la sphère est la plus belle de toutes les figures solides », c’est Aristote qui avance dans son " Traité duciel " des arguments pour justifier cette théorie :

- la forme circulaire de l’ombreprojetée par la Terre sur la surface de la Lunelors des éclipses de Lune

- le fait qu’un voyageur se déplaçant du Nord vers le Sudvoit disparaître certaines constellations tandis que de nouvelles s'élèvent

- la Terre doit être sphérique pour des raisons de symétrie et d’équilibre.

Pour Aristote (suite) :

ARISTARQUE de Samos

grec, -310/-230

Astronome et mathématicien, Aristarque, dans son ouvrageintitulé "Sur les dimensions et les distances du Soleil et de la Lune", est le premier à tenter d'évaluer le diamètre duSoleil et de la Lune et leur distance par rapport à la Terre, en introduisant les premières notions de calcultrigonométrique. Il émit, grâce à ses calculs, l'idée d'uneTerre tournant sur elle-même, autour du Soleil = première évocation du modèle héliocentrique !

ERATOSTHENE de Cyrènegrec, -284/-192Astronome, géographe, mathématicien et philosophe, il se

distingua par son remarquable calcul de la longueur duméridien terrestre ≡ circonférence de la Terre qu’il estima à 40349 km à comparer aux 40074km actuellement mesurés ! Il remarque qu'au solstice d'été, le soleil est au zénith àAssouan (Syène à l'époque) puisque ses rayonspénétraient dans les puits les plus profonds, tandis qu'àAlexandrie, situé sur le même méridien, l'ombre d'un obélisque montrait que les rayons solaires étaientinclinés de 7°12' par rapport à la verticale, qu'il calculala circonférence de la Terre. Il trouve 6419 km, la mesure actuelle est 6378 km !

astronome, géographe et mathématicien, il écrit un traitéd'astronomie nommé l'Almageste qui contribuera à faire admettre pendant plus de quatorze siècles l´idée erronée quela Terre était immobile au centre de l´univers.

Ptolémée 100/170 Grec mais vivant à Alexandrie en Egypte

L'univers géocentrique de Ptolémée : la Terre est au centre de l'Univers,

la Lune, le Soleil et 5 étoiles errantes tournent autour d'elle. Les étoiles du firmament sont fixées sur une sphère au-delà de l'orbite de Saturne.

Peinture réalisée en 1660

Univers géocentrique :

La Terre était immobile et fixe au centre de plusieurs sphères de rotation. Ces sphères portaient les corps célestessuivants (dans l'ordre à partir de la surface externe de la Terre): la Lune, Mercure, Vénus, le Soleil, Mars, Jupiter, Saturne (les seuls connus jusqu’à lors car VISIBLES A L’ŒIL NU) et, enfin, la sphère la plus éloignée, dite sphère des fixes, car elle porte les étoiles supposéesalors immobiles. Cette dernière sphère était supposéeosciller lentement, entraînant ainsi la précession des équinoxes

C) L’ASTRONOMIE MODERNE OCCIDENTALE

DE L’HELIOCENTRISME A LA PHYSIQUE DES ASTRES

(XVIème-XXème siècle)

Nicolas Copernic (1473-1543) scientifique polonais

Il place le Soleil au centre de l'Universet non la Terre

modèle héliocentrique

1543

Copernic publie sa conception du monde dans l'ouvrage : "De Revolutionibus Orbium Coelestium" en 1543, l'année de sa mort. Ses idées marquent le déclin des conceptions géocentriquesdu monde :

- Copernic fait du Soleil, le centre, non seulement dusystème solaire, mais de l'Univers tout entier

- La Terre apparaît dans son système comme uneplanète comme les autres qui tourne sur elle-même etqui tourne autour du Soleil.

Pour Copernic, les orbites des planètessont circulaires et coplanaires

-la Terre tourne sur elle-même et fait un tour sur son axe en une journée. Elle fait le tour du soleil en un an. Elle oscille surson axe tout comme une toupie, ce qui explique la précession

- les autres planètes font la même chose que la Terre : ellestournent toutes autour du soleil.

