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21 juillet 2014 1 21 /07 /juillet /2014 18:04

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Il y a 45 ans, ce 21 juillet 1969 (*), l’homme posait pour la première fois le pied sur une autre planète. Quoiqu’assez vite la chose sembla devenir banale au point que les dernières missions furent peu suivies, cet exploit reste certainement le plus grand que l’humanité ait jamais réalisé tant la tâche était difficile et le symbole extraordinaire.

L’histoire a d’ailleurs souligné l’ampleur de cette difficulté, puisque près d’un demi-siècle plus tard, rien de ce que nous avons entrepris en la matière ne peut y être sérieusement comparé.

Certes, nous avons obtenu d’intéressants résultats scientifiques ; le développement de l’électronique nous ayant permis d’envoyer force caméras et détecteurs divers sur de nombreux robots. Les planètes Vénus, Jupiter, Saturne et surtout Mars sont désormais bien étudiées et plusieurs télescopes spatiaux scrutent quotidiennement l’Univers à ses différentes échelles.

Par contre, l’exploration humaine a totalement marqué le pas et même régressé. Si, à 360 km au-dessus de nos têtes tourne une Station Spatiale, mais cela ne fait guère rêver que ceux qui y sont directement impliqués. Beaucoup s’accordent à dire que les résultats scientifiques sont loin d’être au rendez-vous et que ce complexe orbital répond surtout à des objectifs politiques. La navette spatiale, aujourd’hui au musée, si elle fut complexe sur le plan technique fut bien modeste quant à ses ambitions d’autobus de l’espace. Il y a 45 ans, la mission Apollo 11 allait mille fois plus loin pour découvrir un nouveau monde.  

La désillusion s’exprime aussi par l’abandon de tous les autres projets. En 1970 certains imaginaient que dès 1975 seraient lancés des programmes d’exploration humaine de Mars. Un lanceur à propulsion nucléaire, Nerva, fut un temps étudié et même testé. Las, tout ceci fut abandonné et les différents projets évoqués depuis n’ont jamais fait illusion bien longtemps, ni la volonté politique, ni les moyens financiers, ni les moyens techniques ne sont aujourd’hui en mesure de porter de telles ambitions.

Pour une part, cela relève d’une relative stagnation technologique, en particulier concernant les lanceurs. Aujourd’hui, 48 ans après le premier vol de Saturne 5, nous n’avons jamais fait mieux :  jamais en terme de puissance, puisque le premier étage  de cette fusée pouvait soulever plus de 3000 tonnes, jamais en terme d’efficacité puisque le ratio entre la masse placée en orbite basse (130 tonnes environ) et celle du lanceur dépassait 4% ce qui est supérieur à ce que l’on fait aujourd’hui, et enfin jamais non plus en terme de fiabilité puisque Saturne 5 connut un taux de réussite de…. 100 % (sur peu de lancements il est vrai).

Il n’y a pas eu d’évolution technologique notable. Nous nous faisons des illusions sur ce point en nous focalisant sur l’électronique, mais un lanceur c’est d’abord de la mécanique et là, les progrès ont été très minimes.

L’autre raison en est bien sûr la difficulté propre à une mission martienne. La planète rouge se trouve au mieux à 125 fois la distance qui nous sépare de la Lune et en utilisant ce que l’on nomme les trajectoires de Hohmann (les plus économiques) cela impose un voyage d’environ 18 mois (6 mois aller, 6 mois sur place, 6 mois de retour) le tout, sans possibilité sérieuse d’interrompre la mission en cas de difficulté. C’est au-delà de ce que nous savons faire, la logistique à mettre en place est trop lourde.

