astronomie - astronomie.

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astronomie - astronomie.
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PRÉSENTATION

astronomie, science qui étudie les astres de l'Univers, tels que les planètes et leurs satellites, les comètes, les astéroïdes, les étoiles, ou encore les galaxies.
L'astronomie est divisée en plusieurs branches : l'astrométrie, qui étudie les positions et les mouvements des astres ; la mécanique céleste, qui fournit une explication
mathématique de ces mouvements par la théorie de la gravitation ; l'astrophysique, qui étudie la composition chimique des astres et leurs propriétés physiques par analyse
spectrale ; enfin, la cosmologie, qui s'intéresse à la structure et à l'évolution de l'Univers.

2

ORIGINES DE L'ASTRONOMIE

Dès les temps les plus reculés, l'homme s'intéresse au ciel, sans doute par crainte des phénomènes météorologiques et astronomiques (orages, éclipses, comètes). Les
mouvements du Soleil et de la Lune l'aident à se repérer dans le temps, tandis que les étoiles l'informent des époques favorables aux moissons. Puis les voyageurs, et en
particulier les navigateurs, apprennent à s'orienter en observant les astres. L'astronomie dans ses débuts est étroitement liée à l'astrologie : les peuples associent les astres
à des divinités dont il faut s'assurer la bienveillance. C'est pourquoi les premiers astronomes, en particulier les astronomes égyptiens et babyloniens, sont avant tout
motivés par leurs croyances religieuses.

2.1

Astronomie égyptienne

Les Égyptiens sont sans doute les premiers à découvrir que le Soleil se retrouve à la même position par rapport aux étoiles en approximativement 365 jours (voir
écliptique). Ils constatent en effet que l'apparition de Sirius, étoile très brillante située à l'est du Soleil, coïncide avec la crue annuelle du Nil. Ils adoptent le calendrier
annuel vers le IVe millénaire av. J.-C.

2.2

Astronomie babylonienne

Dès le IIe millénaire av. J.-C., les Babyloniens dressent une liste des constellations qui se lèvent et se couchent avec le Soleil au cours de l'année. Depuis longtemps, ils ont
remarqué que le Soleil, la Lune et les cinq planètes visibles à l'oeil nu, à savoir Mercure, Mars, Vénus, Jupiter et Saturne, se déplacent dans une zone étroite appelée
zodiaque. Mais ce n'est qu'au

VIIe

siècle av. J.-C. que ce peuple représente le zodiaque sous la forme d'une bande circulaire divisée en 360 °, faisant apparaître les douze

constellations. Pour perfectionner leur calendrier, les Babyloniens étudient les mouvements du Soleil et de la Lune, ce qui leur permet de prévoir avec un succès relatif les
éclipses de Lune et de Soleil. Les archéologues ont déterré des centaines de tablettes cunéiformes relatives à ces calculs.
D'autres peuples, comme les Chinois et les Mayas, s'intéressent également au ciel, mais il faut attendre le

VIIe

siècle av. J.-C. pour que les Grecs fassent de l'astronomie une

véritable science, en écartant tout surnaturel dans l'interprétation des phénomènes.

2.3

Astronomie grecque

Les Grecs contribuent considérablement au développement de l'astronomie. Selon la légende, le philosophe grec Thalès aurait prédit avec succès plusieurs éclipses,
notamment l'éclipse solaire de 585 av. J.-C., qui met un terme à la guerre entre les Mèdes et les Lydiens. Au

VIe

siècle av. J.-C., l'école d'un autre philosophe grec,

Pythagore, émet l'hypothèse d'une Terre sphérique par souci d'harmonie. L'un de ses disciples, Philolaos, élabore le premier système cosmologique. Il croit que les astres
tournent autour d'un feu central qu'on ne voit pas de la Grèce, car la Terre présente toujours au feu sa face opposée. Considérant la sphère des étoiles fixes comme un
astre, il postule l'existence d'un dixième corps céleste, l'anti-Terre, les pythagoriciens attachant une importance particulière au chiffre dix. Au total, on obtient bien dix
astres : les cinq planètes visibles à l'oeil nu, la Terre, le Soleil, la Lune, la sphère des étoiles et l'anti-Terre. D'après Philolaos, l'anti-Terre n'est pas visible de la Terre car le
feu central s'interpose entre les deux astres. Vers 370 av. J.-C., l'astronome Eudoxe de Cnide suppose l'existence d'une grosse sphère tournant autour de la Terre et portant
à sa surface les étoiles fixes. Il imagine que le déplacement des autres astres résulte de la composition des mouvements de plusieurs sphères homocentriques invisibles,
situées à l'intérieur de la grosse sphère. Au début du

IIIe

siècle av. J.-C., Aristarque de Samos propose le premier système héliocentrique, mais son explication est rejetée

par la plupart des philosophes grecs, qui considéraient la Terre comme une sphère immobile, autour de laquelle doivent tourner les astres. Ce modèle géocentrique
demeure en vigueur pendant environ 2 000 ans.
Au

IIe

siècle av. J.-C., l'astronome Hipparque mesure les coordonnées célestes de 1 025 étoiles avec une telle précision, qu'il peut être considéré comme le fondateur de

l'astrométrie. Il abandonne les sphères homocentriques d'Eudoxe pour un système plus ingénieux de cercles excentriques et d'épicycles. Pour expliquer les irrégularités du
mouvement apparent des planètes, il suppose que chacun de ces corps parcourt uniformément un cercle, l'épicycle, dont le centre se déplace lui-même sur un cercle plus
grand, le déférent, ayant la Terre pour centre. Au

IIe

siècle apr. J.-C., cette théorie est complétée par Ptolémée dans son ouvrage l'Almageste (voir système de Ptolémée).