L'Univers de Copernic. Peinture réalisée en 1660Selon Copernic :

1572

Tycho Brahe (1546-1601)

Observateur hors pair, il construisit des instruments de précision de mesure inégalée (2 minutes de degré).Ce Danois fit un travail impressionnant par la masse et la précision de ses observations. Il publie un catalogue comprenant 777 étoiles.

Instrument de mesure de positions utilisé par TychoBrahé ≡ instrument de viséesans optique :l´astre est vu à l´œil nu, ildoit être brillant…

Tycho Brahé est à l’origine du modèle géohéliocentrique :Inspiré par les idées de Copernic, mais refusant que la Terre puisse bouger, Tycho Brahé a pour hypothèse un système un peu plus compliqué - le Soleil tourne autour de la Terre (car c'est ce que l'on croit observer depuis la Terre), mais il accepte que les autres planètes tournent autour duSoleil. Il refuse donc que la Terre ne puisse pas être le centre du monde.

1596

Johannes Kepler (1571-1630) Astronome allemand

Il défendit le système de Copernic.C'est un des premiers physiciens expérimental, il ne base pas ses

théories uniquement sur de l'intuition et de la géométrie, mais sur des lois physiques. Il fait en quelque sorte naître l'astrophysique.

C'est en étudiant les nombreuses observations de TychoBrahé relatives à la trajectoire de la planète Mars, qu'il dutrenoncer à voir dans l'explication de l'harmonie céleste la présence platonicienne des fameux polyèdres réguliers.

Il découvrit alors les célèbres lois sur le mouvement des planètes (1609-1619) : les planètes décrivent des ellipses et non des cercles.

Kepler utilisa les observations de Tycho Brahé pour montrer que les orbites des planètes sont elliptiques et non circulaires. Le Soleil occupe un des foyers de ces ellipses.

Kepler énonce trois lois concernant les mouvementsdes planètes autour du Soleil connues sous le nom de... Lois de Kepler :

-chaque planète décrit une ellipse dont le Soleil occupe un des foyers;

-les aires décrites par le rayon vecteur planète-Soleil sontproportionnelles aux temps employés à les décrire

-les demi-grands axes a et les périodes de révolution T sontreliées par a3/T2=constante pour toutes les planètes.

Ces lois sont purement descriptives. Cela signifie qu’elles sontempiriques, Képler les ayant déduites des observations seules. Elles ont été démontrées plus tard par Newton dans lecadre de sa théorie de la gravitation universelle

Galilée (1564-1642)

Il fait construire la lunette qui porte son nom. Il est le premier à avoir braqué vers le ciel un nouvel instrument d´optique, la

lunette, grâce auquel il découvrit une multitude de chosesjusqu´alors insoupçonnées.

Ses observations confirmèrent la théorie de Copernic

1609

Galilée découvre les tâches solairesLes taches solaire sont la manifestation de l´activité solaire.

On a pu mesurer la période de rotation du Soleilgrâce aux taches, en mesurant leur déplacement.

Galilée découvre pour la première fois les phases de Vénus, en pointant sa lunette vers la planète.

Il exécute ainsi les premiers croquis des phases, qui montrentclairement le changement de diamètre apparent au cours des phases

successives.C'est le même phénomène que pour la Lune : Vénus, comme la Lune,

passe entre le Soleil et la Terre.

C´est Galilée qui, le premier, pointa une lunette vers Jupiter.Il y découvrit 4 satellites, Io, Ganymède, Europe et Callisto,

que l´on appelle maintenant les satellites galiléens.

Dessins du système de Jupiter par Galilée

Galilée découvre dès 1610 la nature de notre galaxie : la VoieLactée : c’est un nuage dense d'étoiles très éloignées du Soleil.

Il dénombre les étoiles de la constellation d'Orion et constateque certaines étoiles visibles à l'œil nu sont, en fait, des amasd'étoiles.

Galilée enseignait les théories de Copernic et de Kepler,

Il montre que la Lune est une planète comme la Terre, avec des montagnes, que le Soleil a des taches, que de petites

planètes tournent autour de Jupiter.Il montre donc que le cosmos tout entier évolue.