La dernière difficulté est d'ordre sociétal, économique et écologique. Le monde s’approche sans doute d’une confrontation aux limites physiques de la planète, il ne disposera plus ni des ressources nécessaires, ni de la volonté pour monter de tel projet. L’une des conditions du succès d’Apollo, en plus de la chance qu’il serait erroné de négliger, fut la capacité à mobiliser un pays pour un objectif clair, facilement visualisable et merveilleux. Ces conditions ne semblent pas devoir se renouveler. Le heurt entre l’Homme et son milieu risque de nous imposer d’autres priorités, et avant tout la sauvegarde écologique de la planète. C’est d’une toute autre difficulté encore, car cela nécessite une remise en cause complète de notre rapport au monde, cela suppose de renoncer à une extension permanente de nos pouvoirs, de nos effectifs, de nos productions, bref cela suppose comme le disait Alain Gras "d’établir un rapport plus humble avec la planète". Dans ce cadre-là, les grands projets spatiaux n’auront probablement plus leur place. Bien que l’Histoire soit emplie de prédictions plus tard démenties,  je fais le pari qu’au cours de ce siècle Mars ne recevra pas notre visite. Contentons-nous donc de revoir ces images extraordinaires, mais d’un autre temps.

Pour les nostalgiques

La mission Apollo 11 (Wikipédia)  

Le plus célèbre départ de l’Histoire  

Le premier pas

La mission vue par la télévision (une heure)

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(*) Le lundi 21 juillet 1969 à 2 heures 56 minutes et 20 secondes précisément en temps universel  

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Published by Didier BARTHES - dans Histoire
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13 février 2013 3 13 /02 /février /2013 16:04

L’Histoire de l’Astronomie n’est pas une marche régulière, c’est une suite d’hypothèses, d’erreurs et même de retours en arrière dont l’étude nous éclaire sur la fragilité des connaissances et nous incite à beaucoup de modestie sur la science d’aujourd’hui. Les savants du 21ème siècle ne sont-ils pas conduits aux mêmes errements que ceux des temps anciens ?

On peut en effet établir un parallèle entre les subtiles sophistications du modèle géocentrique et les non moins subtils concepts de matière noire et d’énergie sombre, deux entités bien mystérieuses, censées constituer, de très loin, l’essentiel du contenu matériel de l’Univers. Les deux affaires présentent bien des similitudes.

 

Le géocentrisme.

Assez naturellement, les hommes se sont placés au centre du monde dans la plupart des cosmologies. Puisque tous les corps célestes semblaient marquer un mouvement, c’était bien autour de la Terre, c’est-à-dire des hommes, qu’ils devaient l’effectuer.

Certes, le géocentrisme connu quelques exceptions ; en Grèce, 250 ans avant Jésus Christ, le perspicace Aristarque de Samos avait imaginé un remarquable système héliocentrique qui n’eut, hélas, guère de succès. C’est finalement le modèle dit de Ptolémée qui s’imposa et fut majoritairement enseigné pendant plus d’un millénaire et demi. Cette cosmologie publiée entre l'an 140 et l'an 150 de notre ère dans le célèbre Almageste, propose une synthèse de la vision géocentrique et relève d’une extrême sophistication. Si une vulgarisation trop simpliste n’en fait que la représentation d’un Univers centré sur la Terre, l’étude de ses détails révèle mille subtilités dont aucune n’est innocente.

Bâti sur les bases erronées que sont le géocentrisme (1) et le caractère circulaire des mouvements orbitaux, le modèle de Ptolémée ne pouvait garantir la correspondance entre les observations et la théorie qu’au prix de nombreuses règles aussi ad hoc qu’ingénieuses dont voici les principales.

Chez Ptolémée, les planètes tournent sur de petits cercles appelés épicycles dont le centre tourne lui-même sur de grands cercles : les déférents. Le centre de ces grands cercles n’est d’ailleurs pas la Terre proprement dite, mais un point légèrement décalé. Pour le Soleil c’est encore un peu différent, il tourne sur un déférent dont le centre lui-même tourne sur un petit épicycle dont le centre est le même que celui des déférents des planètes !

Le positionnement ordonné des astres et en particulier l’alignement permanent des éléments suivants : centre des déférents des planètes, centre de l’épicycle de Mercure, centre de l’épicycle de Vénus et Soleil permet de justifier le fait que ces deux planètes n’apparaissent que le soir et le matin c’est-à-dire à proximité du Soleil (en réalité dans un cadre héliocentrique, le phénomène s’explique très naturellement parce que ces deux corps naviguent sur des orbites intérieures).

