L univers
112 pages

Vous pourrez modifier la taille du texte de cet ouvrage

L'univers , livre ebook

-

Obtenez un accès à la bibliothèque pour le consulter en ligne
En savoir plus
112 pages

Vous pourrez modifier la taille du texte de cet ouvrage

Obtenez un accès à la bibliothèque pour le consulter en ligne
En savoir plus

Description

Du paléolithique à nos jours, ce guide retrace de façon chronologique les différentes étapes qui ont jalonné la découverte et la connaissance de l'Univers. Il s'agit de l'extraordinaire odyssée de savants visionnaires, à la fois astronomes, philosophes et mathématiciens, qui depuis une dizaine de millénaires cherchent à se situer dans le Cosmos.



De la relativité au Big Bang, d'Einstein à Lemaître, la physique n'a pas fini de nous surprendre.




  • Les découvertes


  • Les savants


  • Les phénomènes




  • Introduction : L'Homme et l'Univers, une longue histoire


  • Première période : Du Paléolithique à Einstein


    • Du Paléolithique à la Renaissance


    • De la Renaissance à Einstein


    • Einstein et le premier modèle cosmologique global de l'Univers




  • Seconde période : Du Big Bang à la description du système solaire


    • Big Bang et expansion de l'Univers


    • L'Univers actuel


    • Notre système solaire



Sujets

Informations

Publié par
Date de parution 23 mai 2013
Nombre de lectures 1 069
EAN13 9782212190380

Informations légales : prix de location à la page 0,0052€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Exrait