Non seulement la Terre, et donc l'Homme, ne serait pas au centre de l'Univers, mais les cieux ne seraient pas immuables!

Galilée expliquant ses découvertesà deux cardinaux.

Peinture de Jean-Leon Huens.

Galilée fut jugé par l'Inquisition pour hérésie.

On caricature souvent son procès en lui prêtant l'expression "Et pourtant elle tourne", à propos du mouvement de la Terre. Il a beau expliquer que sa théorie ne contredit pas la Bible sielle est interprétée correctement, Galilée doit finalementabjurer à genoux ses « erreurs », le 22 juin 1633.

1655

Mathématicien, astronome et physicien néerlandais,il découvre que Saturne est entourée d´un anneau mince

n´adhérant à l´astre en aucun point, et incliné sur l´écliptique

Christiaan Huygens (1629-1695)

Christiaan Huygens découvre un satellite de Saturne :Titan

Une image de Titan prise par la sonde Cassini en juillet 2004

Astronome français, il met en évidence la fragmentation de l´anneau de Saturne

Crédit NASA

1672-75

Giovanni Domenico Cassini (1625 –1712)

Juillet 2004Image prise dela sonde Casini

Crédit : Cassini/Observatoire de Paris

Cassini découvre 3 autres des satellites de Saturne :Rhéa, Japet et Théthis

La mission Cassini-Huygens

mission conjointe ESA/NASA destinée à explorer l´environnement de Saturne. La sonde Cassini doit rester en orbite tandis que la sonde Huygens a été parachutée dans l´atmosphère de Titan pour un atterrissage le 14 janvier 2005.

Sir Isaac Newton (1643-1727)

1672

Il énonce la loi de l'attraction universelle : «tous les objets de l'univers s'attirent mutuellement avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance ».

Il donne ainsi une explication rationnelle au mouvement des planètes.Il prouve, à l’aide de son prisme, que la lumière est constituée d’un spectre de plusieurs couleurs.

Newton inventa le télescope, parmi d'autres inventions.

Le télescope est un dispositif optique composé de 2 miroirs. C’est donc un dispositif « réflecteur» (qui réfléchit la lumière) a contrario des lunettes qui sont des dispositifs « réfracteurs»(la lumière traverse les partie optique, elle est « réfractée »).

1687

Peinture de J.L.Huens.

1682

Edmund Halley (1656-1742)Astronome anglais

Après le passage de la comète qui, depuis, porte son nom, il étudie les orbites particulières des ces corps célestes et comprend que certaines sont périodiques, d'autres non. Il prédit le retour de la comète de Halley pour 1758, c'est àdire 76 ans après.

En effet, à partir de calculs sur la trajectoire de la comète (elliptique), en tenant compte des lois de la gravitation de Newton, Halley affirme que la comète tourne autour du Soleil en 76 ans environ.Elle traverse les orbites de Neptune, Uranus, Saturne, Jupiter, Mars et la Terre, puis elle effectue son virage autour du Soleil. C’est à ce moment que le réchauffement solaire sublime la glace qui est à sa surface et laisse échapper le grand panache de gaz et de poussières que l’on observe depuis notre planète. Ce panache est toujours opposé à la direction du Soleil.

1718

Halley compare les positions d'étoiles qu'il observe dans le ciel, aux positions données par Ptolémée dans son catalogue.

Il en déduit que les étoiles ne sont pas fixes : elles ont leurs mouvements propres, observables sur plusieurs années.

Il explique dans son ouvrage « An Original Theory or New Hypothesis of the Universe », que la Voie Lactée est une multitude d'étoiles qui s'étend

en disque aplati parmi lesquelles se trouve le Soleil.Il suggére que les nébuleuses peuvaient être des systèmes très lointains

analogues à la Voie Lactée.