Complexité supplémentaire, les centre des épicycles des planètes parcourent en des temps égaux les quatre quadrants de leurs orbites mesurés à partir du point équant c’est-à-dire du point occupant une position symétrique à celle de la Terre par rapport au centre des déférents. On voit là une grande similitude avec la loi des aires qui sera plus tard mise en évidence par Kepler (2). Ptolémée avait là fait preuve d’une haute technicité pour tenter de rendre compte de ce qu’il ignorait : le caractère non circulaire des orbites.

La vitesse des mouvements, la bonne orientation des axes liant les planètes et le centre de leurs épicycles, permettaient également au modèle de Ptolémée de rendre compte de l’étrange phénomène, dit de rétrogradation, qui semble faire revenir les planètes en arrière sur certaines parties de leurs orbites (cela est particulièrement remarquable pour Mars). Dans un cadre héliocentrique, là encore, cela s’explique très facilement par un simple effet de perspective, lorsque la Terre « double » une planète qui navigue sur une orbite qui lui est supérieure, mais dans le cadre du géocentrisme, toute cette machinerie s’avérait nécessaire (3).

Maintenant que l’Histoire a balayé son modèle nous pourrions être tentés de moquer Ptolémée et tous ceux qui l’ont inspiré. Ce serait bien imprudent, sommes-nous sûr d’agir très différemment ?

 

Matière noire et énergie sombre

Chacun sait, que l’Univers nous est largement inconnu. Les médias nous rappellent qu’il serait constitué à 95 ou même à 99 % d’une étrange matière noire et d’une plus mystérieuse encore énergie sombre. D’où viennent ces deux fantômes inquiétants ? Sont-ils bien différents des épicycles de Ptolémée ?

La matière noire a été imaginée (oui, imaginée !) à partir d’un problème de mesure des masses présentes dans l’Univers. Selon que l’on tente d’estimer la masse d’une portion d’Univers en additionnant celle des corps visibles (étoiles, nuages de gaz, poussières…) ou que l’on tente de calculer cette masse en fonction de la vitesse qu’elle imprime à ses constituants (4), l’on découvre des résultats très différents. La divergence est telle, qu’une erreur de mesure ne peut suffire à l’expliquer. La vitesse des étoiles autour du centre des galaxies, mais aussi celle des galaxies autour du centre de leur amas ou même des amas autour les uns des autres suppose une quantité de matière beaucoup plus importante que tout ce que l’on peut percevoir. Plus le phénomène est regardé à grande échelle, plus il semble manifeste. Au niveau du système solaire par contre, la matière visible suffit à expliquer le mouvement des astres et leur vélocité.

L’énergie sombre serait elle-même un constituant encore plus significatif que la matière noire. Sa présence a été établie pour rendre compte du mouvement d’accélération de l’expansion de l’Univers que les astronomes mettent en évidence depuis une quinzaine d’années. Cette accélération est contraire à l’intuition, et il y a peu encore, la majorité des chercheurs auraient parié sur le fait que la gravité « tirant » la matière en arrière allait peu à peu ralentir le mouvement d’expansion né du fameux Big Bang (5).

Dans les deux cas, nous observons bien un processus comparable à celui des épicycles. Nous nous trouvons face à des phénomènes (la vitesse des astres dans l’Univers et l’accélération de l’expansion) que nous ne savons pas expliquer dans le cadre de nos données standards (la matière visible), et nous inventons donc deux sortes d’entités, matière et énergie cachées, dont l’existence arrangerait bien le fonctionnement de nos équations. Comme pour Ptolémée et le géocentrisme en général, on peut soupçonner là la recherche de solutions ad hoc.

