Histoire de l'astronomie

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Nébuleuse M17 : photographie prise par le télescope Hubble
Nébuleuse M17 : photographie prise par le télescope Hubble

Vieille de plusieurs milliers d'années d'histoire, l'astronomie est probablement une des plus ancienne des sciences naturelles, ses origines remontant au-delà de l'Antiquité, dans les pratiques religieuses préhistoriques.

L'astronomie est la science de l'observation des astres et cherche à expliquer leur origine, leur éventuelles évolutions et aussi l'influence qu'ils ont sur la vie de tous les jours : marées, crue du Nil, canicule, etc. Cette influence se manifeste par certains phénomènes exceptionnels (éclipses, les étoiles filantes, etc.) qui pour certains étaient des évènements majeurs dans le rythme de vie de la communauté comme les saisons. Elle ne doit pas cependant pas être confondue avec des disciplines très proches telles que l’Archéoastronomie, la mécanique céleste qui n'en sont que des domaines particuliers.

L'étymologie du terme astronomie vient du grec αστρονομία (άστρον et νόμος) ce qui signifie loi des astres.

L'astronomie est peut-être la plus ancienne des sciences, comme semble l'indiquer nombre de découvertes archéologiques datant de l'âge du bronze et du néolithique. Certaines civilisations de ces périodes avaient déjà compris le caractère périodique des équinoxes et sans doute leur relation avec le cycle des saisons, elles savaient également reconnaître quelques dizaines de constellations. L'astronomie moderne doit son développement à celui des mathématiques depuis l'Antiquité grecque et à l'invention d'instruments d'observation à la fin du Moyen Âge. Si l'astronomie s'est pratiquée pendant plusieurs siècles parallèlement à l'astrologie, le Siècle des lumières et la redécouverte de la pensée grecque ont vu naître la distinction entre la raison et la foi, si bien que l'astrologie n'est plus pratiquée par les astronomes de nos jours.

Sommaire

[modifier] Histoire de l'astronomie proprement dite

[modifier] Préhistoire

Icône de détail Article détaillé : Archéoastronomie.

Plusieurs objets, en cartographiant les positions des objets célestes, témoignent de l'observation des astres, du Soleil ou de la Lune. L'ornementation spécifique des grottes du sud de la France, lorsque celle-ci correspond par exemple à des solstices, est un autre élément significatif. Certains auteurs considèrent même que les peintures de ces grottes pourraient être des cartographies stellaires comme les signes du zodiaque. La signification profonde de ces cartographies est inconnue, elle pourrait être d'ordre religieux ou calendaire, marquant les grandes périodes de migration, chasse, ...

[modifier] Antiquité

À ses débuts, l'astronomie consiste simplement en l'observation et la prédiction du mouvement des objets célestes visibles à l'œil nu : cela constitue l'Astronomie pré-télescopique. Néanmoins nous devons à ces différentes civilisations de nombreux apports et découvertes :

[modifier] Dans la haute Antiquité

Préalables :

  • Inutile de le préciser : si toutes les observations se faisaient à l'œil nu, les anciens étaient aidés dans cette tâche par l'absence de pollution industrielle et surtout lumineuse. Pour cette raison, la plupart des observations à l'antique seraient impossibles aujourd'hui.
  • Il ne faut pas s’y tromper, ces observations parfois relativement simples en apparence (simple dessin de 4 ou 5 astres), supposent déjà une haute avancée dans la Civilisation. À savoir l’existence d’un ensemble regroupant au minimum : une écriture ou tout au moins de son ébauche, une (proto-écriture regroupant conjointement un ensemble de signes représentant les principaux objets et évènements) et un « système » comprenant une cosmogonie, une cosmologie, une carte du ciel connue sans oublier un calendrier (parfois très développé) et un observatoire, celui-ci souvent rudimentaire. Sans ces préalables, il ne saurait exister d’observation astronomique enregistrable.
  • Durant des millénaires, l'astronomie ne fut pas séparée de l'astrologie, qui en était d'ailleurs le primum movens (première cause). Le divorce n'interviendra qu'à l'âge des Lumières pour se perpétuer de nos jours.

Les systèmes les mieux connus et les plus développés sont :

Stonehenge
Stonehenge

Les vestiges qui nous sont parvenus du Néolithique, tels les grands cercles mégalithiques dont les plus connus sont : Nabta Playa vieux de 6 000 à 6 500 ans ou Stonehenge (Wiltshire, Angleterre) mis en place entre entre 5000 et 3500 avant le présent, peuvent difficilement être qualifiés d'observatoires. En effet leur fonction était avant tout religieuse, et l'observation, si observation il y avait, était limitée au repérage rituel d'alignements solaires, peut-être lunaires, au moment du lever et du coucher de ces astres à certaines époques de l'année. De plus les cultures qui les ont érigés ne répondent pas aux conditions exprimées ci-dessus : elles se caractérisent en particulier par l'absence d'une écriture et de documents qui nous permettraient de déduire avec certitude que la fonction des monuments mégalithiques comportait bien une composante astronomique, ou même que l'astronomie jouait un rôle majeur dans ces civilisations. Flammarion par exemple, et bien d'autres avant et après lui, parlera au sujet des cercles mégalithiques de « monuments à vocation astronomique » et d'« observatoires de pierre ». Mais les études menées ces trente dernières années ont fortement nuancé une telle affirmation.