1750Thomas Wrightthéologien et astronome anglais(1711/1786)

Dans son traité « Histoire universelle de la nature et théorie du ciel », il se base sur les travaux de Wright et avance avec raison que notre Galaxie, la voie lactée, pourrait être un corps en rotation composé d'un nombre énorme d'étoiles liées par les forces de la gravitation, comme les planètes dans le système solaire mais sur des échelles beaucoup plus grandes.Il comprend que ce corps est un disque et qu’on ne le voit quepar la tranche. Il croit également en l’existence d’univers-îles, sortes de grands réservoirs lenticulaires remplis d’étoiles …

1755Emmanuel Kantphilosophe(1724/1804)

Nous avons vu que jusqu’à cette période (XVIII ème siècle), seuls étaient connus :

- les planètes de notre système solaire visibles à l´œilnu : Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne

- la Lune- certains satellites de Jupiter (Galilée) et de Saturne

(Huygens et Cassini)

Grâce aux développements technologiques des instruments d´optique, de nouvelles planètes et leurs satellites vont être découvertes : Uranus, Neptune et Pluton.

D’autre part, 3 innovations vont permettre des avancées sur la connaissance de notre galaxie et de l’Univers en général :

1) La photographie ; 2) La spectroscopie qui permet de détecter les

éléments chimiques présent dans un environnement donné.

3) La photométrie qui permet de mesurer les distances en les transformant en durées de trajet de lumière.

De plus, James Maxwell fonde la science de l’électromagnétisme. On pourra alors déterminer la durée de vie des étoiles et explorer l’espace bien au-delà de notre système solaire et de notre galaxie

Il construit un télescope et découvre Uranus

1781

Image prise de la sondeVoyager 2en 1989

Sir William HerschelCompositeur et astronome allemand(1738-1822)

En 1787, Herschell découvre aussi des satellites d’Uranus :Titania, Obéron

D’autres satellites seront découverts plus tard :Ariel, Umbriel par William Lassel en 1851Miranda par Kuiper en 1948 De nombreux autres par la sonde Voyager 2 en 1986

En 1783, William Herschel analyse le déplacement du Soleil en observant le mouvement propre de 14 étoiles. Il découvre que le Soleil n'est pas immobile dans l'Univers.

Pierre Simon Laplace Mathématicien français(1749/1827)

Son ouvrage "Exposition du système du monde" contient son hypothèse selon laquelle le système solaire serait issu d´une nébuleuse primitive. Dans son ouvrage "Mécanique Céleste" publié entre 1798 et 1825, il réunit tous les travaux sur les conséquences de la gravitation universelle de Newton dans une théorie homogène:la Mécanique Céleste, qui décrit parfaitement le mouvement des corps du système solaire.

1796

L'étude de l’orbite d’Uranus sur des dizaines d'années montra qu’elle n’obéit pas aux lois de Newton. Le Verrier émet l’hypothèse qu'une huitième planète encore inconnue perturbe le mouvement d'Uranus par son influence gravitationnelle. Il en calcule l'orbite théorique.

1845Urbain Joseph Le VerrierAstronome français (1811/1877)

Johann Gottfried GalleAstronome allemand(1812/1910)

1846

L’astronome allemand Galle, qui posséde des cartes précises du ciel, observe effectivement, à un endroitindiqué par Le Verrier, un objet qui n‘est pas présent dans ses tables astronomiques : Neptune.

Photo : NASA/JPL

C’est la date de la première application de la photographie à l'astronomie. Les mesures que l'on faisait auparavant sur le ciel à l'aide de micromètres pouvaient être faites après les observations sur les plaques photographiques;

Les premiers photos d’astres (Soleil et lune) étaient conservées pour une utilisation ultérieure.

De nombreux observatoires furent équipés et commencèrent àphotographier tout le ciel.

1850

Daguerréotype du Soleil (2 avril 1845) dans Recueil des travaux scientifiques de Léon Foucault, Paris 1878

Joseph von Fraunhofer observe des raies d'absorption dans le spectre du Soleil. Cependant, il n'a aucune idée de ce qui pouvait bien les produire. Les travaux de 2 chimistes (Robert Bunsen (1811-1899) et Gustav Kirchoff (1824-1887)) lui permettent d’en comprendre l’origine : elles sont dues à la présence d’éléments chimiques dans le soleil !C’est la naissance de l'astrophysique avec l'invention de la spectroscopie : la décomposition de la lumière en bandes de couleurs qui permet de déterminer la composition chimiquedu soleil mais aussi des planètes (leur atmosphère) et des étoiles.