Il serait toutefois injuste de faire le parallèle avec Ptolémée sans précaution pour le seul plaisir intellectuel de souligner des répétions historiques. Les astronomes d’aujourd’hui connaissent l’Histoire, ils sont conscients du problème et ne se jettent pas tête baissée dans les mêmes impasses. C’est en y ayant sérieusement réfléchi, en ayant établi des équations précises, avec derrière eux une grande connaissance scientifique qu’ils ont construit ces deux explications. Pour autant, pour l’instant ni l’existence de la matière noire ni celle de  l’énergie sombres n'ont encore été validées par l’observation et la question se pose réellement. Les candidats à la matière noire ont été nombreux (petite étoiles, neutrinos, trous noir, particules diverses….) Certains ont même été conduits à envisager la remise en cause des lois de la gravité à grande échelle (6) . 

On prête à Einstein cette si jolie phrase : « Dieu est subtil, mais il n’est pas malveillant » Beaucoup ont discuté pour savoir ce qu’Einstein entendait par Dieu, certains prétendent qu’il voulait juste dire la nature, je l’ignore, mais une fois de plus, il avait vu juste, l’Univers est d’une grande subtilité.

___________________________________________________________________________________________________ 

(1) En affirmant que ces bases étaient fausses, je commets en réalité un péché contre l’esprit, car le géocentrisme n’est pas fondamentalement erroné dès lors que l’on admet la relativité du mouvement (et il faut le faire). Si tout mouvement est relatif alors la réponse à la question : « Qui tourne autour de quoi ? » relève par définition de l’arbitraire et dépend entièrement du choix du référentiel. Disons qu’il est beaucoup plus pratique de choisir le Soleil ou au moins le centre de gravité du système solaire comme système de référence. Ce point avait été détaillé dans l’article : Relativité et ironie des idées.

(2) La « loi des aires » de Kepler stipule que les rayons vecteurs des planètes balaient par rapport au Soleil des surfaces égales en des temps égaux. Elle résulte du fait que les corps autour du Soleil parcourent plus vite (en terme angulaire comme en terme « absolu ») la partie de leur orbite proche du périhélie. La loi de la gravitation de Newton est bien sûr derrière le phénomène puisque l’intensité de la gravitation est inversement proportionnelle au carré de la distance qui sépare les corps.  

(3) Je suis bien conscient que toutes les explications ci-dessus sont difficiles à visualiser, aussi, j’invite  le lecteur à regarder sur internet les nombreux schémas qui décrivent cet ingénieux modèle.

(4) Plus un corps est massif, plus il oblige ses satellites à parcourir rapidement leurs orbites pour une altitude donnée.

(5) Cette remise en cause  est particulièrement manifeste depuis 15 ans environ, du fait de nouvelles estimations de la luminosité des supernovæ et donc de leurs distances. Ces nouvelles mesures laissent penser que la vitesse d’expansion s’accélère. Si l’évocation de cette « énergie sombre » est relativement récente, la matière noire, par contre fut envisagée avant même le milieu du siècle dernier. Notons toutefois qu’on rapproche parfois cette énergie sombre de la fameuse constante cosmologique inventée par Einstein pour permettre d’envisager un modèle d’Univers stationnaire. Là aussi, on parla d’invention ad hoc et Einstein lui-même la renia.

(6) La théorie Mond est la plus connue de ces remises en cause. Sur ce sujet, voir également, sur ce site, l'article sur le retard des sondes Pionner.

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Published by Didier BARTHES - dans Histoire
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19 juin 2009 5 19 /06 /juin /2009 11:40

 

   Si la Renaissance évoque un brillant renouveau des arts, on ignore parfois que les sciences ont connu elles aussi, dans le même temps et dans les mêmes lieux,  une véritable révolution.

  A partir des années 1500, la physique et l’astronomie vont être profondément bouleversées. Les connaissances passées seront remises en cause, de nouveaux concepts et de nouvelles méthodes seront élaborés.

 

   L’héritage grec.

 

  Jusqu’à la fin du moyen âge, les savants restaient très attachés aux résultats et préceptes de la science grecque.

  En physique, Aristote (- 384 à - 322 avant Jésus Christ) régnait en maître, on parle d’ailleurs de physique aristotélicienne. Pour l’astronomie, c’est le modèle de Ptolémée (+ 120 à + 180) qui servait de cadre à la description de l’Univers.