Du paléolithique à nos jours, ce guide retrace de façon chronologique les différentes étapes qui ont jalonné la découverte et la connaissance de l’Univers. Il s’agit de l’extraordinaire odyssée de savants visionnaires, à la fois astronomes, philosophes et mathématiciens, qui depuis une dizaine de millénaires cherchent à se situer dans le Cosmos. De la relativité au Big Bang, d’Einstein à Lemaître, la physique n’a pas fini de nous surprendre. Guy Louis-Gavet est docteur ès sciences en mathématiques et informatique de gestion. Longtemps directeur de recherche et professeur des universités de Lyon et Grenoble, il a aussi exercé comme consultant auprès des entreprises. Il est déjà l’auteur de Comprendre Einstein et de La physique quantique, dans la même collection .
Les découvertes
Les savants
Les phénomènes
Dans la même collection
Dans la collection Eyrolles Pratique Einstein , Guy Louis-Gavet La physique quantique , Guy Louis-Gavet
Du même auteur Sachez maîtriser votre informatique et son budget , Editions LGE, 1990 - 350 pages Quelle Base de Données devez-vous choisir pour votre entreprise , Editions LGE, 1992 – 302 pages Comment construire pratiquement un Réseau de Micro-Ordinateurs dans votre entreprise , Editions LGE, 1993 - 200 pages Comprendre les concepts de la programmation Objets. Applications dans votre entreprise , Editions LGE, 1993 - 120 pages Tout savoir sur INTERNET et INTRANET. Comment les implanter dans votre entreprise , Editions LGE, 1997 - 190 pages La Sécurité et INTERNET. Comment votre entreprise peut-elle se protéger et à quel coût , Editions LGE, 2000 - 70 pages Einstein , Editions Eyrolles, 2009 - 152 pages La physique quantique , Editions Eyrolles, 2011 - 192 pages
Guy LOUIS-GAVET
L’Univers
Éditions Eyrolles 61, Bd Saint-Germain 75240 Paris Cedex 05 www.editions-eyrolles.com
Mise en pages : Istria
En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intégralement ou partiellement le présent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans autorisation de l’éditeur ou du Centre français d’exploitation du droit de copie, 20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris.
© Groupe Eyrolles, 2013 ISBN : 978-2-212-55660-5
Sommaire Introduction : L’Homme et l’Univers, une longue histoire Première période : Du Paléolithique à Einstein Chapitre 1 : Du Paléolithique à la Renaissance Chapitre 2 : De la Renaissance à Einstein Chapitre 3 : Einstein et le premier modèle cosmologique global de l’Univers Seconde période : Du Big Bang à la description du système solaire Chapitre 1 : Big Bang et expansion de l’Univers Chapitre 2 : L’Univers actuel Chapitre 3 : Notre système solaire Index des noms de personnes Index des notions
À tous ceux qui veulent comprendre le monde moderne dans lequel nous vivons.
Et, plus particulièrement : à ma famille, à Grégoire et Alexia nés en ce début de XXI e siècle.
Beauté trompeuse
Il vous est certainement arrivé, par une splendide nuit d’août, de contempler avec émerveillement la voûte céleste. Les étoiles scintillent et la Voie lactée décrit majestueusement un arc-de-cercle délicatement enveloppé d’une sorte de brume légère. Quelques étoiles filantes plongent vers vous en silence et parfois se regroupent pour former un somptueux parapluie semblable à nos feux d’artifice.
Avec un peu de chance, vous apercevrez une comète étirer sa longue chevelure aux reflets changeants, zébrant le ciel nocturne d’une longue traînée lumineuse.
En cette nuit d’été, tout respire la sérénité, le silence et la quiétude : en un mot, la beauté.
Détrompez-vous : l’Univers qui nous entoure est un enfer.
Les planètes, à part la Terre, ne sont que des déserts de cailloux, de poussière, de cratères et de volcans, où n’existe pratiquement pas d’eau, pas d’atmosphère (rendant mortelles les radiations du Soleil), et où règnent des températures extravagantes (souvent plus de 300 °C le jour et - 100 °C la nuit) véhiculées par des vents cycloniques soufflant à plus de 300 km/h (atteignant parfois 2 000 km/h !). Encore plus problématique : la moitié des planètes de notre système solaire ne proposent en guise de sol qu’une immense étendue de gaz irrespirables (méthane, ammoniac, hydrogène...).
L’Univers est aussi un champ de bataille sur lequel les collisions entre corps célestes (astéroïdes, étoiles, galaxies...) sont quotidiennes, soit pour s’agglomérer, soit pour creuser des cratères ravageurs. Toutes les étoiles, dont notre Soleil, sont autant de bombes nucléaires qui n’ont généralement pour avenir qu’une fin tragique : une énorme explosion expulsant dans toutes les directions de l’espace les particules et la matière qu’elles contiennent, accompagnées de radiations mortelles (rayons X, gamma...). Elles termineront leur vie en étoiles à neutrons, en pulsars ou en trous noirs, invisibles mais d’une densité incroyable, gloutons qui avalent toute planète, étoile ou galaxie osant s’aventurer dans son voisinage, et ceci, tel un crime parfait, sans laisser aucune trace ni aucun déchet !
Malgré cette description apocalyptique, nous devons avoir le plus grand respect pour l’Univers, car nous sommes actuellement ses seuls enfants, dont les constituants de base ont été créés il y a environ 13 milliards d’années dans les entrailles des premières étoiles. Des réactions de fusions nucléaires successives ont entraîné l’apparition de tous les atomes de matière existant sur Terre, créant ainsi notre chair, nos os, notre sang, l’air que nous respirons et l’eau que nous buvons.
Un long processus