1860Joseph von Fraunhoferphysicien allemand(1787/1826)

Il montre que la gravitation est une simple conséquence du fait que l’espace-temps possède une courbure due à la présence de masses. Elle n’est donc pas une mystérieuse force agissant àdistance. C’est la loi de la relativité générale.

Albert EinsteinPhysicien américain d'origine allemande(1879/1955)

1923

Edwin Powell Hubble(1889-1953)

astronome américaintélescope de 2,50 mètres du mont Wilson en Californie

Il détermine la distance de la nébuleuse d'Andromède et s'aperçoit qu'elle se trouve bien au-delà des limites de notregalaxie. De même, il remarque que les nébuleuses contiennent des étoiles, des amas globulaires, des novae et d'autres objets stellaires que l'on trouve également dans la galaxie. Il émet alors l'hypothèse que les nébuleuses observées sont en fait des galaxies comme la nôtre.

En collaboration avec Milton Humanson, il établit, grace à la spectroscopie, la loi de Hubble :Les galaxies s'eloignent de nous (et les unes des autres) a des vitesses proportionnelles a leur distance. Donc, la mesure de leur vitesse d'eloignement est une indication de leur distance. Le taux d'expansion de l'univers s'appelle la constante de Hubble, il vaut 50 a 100 km/sec/Mpc.

Selon cette idee fondamentale, l'univers resulte d'une explosion primordiale, il y a 10 à 20 milliards d'années : le Big Bang.Hubble continuera ses recherches pendant de nombreuses années, participant activement à l'édification de la cosmologie moderne.

Edwin Hubble fut le premier astronome à proposer une classification des galaxies par leur forme. Il distingua plusieurs grands types de galaxies :

1930

Pluton possède un satellite, Charon. Ce qui en fait un système double -un peu comme la Terre et la Lune. Découvert en 1978 par Harrington et Christy, Charon possède une taille proche de celle de Pluton.

Pluton (à gauche) et Charon vu par le télescope spatial Hubble HSTCrédit : HST/STSCI

Il découvre, en examinant minutieusement une paire de clichés du ciel profond à l'Observatoire Lowell (Flagstaff, Arizona), Pluton, la neuvième et dernière planète connue du système solaire.

Clyde William TombaughAstronome américain(1906/1997)

Les observations au sol apporteront encore de nouvelles découvertes :

- 1963 : les quasars

-1964 : le rayonnement du fond de ciel à 3K, rayonnement fossile qui vient confirmer la théorie du big-bang

-1967 : les pulsars

deuxième moitié du XXème siècle

Les découvertes de la 2ème moitié du XXème siècle sont le fruit de l'amélioration constante des moyens d'observation au sol. Les astronomes ont aujourd'hui à leur disposition d'énormes télescopes dont le diamètre peut atteindre 10 mètres. En même temps, l'observation astronomique, d'abord limitée au domaine visible, s'est peu à peu appropriée tous les autres domaines (radio, centimétriques ou millimétriques)

projet VLTEnsemble de 4 télescopes de 8.2 m de diamètre, est équivalent àun télescope unique de 16 m en construction au nord du Chili

Les observatoires au sommet du volcan Mauna Kea sur l´île d´Hawaii(JCMT, Subaru, Keck 1, Keck 2, CFHT et Gemini. Crédit:IfA/Richard Wainscoat

D) LA DERNIERE REVOLUTION

La conquète spatialeVoyages dans l’espace

La fin du XXème siècle aura été marquée par l'avènement de l'exploration spatiale, et donc de la possibilité d'expérimentation in situ, de prélèvement, qui faisait jusqu'ici défaut à l'astronomie.

