Histoire de l’Astronomie de l’antiquité à Newton

Présentation au sujet: "Histoire de l’Astronomie de l’antiquité à Newton"— Transcription de la présentation:

1 Histoire de l’Astronomie de l’antiquité à Newton

2 Qu’y a-t-il à observer dans le ciel ?
En quelques heures Le jour La nuit

3 Qu’y a-t-il à observer dans le ciel ?
les saisons Mouvement du Soleil Sur un an

4 Mouvement des planètes
Qu’y a-t-il à observer dans le ciel ? En quelques semaines Mouvement des planètes

5 Les différents cycles astronomiques
Période de rotation diurne: 24h année solaire : 365,25 jours cycle phases lunaire : 29,5 j. période sidérale lunaire : 27,3 j. périodes synodique sidérale Mercure: 115,3 j. 87,9 j. Venus: 583,9 j. 224,7 j. Mars: 780,0 j. 1,9 ans Jupiter: 398,9 j. 5,2 ans Saturne: 378,1 j. 10,8 ans

6 Astronomie préhistorique
Stonehenge

7 Les Babyloniens

8 Héritage mathématique:
Les Babyloniens ICi, valeur de racine(2). Compilation d’observations des astres sur plusieurs siècles. Héritage mathématique: système hexagésimal, division du cercle en 360 degrés

9 Héritage astronomique:
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”)

10 Astronomie fonctionnelle:
Les Egyptiens Astronomie fonctionnelle: Astrologie Calendrier (crue du Nil, Impôts) Héritage Année Solaire! Division du jour en 24h -Calendrier égyptien, basé sur les cycles lunaires d'environ 30 jours et la récurrence annuelle du lever héliaque de l'étoile Sothis (Sirius). // CALENDRIER nécessiterait un cours entier en soi//”Canicule”  -Denderah: image qu’on montre tt le temps pour illustrer, mais ne date pas de l’Egypte pharaonique! On y voit les Decans - LA encore PAS DE MODELE GLOBAL Zodiaque de Denderah (époque ptolémaique, -50 av.JC )

11 Les présocratiques Pythagoriciens Ecole de Millet…

12

13 Calcul de la taille de la Terre
Ératosthène 276 – 194 avant J.-C. Calcul de la taille de la Terre

14 Platon Aristote Immuable Physique Monde sublunaire

15 3 ”dogmes” du bon sens Aristotélicien
Géocentrisme Séparation ciel ≠ Terre Mouvements célestes circulaires et uniformes

16 Le grand défi de tout modèle céleste:
Le mouvement rétrograde des planètes

17 Les sphères concentriques Eudoxe (27), Calippe (34), Aristote (55)
_1er modèle sérieux d’explication mécanique de la structure du monde et des mouvements des astres: Eudoxe/Aristote EUDOXE: 3 spheres pour la Lune, 3 pour le Soleil, 4 pour les planètes. Pour Eudoxe, modèle purement mathématique, petits univers séparés....=> Pas de sens physique => ARISTOTE: Exigence de plausibilité physique !!!! SPHERES COMPENSATOIRES ENTRE CHAQUE ASTRE: Q: DE quoi sont faites les sphères??? Q: Quel est le phénomène que ne peut pas reproduire le modèle des sphères concentriques?

18 Calcul de la distance Terre-Lune
Hipparque de Nicée 190 – 120 avant J.-C. • Précession des équinoxes • Catalogue d’étoiles dTL = 60 RT

19 Calcul de la distance Terre-Soleil
dTS ~ 20 dTL Distance sous-estimée d’un facteur 20 Distance exprimée en fonction de la distance Terre-Lune Aristarque de Samos 310 – 230 avant J.-C. Père de l’héliocentrisme ?