[modifier] Dans l’Antiquité classique

  • Les anciens Grecs apportent d'importantes contributions à l'astronomie, notamment la définition du système de magnitude.
Ptolémée
Ptolémée
  • Ainsi, Ptolémée (vers 90 - vers 168), astronome et astrologue grec qui vécut à Alexandrie (aujourd’hui en Égypte) — également l’un des précurseurs de la géographie - fut l’auteur de plusieurs traités scientifiques, dont deux ont exercé par la suite une très grande influence sur les sciences islamique et européenne. L’un est le traité d’astronomie, qui est aujourd’hui connu sous le nom de l’Almageste (en grec, Η μεγάλη Σύνταξις, Le grand traité). L’autre est la Géographie du monde gréco-romain.
Système de Ptolémée
Système de Ptolémée

Dans l'Almageste (Al en arabe, suivi d’un superlatif grec signifie « le très grand »), il propose un modèle géocentrique du système solaire, qui repris par Aristote fut accepté dans les mondes occidentaux et arabes pendant plus de mille trois cent ans. L’Almageste contient également un catalogue d’étoiles et une liste de quarante-huit constellations, antérieure au système moderne de constellations bien que ne couvrant pas toute la sphère céleste.

[modifier] Moyen Âge : l'héritage grec développé transmis à l'Occident par Byzance et par les Arabes

À cette époque, l'astronomie ne peut être étudiée sans l'apport d'autres sciences qui lui sont complémentaires et nécessaires : les mathématiques (géométrie, trigonométrie), ainsi que la philosophie. Elle sert au calcul du temps.

Sur les sciences et l'éducation en général au Moyen Âge :

Icône de détail Article détaillé : Science du Moyen Âge.
Icône de détail Article détaillé : Éducation au Moyen Âge.
Icône de détail Article détaillé : Sciences et techniques islamiques.

[modifier] Haut Moyen Âge

Icône de détail Article détaillé : Civilisation islamique.

[modifier] Bas Moyen Âge

Icône de détail Article détaillé : Moyen Âge.

[modifier] Renaissance : du géocentrisme à l'héliocentrisme

Dessin d'un astronome chinois en 1675.
Dessin d'un astronome chinois en 1675.
  • Pendant la Renaissance, Copernic propose un modèle héliocentrique du système solaire. Cette idée est défendue, étendue et corrigée par Galilée et Kepler. Galilée imagine la lunette astronomique pour améliorer ses observations. S'appuyant sur des relevés d'observation très précis faits par le grand astronome Tycho Brahé, Kepler est le premier à imaginer un système de lois régissant les détails du mouvement des planètes autour du Soleil, mais n'est pas capable de formuler une théorie allant au-delà de la simple description présentée dans ses lois.
Isaac Newton
Isaac Newton


[modifier] Époque contemporaine

On découvre que les étoiles sont des objets très lointains : l'étoile la plus proche du système solaire, Proxima du Centaure, est à plus de 4 années-lumière. La spectroscopie astronomique, dès son introduction, démontre qu'elles sont similaires à notre Soleil, mais dans une grande gamme de température, de masse et de taille.

[modifier] Fin du XXe siècle

Dans les dernières décennies du XXe siècle, l'apparition des radiotélescopes, de la radioastronomie, et des moyens de traitement informatique, autorisent de nouveaux types d'expérimentations sur les corps célestes éloignés, par analyse spectroscopique des raies d'émission émises par les atomes.

[modifier] Histoire des disciplines de l'astronomie

À son début, durant l'Antiquité, l'astronomie consiste principalement en l'astrométrie, c'est-à-dire la mesure de la position dans le ciel des étoiles et des planètes.

Plus tard, des travaux de Kepler et de Newton naît la mécanique céleste qui permet la prévision mathématique des mouvements des corps célestes sous l'action de la gravitation, en particulier les objets du système solaire.

De nos jours, la plus grande partie du travail dans ces deux disciplines (l'astrométrie et la mécanique céleste), auparavant effectuée à la main, est fortement automatisée grâce aux ordinateurs et aux capteurs CCD, au point que maintenant elles sont rarement considérées comme des disciplines distinctes.

Dorénavant, le mouvement et la position des objets peuvent être rapidement connus, si bien que l'astronomie moderne est beaucoup plus concernée par l'observation et la compréhension de la nature physique des objets célestes.

Depuis le XXe siècle, l'astronomie professionnelle a tendance à se séparer en deux disciplines : astronomie d'observation et astrophysique théorique.

[modifier] Comme repères : quelques dates

Icône de détail Article détaillé : Chronologie de l'astronomie.

[modifier] Observations pré-télescopiques.

[modifier] Astronomie télescopique

On désigne en fait improprement sous ce titre l'observation des astres à l'aide d'instruments optiques, qu'il s'agisse de lunettes ou de télescopes.