Pour l’Homme, la compréhension de l’Univers fut une longue et hésitante démarche intellectuelle, appuyée sur une observation répétitive et quotidienne de tous les événements du ciel. Ainsi, les premiers hommes s’effrayaient du regard de la Lune ; plusieurs dizaines de millénaires plus tard apparut la première lunette astronomique, et actuellement, nous disposons des premières sondes astronomiques embarquant télescopes, spectrographes... et bien sûr, quelques-uns eurent la chance de marcher sur la Lune.
L’Homme préhistorique a maîtrisé ses peurs en comprenant que les événements se déroulant sur Terre et dans le ciel lui permettaient de savoir quand il pouvait chasser, pêcher, cueillir des fruits sauvages et, par la suite, effectuer ses premières semailles en sachant à quelle période il pourrait ramasser ses prochaines récoltes. C’est ainsi que la détermination de la durée du jour, de la nuit et des saisons amena peu à peu la notion de calendrier.
Puis, l’Homme du Néolithique, il y a environ 10 000 ans, à force de scruter le ciel nuit et jour, a pensé qu’il fallait, pour se protéger des mauvais sorts, peupler la voûte céleste de divinités : prémices de la création des religions actuelles et de l’astrologie, première pierre de l’astronomie. Progressivement, de chasseur, cueilleur puis agriculteur, l’Homme est devenu prêtre, mais aussi devin.
Durant les quelques millénaires précédant notre ère, les différentes civilisations humaines, désormais structurées, ont ressenti le besoin de rassembler toutes ces observations célestes pour les transformer en de véritables connaissances, transmises par voie orale mais aussi par écrit ou par des dessins. Un peu plus tard, les astronomes égyptiens, sumériens, babyloniens, chinois mais surtout grecs les utilisèrent pour construire des monuments de pierre dont l’orientation témoigne réellement de leur compréhension de l’Univers dans son ensemble et, plus particulièrement, de la trajectoire des planètes, des étoiles et surtout de la Lune et du Soleil.
Ensuite, après une longue période beaucoup plus calme, tout s’accéléra au début du XVII e siècle.
Les astronomes, n’ayant que leurs yeux pour voir et comprendre ce qui se passait dans le ciel, furent rapidement limités dans leurs recherches. Galiléo Galilée les tira de cette situation en créant la lunette astronomique, première « prothèse visuelle ». Ce fut un miracle : l’Univers s’agrandit soudainement d’une trentaine de fois, dévoilant des nouveautés insoupçonnées, comme le relief montagneux de la Lune et les quatre principaux satellites de Jupiter. L’astronomie fit alors un bond considérable, et le Soleil prit définitivement la place de la Terre en tant que centre du monde. Soixante ans plus tard, ce progrès fut encore amplifié par l’invention du télescope.
Cette nouvelle situation permit à des savants comme Newton, Einstein ou Lemaître de bâtir de nouvelles théories sur la gravitation et de créer au début du XX e siècle un modèle cosmologique expliquant l’Univers dans son ensemble et sa construction à partir du fameux Big Bang.
L’Homme moderne, désormais affranchi de l’atmosphère terrestre, embarque des télescopes de plus en plus puissants dans des satellites et a pu remonter le temps sur presque 14 milliards d’années, devenant ainsi un véritable archéologue de l’Univers. En quelques décennies, on a découvert, et surtout expliqué, le comportement de corps célestes inattendus (les supernovae, les nébuleuses planétaires, les pulsars, les trous noirs...), dépassant ainsi de loin la perception originelle de l’Univers et permettant de mieux comprendre son comportement paradoxal : si tranquille et si beau en apparence, mais si turbulent dans la réalité.
Un monde varié
Selon les instruments de mesure actuels, le monde qui nous entoure s’étend de l’infiniment grand (planètes, étoiles, galaxies...) à l’infiniment petit (atomes, particules, composants ultimes de la matière...). Coincé entre ces deux extrêmes : le monde familier, celui que nous pouvons voir, appréhender, manipuler et mesurer. Les scientifiques ont donné des noms à ces trois facettes : le monde macroscopique, du millimètre à quelques kilomètres, le monde microscopique, celui de l’infiniment petit, au-dessous du milliardième de mètre, le monde céleste, celui de l’infiniment grand, appelé Univers (au-dessus du milliard de milliards de kilomètres).
Dans l’attente d’une théorie physique unique, ces mondes sont décrits par des lois physiques et des concepts mathématiques distincts avec lesquels les scientifiques les expliquent de façon quasi indépendante. L’Univers est actuellement décrit par deux théories physiques incompatibles dont les lois ont été conçues au XX e siècle : La physique relativiste d’Einstein, bâtie sur deux théories différentes mais complémentaires : restreinte et générale (voir chapitre 3 de la 1 e période). La troublante physique quantique, initiée par Planck, Einstein, Bohr et de Broglie, qui permet d’expliquer le comportement des particules dans certains événements de l’Univers.
L’Univers, grâce à une expansion perpétuelle, s’est énormément développé depuis son origine (le Big Bang), il y a 13,7 milliards d’années. Parti d’un espace originel infiniment petit, il occupe actuellement un volume d’une dimension considérable, échappant totalement à nos sens humains.
L’ambition de cet ouvrage est double : vous présenter le plus simplement possible la naissance, l’évolution et l’état actuel de l’Univers, vous expliquer, à travers une extraordinaire odyssée humaine de la nuit des temps jusqu’à nos jours, le parcours parfois très chaotique accompli par l’Homme pour le comprendre.
Nous espérons que vous prendrez autant de plaisir à lire ce livre que nous en avons eu à l’écrire.