20 La somme de l ’astronomie antique
Mars Ptolémée IIè s.ap. J.C. l ’Almageste La somme de l ’astronomie antique +l’EQUANT

21 Ptolémée Saturne Mars Jupiter Lune Terre Mercure
Souvent, on présente le modèle de Ptolémée comme ça, avec de petits épicycles… Mais il faut bien réaliser qu’en fait c’est plutôt comme ça => T.suivant Vénus

22 DTerre-Soleil ~ 20 DTerre-Lune
Le cosmos de Ptolémée « hypothèses des planètes » Modèle cohérent donnant les distances des astres! (Alors que dans le modèles des sphères homocentriques, l’échelle est extensible Distances des astres / Hypothèse des Planètes 1 seule inconnue: distance de la Lune; après c’est du lego DTerre-Soleil ~ 20 DTerre-Lune

23 L ’astronomie arabo-médiévale

24 L ’astronomie arabo-médiévale
Questions pratiques religieuses: direction de la Mecque, heures des prières, mois lunaire, etc... trigo sphérique

25 L ’astronomie médiévale

26 Copernic 1543 Saturne Jupiter Mars Vénus Lune Mercure
Attention: Copernic n’a jamais prouvé l’héliocentrisme Q: de quand date cette preuve? R: Aberration (Bradley 1725)

27 Le De Revolutionibus (1543)

28 Explication du mouvement rétrograde dans le modèle héliocentrique

29 le plus grand observateur de tous les temps
Tycho Brahe le plus grand observateur de tous les temps

30 Uraniborg & Stjärneborg

31 les instruments de Tycho
La précision des observations passe de 10’ à <2’

32 Fin des sphères célestes
Comète de 1577 Novae de 1572 Tycho prouve que les comètes et les novae sont des phénomènes célestes Fin des sphères célestes

33 Galileo Galilei ( ) 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

34 les lunettes de Galilée (1609-….)
Peut on vraiment se fier à ces instruments?

35 1610: Le messager céleste

36 La lune est montagneuse
elle n’est plus « parfaite » « …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. »

37 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 . »

38 La voie lactée est composée d’étoiles

39 Quelle(s) taille(s) ont les étoiles?
Pourquoi apparaissent-elles plus petites dans la lunette?? Voit-on des étoiles plus petites ou plus lointaines?

40 Jupiter est entourée de 4 astres errants
Le cosmos a au moins 2 « centres »

41 Quelques cerises sur le gâteau Les observations post-«messager »

42 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” en Italien!

43 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 essaye de démonter les paradoxes d’Aristote: ex. la Terre 100% corruptible, va t’elle disparaître un jour du centre de l’Univers? montre que la physique du ”bon sens” d’Aristote s’appuie en fait sur des Sophismes et des contradictions

44 abjuration de Galilée:
“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” ....en fait, ouvrage encouragé par Urbain VIII... ne respecte pas la sentence de prison à vie...commuée immédiatement en résidence surveillée

45 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 : Epitome Astronomia Copernicanae 1627: Tables Rodolphines 1630: Mort à Ratisbonne 1634: Somnium

46 1596: Mysterium Cosmographicum
taille des 6 orbites planétaires en proportion des 5 solides planoniciens + sphère fantaisiste...MAIS 1er ouvrage Copernicienne publié

47 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

48 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” Part I: 3 systèmes indistinguables par observations Part II: données de Tycho remettent en cause les modèles classiques Part III: Discussion sur la gravitation Part IV: Lois de Kepler Part V: Le Soleil pourrait lui aussi Être en mvt parmi les étoiles Découvre les lois du mouvement grâce aux données de Tycho sur Mars: seules une ellipse peut éliminer l’erreur résiduelle de 8’ (!)

49 1ère théorie de l’optique astronomique
1611: Dioptrice Explication de la lunette de Gallilée Lunette de Kepler à 2 lemntilles convexes Concept images réelle & virtuelle Longueur focale / Grossissement A comparer au schéma de Gallilée! 1ère théorie de l’optique astronomique

50 1619: Harmonices Mundi Polygones Régulier Théorie Harmonie musicale
Harmonie des ”sphères” Astrologie ...et... 3ème Loi: T3/a2

51 Kepler Descartes 1630 Newton Galilée