L'astronomie grecque est par la suite transmise aux Syriens, aux Hindous et aux Arabes, à la suite des conquêtes d'Alexandre le Grand. Les astronomes arabes,
remarquables observateurs, établissent de nouveaux catalogues d'étoiles au

IXe

et au

Xe

siècle, ainsi que des tables de mouvements planétaires. Ils perfectionnent les

instruments d'observation, mais ne font pas de découvertes fondamentales en astronomie. Dès le
c'est seulement au
assiste au

XVe

XIIe

Xe

siècle, la science arabe se propage en Occident par l'Espagne. Mais

siècle que des traductions latines de l'Almageste de Ptolémée circulent en Europe occidentale, stimulant l'intérêt des savants pour l'astronomie. On

siècle à un renouveau de cette science, favorisé par la diffusion du savoir grâce à la découverte de l'imprimerie. À cette époque, certains scientifiques, comme

le Belge Nicolas de Cusa, remettent en question le système géocentrique de l'Univers.

2.4

Le système de Copernic

L'histoire de l'astronomie connaît un tournant important au

XVIe

siècle grâce aux apports de l'astronome polonais Nicolas Copernic. Dans son traité intitulé De revolutionibus

orbium coelestium libri VI (1543), il critique le modèle géocentrique de Ptolémée et montre que les mouvements des planètes peuvent s'expliquer par un système
héliocentrique. En fait, la théorie copernicienne est seulement une réorganisation des orbites planétaires imaginées par Ptolémée. On prête peu d'attention au système
copernicien, jusqu'à ce que Galilée découvre des preuves pour le corroborer. Il construit en 1609 une petite lunette astronomique, avec laquelle il découvre les phases de
Vénus et l'existence de satellites tournant autour de Jupiter. Convaincu que certains corps ne tournent pas autour de la Terre, Galilée soutient bientôt le système de
Copernic. Il est dénoncé par l'Église comme hérétique et doit désavouer ses convictions et ses écrits.

2.5

Lois de Kepler et théorie newtonienne

En 1576, l'astronome danois Tycho Brahé commence à observer les astres depuis son observatoire situé sur une île près de Copenhague. Grâce aux données relevées par
Tycho Brahé pendant plus de quinze ans, son assistant allemand Johannes Kepler formule des lois qui régissent le mouvement des planètes, les lois de Kepler. Il établit
ainsi que les planètes tournent autour du Soleil selon des orbites elliptiques et non circulaires. Il montre également qu'elles tournent à vitesse non constante et que les
dimensions de leurs orbites dépendent de leur période de révolution.

Le physicien anglais Isaac Newton interprète les lois de Kepler d'un point de vue physique. En 1687, il établit la loi de la gravitation universelle, qui démontre l'existence
d'une force attractive entre le Soleil et chacune des planètes. Cette force dépend des masses du Soleil et des planètes, ainsi que des distances qui les séparent. Par cette loi
remarquable, Newton parvint à retrouver celles de Kepler.

3

ASTRONOMIE MODERNE

Après Newton, l'astronomie se ramifie dans plusieurs directions. Grâce à la loi de la gravitation, le vieux problème du mouvement des planètes est réétudié dans le cadre
nouveau de la mécanique céleste. En perfectionnant les télescopes, on peut examiner avec précision la morphologie des planètes, découvrir de nouvelles étoiles et mesurer
des distances stellaires. En 1814, le physicien allemand Joseph von Fraunhofer invente le spectroscope, qui révèle que chaque élément chimique possède un ensemble de
raies spectrales qui lui est propre (voir spectroscopie). Grâce à cet instrument, on peut obtenir des renseignements sur la composition chimique des astres et sur leur
vitesse de déplacement. Les analyses des spectres des planètes et des étoiles montrent que ces astres sont composés d'éléments chimiques connus sur Terre. Elles
fournissent également des informations sur la température et l'indice de pesanteur à la surface des astres.
Au cours du

XXe

siècle, on construit des télescopes de plus en plus grands et performants. Grâce à ces instruments, on peut mettre en évidence de vastes ensembles

d'étoiles, appelés galaxies, ainsi que des amas et superamas de galaxies. Dans la seconde moitié du

XXe

siècle, les progrès de la physique permettent de créer une nouvelle

famille d'instruments astronomiques, les télescopes spatiaux. Ces instruments, généralement placés en orbite autour de la Terre, sont sensibles à une gamme étendue de
longueurs d'onde et peuvent déceler les rayon gamma (astronomie gamma) , les rayons X (astronomie X), les radiations ultraviolettes (astronomie de l'ultraviolet) et
infrarouges (astronomie infrarouge), ainsi que les rayonnements radioélectriques (radioastronomie).
Ainsi, au début du

XXIe

siècle, les astronomes ont les moyens d'étudier non seulement les planètes et les exoplanètes, les étoiles et les galaxies lointaines, mais aussi les

plasmas (gaz ionisés), les nuages de matière interstellaire où se forment les nouvelles étoiles, les grains de poussière interstellaire, les trous noirs, ou encore le
rayonnement cosmologique, vestige de l'hypothétique big bang, qui pourrait fournir des renseignements précieux sur la formation de l'Univers. Toutefois, l'astronomie du
XXIe

siècle a encore de nombreuses énigmes à résoudre, compte tenu du fait que 90 p. 100 du contenu de l'Univers est encore sous forme inconnue ( voir matière noire).

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