Naissance de l’astronomie
Des dieux nés des craintes
Bien avant notre ère, l’Homme du Paléolithique a essayé de comprendre le milieu dans lequel il vivait. Pour se rassurer tout en assouvissant sa curiosité naturelle, il a tenté de découvrir ce qui se passait au-delà de son horizon terrestre et d’interpréter les événements qui se déroulaient dans le ciel.
Au début de la civilisation humaine, l’Homme craignait certainement que cette boule lumineuse qui apparaissait le matin sur l’horizon, disparaissait le soir du côté opposé, et lui permettait de chasser, de manger des fruits et d’avoir chaud, ne réapparût plus le lendemain. Sa peur devait être tout aussi grande quand surgissait ensuite dans le ciel une grosse boule brillante évoquant un visage, avec de grands yeux sombres qui semblaient constamment l’épier. Il devait aussi s’étonner que cette tête change peu à peu de forme pour parfois disparaître, suivant un cycle immuable. De plus, impossible pour lui de comprendre la présence de tous ces points lumineux immobiles, accrochés la nuit dans le ciel. Sa peur devait atteindre son paroxysme lors des éclipses de Soleil, quand, en plein jour, à intervalles très irréguliers, la boule lumineuse disparaissait progressivement et que, peu à peu, la nuit s’étendait sur la Terre.
Bien qu’aucune trace matérielle ne puisse le confirmer, tous ces mystères firent sans doute le berceau des premiers rites religieux mettant en scène les divinités censées habiter le ciel, auxquelles les premiers hommes firent allégeance pour en obtenir leurs bonnes grâces. En témoignent les noms donnés aux cinq planètes visibles à l’œil nu : Mars (dieu de la Guerre), Vénus (déesse de l’Amour et de la Beauté), Jupiter (dieu du Ciel, de la Foudre et du Tonnerre), Saturne (divinité méchante chassée du Ciel par Jupiter), Mercure (dieu du Commerce et des Voyageurs).
Des observations rassurantes
L’Homme se rassura sans doute progressivement en observant que les trajectoires du Soleil et de la Lune étaient immuables, tout comme la position des étoiles restait quasi fixe. Le Soleil se levait à l’est et se couchait à l’ouest suivant une trajectoire presque identique. La nuit arrivant, sous la voûte céleste constellée d’étoiles plus ou moins brillantes, la Lune succédait au Soleil avec un certain retard, tout en changeant de forme régulièrement suivant une périodicité précise. C’est ainsi que, au cours de plusieurs dizaines de millénaires, l’Homme se familiarisa avec ces mouvements et changements d’aspect très réguliers du ciel. Une fois cette confiance acquise, il passa d’une phase purement observationnelle à une étape prévisionnelle.
Au premier stade, cela lui permit de jalonner sa vie en créant des périodes liées au temps : les notions de jour (grâce au Soleil), de mois (grâce à la Lune), de saison et d’année (de nouveau grâce au Soleil) étaient nées. En s’appuyant sur ces notions, il a pu prédire la migration des animaux, pour les chasser, et les moments de l’année où fruits et légumes arrivaient à maturité, pour les récolter. Au deuxième stade, en identifiant le cycle des saisons, et plus précisément les périodes où la durée du jour était maximale ou minimale (solstices d’été et d’hiver), il comprit à quel moment de l’année semer des graines et effectuer des récoltes. Ces pratiques agraires plus ou moins planifiées permirent l’émergence progressive de l’agriculture, dont la conséquence immédiate fut une plus grande sédentarité de l’Homme, entraînant la construction des premiers habitats (sites mégalithiques).
Parallèlement à cette évolution, l’établissement d’un calendrier précis se fit de plus en plus nécessaire. Cependant, son élaboration n’était pas facile, car le nombre de jours ne correspondait pas à la durée d’un mois, l’année ne correspondait pas à un nombre exact de mois... Pour remédier à ces défauts, l’Homme observa plus attentivement encore les événements qui se déroulaient dans le ciel : positions des étoiles ou des ensembles d’étoiles, trajectoires de la Lune et du Soleil... Cette démarche lui permit, peu à peu, d’améliorer son calendrier en y incorporant les dates précises de ce qui devint les fêtes religieuses et les solstices d’été et d’hiver.
Hélas, les premiers signes matériels de toutes ces évolutions, datant d’avant le V e millénaire de notre ère, sont pratiquement inexistants, et les très rares qui existent encore aujourd’hui sont très difficiles à interpréter.