   Malheureusement si les savants grecs étaient admirables par la subtilité de leurs raisonnements et la richesse de leurs argumentations, leurs théories comme leurs résultats n’étaient pas très fidèles aux réalités du monde.

  En outre, la postérité ne retint pas toujours les plus novateurs ou les plus exacts. Aristote et Ptolémée dominèrent la science mais aussi… l’enfermèrent dans l’erreur pour de nombreux siècles.

   Ainsi, Démocrite (- 460 à - 370 avant Jésus Christ) avait développé la notion d’atomes, ces particules élémentaires qui ne peuvent être coupées. Pourtant l’histoire lui préféra Aristote qui décrivait la matière à partir de différents éléments : la terre, l’eau, l’air et le feu, chacun attaché à un lieu " naturel " et possédant des propriétés particulières.

  De la même manière tandis qu’un grand savant trop méconnu, Aristarque de Samos avait, trois cent ans avant Jésus Christ, imaginé un monde centré sur le Soleil (modèle dit héliocentrique) on préféra les visions de Ptolémée qui organisaient l’Univers autour de la Terre (modèle géocentrique).

 

L’astronomie grecque s’appuyait sur deux principes fondamentaux.

                                                                                                                           

  • Le géocentrisme (Aristote, Ptolémée…)
                                                                          
  • La séparation de l’Univers en deux : la Terre et le Ciel, chacun de ces deux mondes obéissant à des lois distinctes. Sur Terre, tout est imparfait et provisoire. Dans les cieux au contraire, les formes (des sphères) et les mouvements (tous circulaires) sont parfaits. Ces derniers sont d’ailleurs éternels. Nul n’a jamais observé de planète s'arrêter ou même modifier son orbite.

 

   La science allait mettre plus d’un millénaire et demi, non sans douleur et sans errements à s’émanciper de ces deux carcans et à soulever le voile.

   Par une ironie de l’histoire, mais aussi parce que c’est en son sein que se trouvaient les personnages cultivés, c’est de l’église que proviendra tout à la fois la longue préservation des dogmes anciens et la révolution copernicienne qui les renversera.

   Le modèle de Ptolémée rendait assez bien compte de la plupart des mouvements des planètes. Il fut d’ailleurs utilisé par les marins pour les aider à déterminer leurs positions après même avoir été reconnu comme faux.

  Toutefois, des phénomènes tels que la rétrogradation (retour en arrière apparent d’une planète sur son orbite) ou les variations de luminosité de Mars étaient très difficiles à justifier dans le cadre de ce modèle.
   C’est pourquoi Ptolémée dut faire appel à des mécanismes compliqués : Les différents corps tournaient sur plusieurs orbites imbriquées (déférents et épicycles). Pour rester cohérent, l’ensemble nécessitait également des hypothèses d’alignements, d’excentricité et de vitesses de révolutions tout à fait ad hoc et, à vrai dire, peu convaincantes.





   Ce sont sans doute ces contradictions et ces complications excessives associés à la connaissance des travaux d’Aristarque de Samos qui ont poussé Nicolas Copernic (1473-1543), un chanoine polonais, à proposer un modèle plus simple et plus fidèle à la réalité. Selon Copernic, toutes les planètes, y compris la Terre, tournaient autour du Soleil. Cette conception sera qualifiée d’héliocentrique.

   Copernic s’y reprendra à deux fois, il publiera d’abord un petit opuscule (Commentariolus) en 1512 puis, à la veille de sa mort en 1543, un ouvrage plus conséquent : " De la révolution des orbes célestes " (De revolutionibus orbium caelestum)   qui fera sa renommée.
   Dans ce livre Copernic présentera l’hypothèse héliocentrique, en détaillera le fonctionnement ainsi que l’argumentation plaidant en sa faveur.

   A une époque où les média étaient bien peu développés, les thèses de Copernic resteront relativement confidentielles même si l’élite intellectuelle y avait accès et si elles étaient régulièrement discutées dans le monde savant.

   Si ce que Copernic avait prudemment appelé " hypothèse " ne s’imposa pas immédiatement au plus grand nombre, il faut noter que presque tous les grands astronomes qui suivront seront désormais coperniciens. Copernic signa la mort du géocentrisme.