Constantin Tiolkovski (1857-1935), mathématicien russe fait les tout premiers calculs permettant à un engin de s’affranchir des lois de la gravitation terrestre. Robert Goddard (1882-1945), Américain lance en 1926 la première fusée à ergol liquide. Le premier centre de recherche de la NASA portera son nom. Hermann Oberth (1894-1989), Allemand fasciné très jeune par Jules Verne, bon connaisseur des deux précédents savants, aura des idées révolutionnaires pour l’époque, en 1923, - par exemple placer un télescope astronomique au-dessus de l’atmosphère terrestre.

La fusée : invention

en 1957 : La fusée « Zemiorka » permet la mise en orbite du 1er spoutnik conçu par un russe Sergueï Korolev (1906-1966).

le 12 avril 1961, Iouri Gagarine est le 1er cosmonauterusse à accomplir un vol spatial à bord du vaisseau Vostok 1.

le 5 mai 1961, e 1er américain à être lancé dans l’espace estl’Américain Alan Shepard.

Quant au 1er homme à effectuer une sortie en scaphandre, c’est encore un soviétique : Alekseï Leonov, le 18 mars 1965, lors du vol Voskhod 2.

Le 21 juillet 1969, c’est le premier débarquement sur une autre planète : Les astronautes américains Neil Armonstrong et Edwin Aldrin, partis à bord d’Apollo 11 avec un troisième astronaute, posent pour la première fois le pied sur la Lune.

Une seconde expédition lunaire a lieu en 1971, àbord d’Apollo 14.

Au total, les Américains vont fouler six fois le sol de la lune.

Les navettes spatiales : Ce nouveau moyen de transport a été inauguré en

1981. Contrairement aux fusées, les navettes sont récupérables, ce qui offre un énorme avantage. Elles sont à la fois des lanceurs et des habitacles où les astronautes peuvent séjourner et faire de multiples expériences ou réparer des satellites en panne. Leur principal élément est l’orbiteur et c’est lui qui reçoit un nom : Challenger, Collumbia, Discovery... pour les Américains ; Bourane pour les Russes.

La navette Discovery

Les satellites

a - Les satellites en orbite autour de la Terre :

Apartir de 1957, avec le lancement de Spoutnik 1 par les Soviétiques, les satellites artificiels vont se multiplier. Certains vont devenir des instruments privilégiés d’observation de la Terre. Depuis, près de 4000 ont été lancés.

Ils remplissent de multiples missions, telles que l’analyse de la météo, les télécommunication, l’observation des catastrophes naturelles, de la pollution humaine ;

La plupart des satellites ont cependant des objectifs militaires.

b - Les sondes :

Les sondes, elles, sont des satellites d’un type particulier, dédiés à l’exploration de l’ensemble du système solaire. Elle permettent d’observer et d’étudier les planètes, les comètes et les astéroïdes.

Les premières sondes sont américaines et s’appellent Mariner(1972/73 : mars et vénus). Viennent ensuite : Viking (1975 : sol de mars), Pioneer (1972/73 : jupiter, saturne) ; Venera(1975 : sol de vénus) ; Voyager (1977 : Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) ; Giotto (1985 : comète de Halley) ; Galiléo (1989 : jupiter et ses satellites) ; Mars Global Surveyor et Mars Pathfinder (1996 : surface de mars) ; …

Mariner 2 Voyager Galileo

A côté de l'exploration du système solaire par l'envoi de sondes, des télescopes furent placés en orbite autour de la Terre (ceci permet de s’affranchir de l'atmosphère terrestre).Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terretoutes les 100 minutes. Il est nommé en l'honneur de l'astronome Edwin Hubble. Son lancement, effectué en avril 1990, est le fruit d'un projet commun entre la NASA et l'ESA.

Les stations orbitales :Elles sont en orbite autour de la Terre. Ce sont desinstallations permettant à des hommes de vivre dans l’espace pendant de longues périodes. Ellesservent de laboratoires où sont menées des expériences scientifiques et techniques et de centres de maintenance où l’on peut réparer, améliorer, voire même construire des vaisseaux spatiauxLa première station spatiale est Saliout. Elle est lancée par l’URSS en avril 1971.

station soviétique MIR, premier grand laboratoire spatial

Lorsqu’elle sera achevée, l’ISS sera la plus grandestructure jamais réalisée par l’homme dans l’espace