Peintures rupestres
Certains astronomes affirment que les peintures rupestres de Lascaux, datant de 17 000 ans avant notre ère, n’ont pu être réalisées que grâce à la lumière du Soleil, qui n’éclaire que quelques heures les parois et le plafond de la grotte, au moment des solstices d’été et d’hiver (ce qui suppose la connaissance de leurs dates !), et que certaines de ces peintures représentent la voûte céleste, avec plusieurs étoiles. De manière plus générale, certains préhistoriens pensent que les animaux dessinés dans les grottes par les hommes du Paléolithique (quelques dizaines de millénaires avant notre ère) représentaient déjà des constellations, grâce à des points reliés entre eux dans leurs peintures (œil, tache du pelage...).
Astronomie et prévisions
Certains sites néolithiques européens et égyptiens, datant parfois des VIII e et VII e millénaires avant notre ère, construits avec d’énormes blocs de pierre pesant plusieurs tonnes (menhirs, dolmens, pyramides), sont des témoignages plus convaincants. En effet, leurs alignements sont supposés être orientés sur certaines étoiles et planètes permettant de prévoir les solstices d’hiver et d’été, les éclipses de Lune et de Soleil. Cependant, il semblerait que ces sites fussent plutôt des lieux consacrés à des cérémonies religieuses.
C’est sous cette forme rudimentaire qu’est née l’astronomie, dont on peut donner la définition suivante : science d’observation et d’étude de la position, des mouvements et des évolutions des corps célestes. En d’autres termes, l’astronomie est l’étude de tout ce qui existe ou se passe en dehors de la Terre. Soulignons que les premiers « astronomes » étaient certainement des agriculteurs qui scrutaient le ciel avec une certaine anxiété pour pouvoir élaborer des calendriers plus pertinents et mieux planifier les périodes d’ensemencement et de récolte.
Pour résumer, durant les dizaines de milliers d’années ayant précédé le V e millénaire avant notre ère, l’observation des étoiles et des planètes se faisant plus précise, les prédictions des « astronomes » sont très progressivement devenues plus pertinentes (sans pour cela être forcément très justes), notamment quant à la durée de la journée et de l’année, la date des solstices, la position des astres et leurs mouvements... En réalité, l’astronomie fut à ses débuts un outil essentiel pour mesurer le temps qui s’écoulait pendant et entre certaines périodes de l’année.
Par ailleurs, la compréhension progressive de l’Univers a enrichi les rites religieux (en associant les astres à des divinités dont il fallait obtenir les faveurs) et a permis la naissance puis l’évolution de l’astrologie. Art essentiellement divinatoire, celle-ci permet de déterminer l’influence de la position et du mouvement des astres sur les événements qui se passent sur Terre, et plus particulièrement sur la destinée des hommes. Cela revêt pour l’époque un fort sens religieux, et ce dans toutes les civilisations anciennes : maya, chinoise, égyptienne, grecque, sumérienne...
Ainsi, l’astrologie a tout naturellement occupé une place de plus en plus importante dans toutes les civilisations humaines, en relation directe avec les progrès effectués en astronomie (position plus précise des astres, prédiction de leur passage dans le ciel, durée de l’année, élaboration de calendriers de plus en plus exacts...).
L’astronomie avant notre ère
Durant les quatre millénaires précédant notre ère, l’astronomie et l’astrologie se sont rapidement développées sur tous les continents.
La « nil-astronomie » égyptienne
Contrairement à ce qu’on pourrait penser, l’astronomie égyptienne est très décevante. En France, nous sommes depuis longtemps très sensibilisés à cette culture, du fait des découvertes archéologiques faites dans ce pays (initiées par Napoléon) et de l’extraordinaire révélation, en 1824, de la signification des hiéroglyphes égyptiens par l’égyptologue français Jean-François Champollion (1790-1832). Mais dans la réalité, ce qui se passait dans le ciel intéressait beaucoup moins les Égyptiens que les crues du Nil. Il y a même probablement eu une complète inversion par rapport aux autres civilisations anciennes : celles-ci ont d’abord étudié l’Univers pour ensuite tenter d’expliquer les événements terrestres. La civilisation égyptienne a fait le contraire ; l’exemple suivant est significatif.
Calendrier « fluvial »
Dans toutes les civilisations, la notion des périodes de temps (durée du jour, du mois...), primordiale pour l’Homme, a été découverte grâce aux mouvements du Soleil et de la Lune. En revanche, chez les Égyptiens, la première notion du temps fut liée à la date du début de la crue du Nil, qui s’effectuait chaque année aux alentours du 19 juillet. En partant de cette date terrestre, les astronomes égyptiens ont cherché dans le ciel un événement qui lui correspondrait. Par un hasard plus que chanceux, ils ont alors trouvé une étoile très brillante (Soptet, actuellement Sirius) qui fait sa première apparition de l’année (peu avant celle du Soleil sur l’horizon) à cette même date. Comme le Nil était en quelque sorte le père nourricier de l’Égypte, les astronomes égyptiens ont fait de la « nil-astronomie », dans la mesure où le Nil rythmait toute l’activité humaine : son cours allant du Sud au Nord orientait l’espace et ses crues annuelles périodiques cadençaient le temps.