[modifier] XXe siècle

La configuration télescope prend définitivement le pas sur la lunette astronomique, dans le domaine des grands instruments, à cause des problèmes de flexion qui font apparaître trop d'aberrations optiques.

  • 1909 : Aymar de la Baume Pluvinel est le premier à photographier des surfaces planétaires (lumière monochromatique).
  • 1917 : Mise en service du télescope de 2,54 mètres de diamètre du Mont Wilson, le plus grand du monde à l'époque.
  • 1928 : Humason met ses méthodes photographiques et spectrométriques au service des travaux de Hubble sur la distance des galaxies.
  • 1930 : Invention du coronographe par Bernard Lyot et application aux observations solaires. Ce dispositif permet d'occulter la partie centrale d'un objet et ainsi d'observer uniquement son pourtour.
  • 1930 : Bernhard Schmidt réalise un prototype de télescope à grand champ.
  • 1935 : Lyot réalise le premier film montrant le mouvement des protubérances solaires.
  • 1936 : invention de la caméra électronique par André Lallemand.
  • 1936 : Grote Reber crée le premier modèle de radiotélescope.
  • 1948 : Harold et Horace Babcock effectuent les premières mesures du champ magnétique solaire à l'aide d'un magnétophone qu'ils ont eux-mêmes fabriqué.
  • 1948 : mise en service du télescope de 5,08 mètres de diamètre du Mont Palomar, alors le plus grand du monde.
  • 1957 : le premier satellite artificiel de l'histoire, Spoutnik 1, est lancé par l'Union soviétique, posant le premier jalon des futurs télescopes spatiaux.
  • 1959 : la face cachée de la Lune est observée pour la première fois par la sonde Soviétique Luna 3.
  • 1960 : Kuiper publie un atlas photographique de la Lune.

[modifier] « Astronomie électronique »

  • Les années 1960 voient le développement massif des radiotélescopes, qui se présentent sous la forme d'immenses antennes de métal. Ils permettent d'avoir accès à des rayonnements de longueur d'onde de l'ordre du millimètre et au-delà.

Des avancées majeures de l'astrophysique sont accomplies grâce à ces télescopes : la découverte du fond diffus cosmologique, des pulsars et des quasars.

  • 1970 : le premier satellite d'observation dans le domaine X est lancé du Kenya. Il a pour nom Uhuru (ce qui signifie liberté en Swahili). La mission s'arrêtera en 1973 et aura permis de réaliser le premier balayage (survey) du ciel en X.
  • 1972 : le satellite d'observation UV Copernicus est lancé. Il sera en opération jusqu'en 1981 et aura une très grande influence sur la connaissance de la physique du milieu interstellaire. Il posera les bases des missions futures dans le domaine UV du spectre.
  • 1976 :
    • mise en service d'un télescope de 6 mètres de diamètre à l'observatoire de Zelenchouk (URSS). Il est alors le plus grand du monde.
    • Premières tentatives réussies pour observer le rayonnement ultraviolet, elles se servent de fusées d'observation à la durée de vie très limitée mais capables de quitter l'atmosphère terrestre.
  • 1983 : exploration généralisée de l'infrarouge lointain avec le satellite IRAS (InfraRed Astronomical Satellite).
  • 1986 : la première étude détaillée d'une comète est réalisée lors du passage de la comète de Halley dans le voisinage Terrestre. Cinq sondes (dont la sonde Européenne Giotto) l'approchent suffisamment pour obtenir les premières images de son noyau.
  • 1989 :
    • mise en orbite du télescope spatial Hipparcos, dont l'objectif est la mesure précise des positions et distances de très nombreuses sources. La publication, après la fin de la mission en 1993, des deux catalogues obtenus permettra de redéfinir la structuration de l'univers proche.
    • généralisation de la technologie CCD en ce qui concerne les détecteurs, et abandon systématique des plaques photo qui sont moins performantes.
  • 1990 : mise en orbite du télescope spatial Hubble, premier à observer dans le domaine visible (ainsi qu'en infrarouge et ultraviolet), augmentant grandement la résolution pouvant être obtenue. Il est toujours en service actuellement (2006).
  • 1999 : lancement par la navette spatiale Columbia de la NASA. Chandra satellite est un télescope à rayons X. Son nom vient de celui du physicien indien Subrahmanyan Chandrasekhar, mondialement connu pour avoir évalué la masse limite nécessaires aux naines blanches pour devenir étoiles à neutrons. De manière aussi heureuse qu'adéquate, le terme sanskrit de Chandra signifie lumineux (et désigne la Lune).

[modifier] Voir aussi

[modifier] Articles connexes

[modifier] Notes et références

  1. à compléter
  2. Fonds principal, II.IX.57 — Manuscrits du XIVe siècle
  3. Cet ouvrage a été réédité de nos jours par l'Université de Sienne (Università degli studi di Siena) avec une introduction par Brunetto Piochi (Sienne, 1985), dans les Cahiers du Centre d'études sur les mathématiques médiévales n° 14 (Quaderni del Centro studi della matematica medioevale).