 

   Deux personnages marqueront ensuite profondément l’astronomie, Johan Kepler (1571-1630) disciple du célèbre observateur danois Tycho Brahé (1546-1601) et bien sûr Galiléo Galiléi (1564-1643) qui sera tout à la fois astronome et physicien et, en ce sens, l’ancêtre inspiré de nos modernes astrophysiciens.



 

   Mathématicien brillant, Kepler consacrera sa vie à décrire les trajectoires planétaires et à comprendre les lois qui gouvernent leurs mouvements.

   L’étude de l’orbite martienne sera au cœur de ses préoccupations. Cette planète, par sa proximité avec la Terre, par ses grandes variations de distance et donc de luminosité ainsi que par l’ampleur du phénomène de rétrogradation qui lui est associé, constitua pour Kepler et pour les autres astronomes un objet de recherche privilégié. Le problème était complexe, sa solution sera féconde.

   Les travaux de Kepler sont aujourd’hui synthétisés par trois grandes règles universellement connues sous le nom de lois de Kepler. On peut les résumer ainsi :

                                                                                    

  • Les planètes parcourent des orbites de forme elliptique et le Soleil occupe non le centre mais l’un des foyers de l’ellipse.
                                                                                 
  • La ligne qui relie chaque planète au soleil balaie des aires égales en des temps égaux (loi dite " des aires ").
                                                                                                                 
  • Le cube du demi-grand axe de l’ellipse (noté : a) rapporté au carré du temps de révolution ( noté : t) est une constante pour toutes les planètes du système solaire (ce ratio a3/t2 est égal à 1 s’il est exprimé en unités astronomiques et en années terrestres).
                                                                                                                                                       

   La première loi remet en cause l’idée selon laquelle toutes les trajectoires des astres sont de forme circulaire. C’est une première attaque contre le dogme de la " perfection du ciel  " dont le cercle constituait le symbole.


   La seconde, par les travaux qu’elle a nécessités (addition d’une infinité de petites surfaces assimilées à des triangles pour déterminer la surface totale des aires balayées) constitua un premier pas vers le calcul intégral qui sera plus tard formalisé par Newton et Leibniz.


  La troisième (qui est mathématiquement liée aux deux premières car l’ensemble est cohérent) permet tout simplement de mesurer le système solaire. En effet s’il existe un lien entre temps de révolution et distances au soleil, il suffit alors de mesurer les périodes des orbites pour déterminer les distances à notre étoile.


   Pour que ces distances relatives puissent être transformées en distances absolues (par exemple exprimées en kilomètres), il faudra faire d’autres mesures. Pour cela on comparera (plus tard) les positions de Vénus et de Mercure lors de leurs transits (passages devant le soleil). Des variations de positions apparentes en fonction du lieu d’observation on déduira les distances.


  Ces " lois " qui, cela va sans dire, s’inscrivent dans un cadre héliocentrique vont chacune bouleverser l’astronomie. Elles permettront de mieux connaître le système solaire et annonceront les avancées à venir en particulier celles de Newton.

   Notons bien que les travaux de Kepler ne font que décrire les phénomènes. Ce qui les sous tend est en réalité la loi de la gravitation qui sera formalisé au début du dix-huitième siècle. 



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 Galilée (1564-1643)

  Contemporain de Kepler, Galilée  était un héliocentriste convaincu, il fut l’un des premiers utilisateurs des lunettes dans un but scientifique et en construisit plusieurs.

   De ses observations nous retenons la découverte des satellites de Jupiter, ceux ci, Io, Europe, Ganymède et Callisto portent aujourd’hui le nom de satellites galiléens. C’était là un premier pas montrant que tout, dans l’Univers, ne tournait pas autour de la Terre.

  Ses observations de la Lune démontrèrent l’existence d’un relief sur notre satellite. C’était là aussi la mise en cause d’un autre dogme, celui de la perfection des astres qui étaient supposés être absolument sphériques. La Lune de toute évidence ne l’était pas et en ce sens, cette partie du Cosmos relevait des mêmes lois que la Terre.