Ainsi, en s’appuyant sur le temps s’écoulant entre deux crues du Nil, ils ont créé, au IV e millénaire avant notre ère, la notion d’année à 365 jours. Elle fut ensuite réduite à 360 jours et découpée en trois saisons d’une égale durée de 120 jours, les 5 jours restants étant dédiés à la célébration des dieux. Ensuite apparurent les notions de mois (liées à la Lune), d’une durée de 30 jours, et de décade, d’une durée de 10 jours (soit trois décades par mois). Enfin fut adoptée la journée de 24 heures. Le calendrier annuel égyptien était né.
Zodiaque
Les astronomes-astrologues eurent alors l’idée, en partant de ces périodes de temps, de diviser en portions égales la voûte céleste qui leur était visible : le concept du zodiaque apparut. Ce zodiaque est divisé en parties fixes contenant 36 groupes de 10 étoiles, les décans, dont chacun est doté d’un nom (signe zodiacal ou astrologique) et est représentatif d’une portion déterminée de cette voûte céleste. Les Égyptiens, ayant divisé leur année de 360 jours en 36 décades, découpèrent donc le ciel en 36 décans.
Par la suite, en s’inspirant des observations sumériennes, ils étudièrent plus sérieusement les événements célestes pour développer leur mythologie, où tous les corps célestes étaient associés à des divinités (les plus célèbres étant Isis, Osiris, Horus, Seth, Rê, Atoum, Thot...).
Leurs observations se sont concrétisées essentiellement dans la façon d’orienter la construction de leurs monuments de pierre. Citons trois exemples célèbres : les pyramides ( III e millénaire avant notre ère), édifices à vocation funéraire, ont été construites de telle façon que leurs quatre angles soient orientés suivant les quatre points cardinaux afin de déterminer le nord géographique (partie du ciel où certaines étoiles restaient constamment visibles, c’est pourquoi les Égyptiens les appelaient « impérissables »). Il suffisait à l’âme du défunt de franchir le seuil de la porte taillée dans la face nord de la pyramide pour être sûr d’atteindre l’éternité ; le temple d’Amon-Rê ( II e millénaire avant notre ère) est orienté, lors du solstice d’été, dans la direction du Soleil ; le temple d’Abou Simbel ( II e millénaire avant notre ère) a été construit par Ramsès II de telle façon que deux fois par an (le 22 février et le 22 octobre), les rayons du Soleil pénètrent dans la salle principale pour illuminer plusieurs statues, dont celle de Ramsès II, afin de régénérer dans l’au-delà l’énergie de ceux qu’elles représentent.
Par ailleurs, l’astronomie égyptienne est restée très rudimentaire ; elle n’a guère évolué durant des millénaires, à cause essentiellement de rites religieux très présents et d’outils mathématiques simplistes (quelques règles géométriques élémentaires, bien que suffisantes pour construire pyramides et temples). Les astronomes égyptiens n’ont jamais cherché à transformer en équations mathématiques les trajectoires des astres, et encore moins à découvrir des théories ou des lois permettant de comprendre l’Univers dans son ensemble. Seuls le Nil et les divinités les intéressaient, d’où notre néologisme de « nil-astronomie ».
L’astronomie mésopotamienne
La Mésopotamie est une région située entre le Tigre et l’Euphrate (Irak actuel). Durant les millénaires qui ont précédé notre ère, s’y sont sédentarisées plusieurs civilisations : sumérienne, babylonienne, assyrienne, chaldéenne... Pendant quatre millénaires avant notre ère, elle sera le véritable berceau de l’astronomie moderne, et une importante source d’inspiration pour les astronomes grecs.
Cependant, contrairement aux Grecs, les astronomes des différentes civilisations mésopotamiennes ne furent que d’excellents observateurs en astronomie, ne s’intéressant qu’aux mouvements des astres et à la prédiction de leur position. Bien que très bons mathématiciens, ils ne se sont jamais interrogés ni sur la nature des astres et de leurs trajectoires ni sur l’architecture globale de l’Univers.
L’astronomie sumérienne
Elle commence au V e millénaire pour se terminer au début du III e millénaire avant notre ère. Durant cette longue période, grâce à d’innombrables observations du ciel, les Sumériens effectuèrent d’importantes découvertes. Ils ont su déceler et étudier les trajectoires des cinq planètes visibles à l’œil nu (Jupiter, Mars, Mercure, Saturne, Vénus). Ils considèrent comme des divinités ces corps célestes aux étranges déplacements.
C’est à la même époque que les astronomes regroupent les étoiles en constellations, en étudiant très précisément leur disposition dans le ciel, dans des régions géographiques différentes. En examinant la position géographique de certaines étoiles par rapport à d’autres situées dans une même région de la voûte céleste, ils se sont persuadés, en les associant sous forme de dessins où chaque étoile est reliée à une autre par un trait, de reconnaître des animaux, réels ou mythiques, des objets quotidiens, des divinités... La notion de constellation était née. Les premières représentaient sans doute la silhouette des animaux que les Sumériens connaissaient le mieux (chiens, chats, chevaux...) ou qu’ils côtoyaient dans la nature (gazelles, aurochs, lions, ours...).


Représentation simple d’une constellation : la Petite Ourse
Sept millénaires après, les constellations perdurent encore, ce qui est d’autant plus étonnant qu’elles ne revêtent aucune signification scientifique : c’est uniquement par hasard, sans aucun lien logique, que les étoiles d’une même constellation sont observables à tel endroit géographique du ciel.
Cependant, l’élaboration de ces constellations et la découverte des planètes ont joué un rôle essentiel dans les civilisations anciennes, renforçant mythes, légendes et rites religieux, et confirmant l’existence de divinités : il suffisait aux Sumériens et à leurs descendants de lever la tête, aussi bien le jour que la nuit, pour reconnaître les dieux qu’ils vénéraient. Elles eurent une incidence très forte sur l’astrologie naissante et, par contrecoup, sur le développement de l’astronomie dans les civilisations suivantes (surtout avant notre ère).
Les premières descriptions précises de constellations furent effectuées par les Grecs 500 ans avant notre ère. Les plus célèbres ont pour nom Capricorne, Lion, Taureau, Scorpion... Actuellement, les cartes et atlas en recensent quatre-vingt-huit qui couvrent toute la voûte céleste ; étonnamment, certaines ont été « inventées » très récemment : Machine pneumatique, Microscope, Télescope.

Numération 60
La civilisation sumérienne est aussi célèbre pour avoir créé, au milieu du III e millénaire, l’écriture cunéiforme, et une numération de base 60 dont on ne connaît ni l’origine scientifique ni l’explication. On sait juste que 60 est divisible par un nombre important de chiffres et qu’il permet de manipuler aisément des petits et des grands nombres. Ce système a permis la division d’une heure en 60 minutes puis en 60 secondes, celle d’un cercle (donc de la voûte céleste) en 360 degrés, et l’ouverture des angles en degrés. Par ailleurs, le travail des mathématiciens sumériens a entraîné un essor considérable de l’arithmétique (création des tables de multiplication, de division, de racines carrées et cubiques...), de la géométrie et de l’algèbre (résolution de certaines équations simples).
L’astronomie babylonienne
Elle s’impose au II e millénaire avant notre ère et établira ou perfectionnera un répertoire des étoiles les plus brillantes (environ un millier), la liste des levers et des couchers de Vénus sur une période de vingt et un ans, et celle des planètes connues sur une année, l’utilisation de calculs pour connaître les variations de la durée du jour sur une année, un calendrier lié aux mouvements de la Lune et du Soleil, un catalogue d’étoiles et de constellations, l’étude des éclipses du Soleil et de la Lune.
Toutes ces observations et études nous sont parvenues de cette époque grâce à des milliers de tablettes en terre cuite parfaitement conservées sur lesquelles elles sont gravées en écriture cunéiforme. La plus célèbre est celle où sont consignées les heures de lever et de coucher de Vénus durant vingt et un ans.
Il est évident qu’à cette époque, l’astrologie, qui avait alors plus d’importance que l’astronomie, a bénéficié de tous ces progrès.
Ouvrons une petite parenthèse sur un témoignage matériel européen très intéressant datant de la même époque. Il s’agit d’une représentation de la voûte céleste nocturne sous forme d’un disque de bronze d’un diamètre de 30 cm et pesant 2 kg, appelé « disque de Nebra » et découvert en 1999 sur le site allemand du même nom. Ce disque, datant donc de l’âge de Bronze ( II e millénaire avant notre ère), représente la Lune sous deux formes différentes (ronde et en croissant) et deux groupes restreints contigus d’étoiles, indice de la représentation de deux pléiades situées dans la constellation du Taureau. Les astronomes supposent que ce disque est un « pense-bête », car la position respective des deux pléiades par rapport à la Lune ne se réalise qu’une fois dans l’année. La pléiade située en dessous du croissant de Lune indiquerait le commencement des semailles (le 10 mars de chaque année) et celle située en dessous de la pleine Lune la fin des moissons (le 17 octobre de chaque année).