   Dirigeant sa lunette vers la Voie Lactée Galilée démontra que celle ci était constituée d’une infinité d’étoiles, élargissant la représentation que nous nous faisions de l’Univers.

   Galilée fut également un grand physicien et un brillant expérimentateur. Il étudia avec soin la chute des corps, utilisant des pans inclinés pour ralentir le phénomène et mieux le détailler. Il jeta aussi, dit-on, différents matériaux du haut de la célèbre tour de Pise afin d’en analyser les trajectoires.

   De ces expériences, il établira une relation entre distance et temps de chute (la distance parcourue durant la chute est proportionnelle au carré du temps de chute). Il prouva également que la vitesse de chute était indépendante de la nature des corps. Seule la résistance de l’air venait masquer cette identité fondamentale qui aujourd’hui encore est l’objet de tests de plus en plus pointus.

   Restait à déterminer la loi générale et les équations qui gouvernaient la gravitation, c’est Newton qui allait s’en charger, mais Galilée en avait bâti le socle.

 

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 Isaac Newton (1643-1727)

 

   Le grand savant anglais va parachever l’œuvre des ses prédécesseurs et donner une cohérence à leurs travaux en expliquant aussi bien les orbites décrites par Kepler que la chute des corps étudiée par Galilée à travers une seule et même loi, celle de la gravitation universelle.

   La fameuse légende selon laquelle Newton aurait été mis sur la voie de ses découvertes en observant la chute d’une pomme illustre à merveille le processus d’unification de la physique. Newton va montrer que la trajectoire de la Lune autour de la Terre et celle de la chute de la pomme obéissent exactement à la même lois : 

   La Terre et le ciel suivent les mêmes règles.

 

Cette loi dit que deux corps s’attirent avec une force proportionnelle à leur masse et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les séparent. Une constante G, vient régler l’intensité de cette force qui s’écrit :

 

 F = G x ( mA x mB ) / d2
                             

  • mA et mB sont les masses de deux corps A et B (en kilogrammes)
                                                                                            
  • d est distance séparant leur deux centres de gravité (en mètres) 
                                                                                                       
  • G, la constante de gravitation vaut : 6,7 x 10-11 N m2 kg-2
  •                                                                                                                                                                                                                            

       Avec Newton, la révolution de la Renaissance est terminée, nous entrons dans l’astronomie moderne.

      L’héliocentrisme est désormais bien établi même en dehors des cercles savants mais surtout le monde est définitivement unifié, les même lois s’appliquent partout.

       Par la même occasion, l’astronomie est tout aussi définitivement liée à la physique et aux mathématiques comme en attesteront les travaux de Lagrange et de Laplace. En analysant, au regard des lois de Newton, les perturbations de l’orbite d’Uranus, Le Verrier et Adams permettront la découverte de Neptune.

       Au 19ème siècle, la spectroscopie ouvrira un nouveau champ de découvertes en autorisant l’étude des astres à distance (composition, température, mouvements). Là aussi Newton n’y est pas tout à fait étranger puisqu’il s’illustra en optique en décomposant la lumière solaire à travers un prisme. C’étaient les touts débuts de l’analyse spectrale.


      Il faudra attendre Einstein avec la Relativité (en 1905 et 1915) pour connaître une révolution d’une telle ampleur. Cette théorie modifie profondément notre vision des réalités du monde. Les grandeurs physiques, à l’exception de la vitesse de la lumière, ne sont plus indépendantes de l’observateur. Le temps et l’espace sont désormais profondément imbriqués. Notons que la relativité générale constitue une autre description de la gravitation, description plus subtile, moins intuitive et beaucoup plus complexe mais aussi plus exacte.

      La dernière révolution sera la Mécanique Quantique. Développée à partir des années 1920, elle est encore plus déroutante et plus difficile à appréhender que la relativité.


       Ces deux théories servent aujourd’hui de cadre à la compréhension du Cosmos tant dans une approche globale (relativité) que dans la description des mécanismes intimes de la matière (mécanique quantique).

     

     

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