Le disque de Nebra
L’astronomie chaldéenne
Elle apparaît au I er millénaire avant notre ère. Seront alors relevés de façon plus détaillée, à une fréquence plus élevée, tous les événements célestes (liés à la Lune, au Soleil, aux étoiles, aux constellations, aux éclipses lunaire et solaire...).
L’étude de cette imposante masse de données permet aux astronomes chaldéens d’élaborer des documents d’une très grande importance. Citons : la durée d’une journée déterminée dans l’année en cours, le déplacement de la Lune par rapport aux étoiles, un échéancier prévoyant les positions successives des cinq planètes connues, le jour et l’heure d’une éclipse lunaire ou solaire, la durée d’un cycle séparant deux éclipses lunaires (dix-huit ans), un calendrier annuel plus précis.
La plupart de ces documents n’ont pratiquement qu’un seul objectif : améliorer les prédictions astrologiques. Ainsi, ce sont les Chaldéens qui divisèrent leur zodiaque en douze décans, lesquels donnèrent naissance aux douze signes astrologiques actuels : Bélier, Taureau, Gémeaux, Scorpion...
L’astronomie chinoise
Une science primordiale
Durant plusieurs millénaires avant notre ère, les astronomes chinois ont été constamment encouragés dans leur démarche scientifique, aussi bien par leurs contemporains agriculteurs, qui pouvaient connaître, grâce à l’élaboration de calendriers de plus en plus précis, les meilleures dates d’ensemencement et de récolte, que par les empereurs des différentes dynasties, passionnés par ce qu’ils voyaient dans le ciel.
C’est pourquoi, en Chine, l’astronomie a toujours été une science primordiale ; mieux, elle constitue une philosophie qui s’est toujours appuyée sur une harmonie constante entre l’Homme, la Terre et le Ciel.
L’observation permanente de la voûte céleste a permis aux astronomes chinois d’accumuler une somme très importante de connaissances concernant : les positions et les mouvements des étoiles, la description des orbites des planètes proches de la Terre, la prédiction des éclipses lunaires et solaires, l’étude du mouvement des comètes (notamment l’observation du passage de la comète de Halley, détectée pour la première fois en 613 avant notre ère), l’élaboration de calendriers de plus en plus précis, la détermination des solstices d’été et d’hiver, l’affirmation que la Lune reflétait les rayons du Soleil, la possibilité de concevoir une astrologie convaincante, ce qui était peut-être l’objectif le plus important pour les Chinois de l’époque.
De plus, les astronomes chinois furent les seuls à étudier sérieusement, durant plus d’un millénaire, les deux phénomènes que sont les taches solaires et le vent solaire (qui influence la direction de la queue des comètes). L’existence de ces taches fut refusée par les astronomes occidentaux jusqu’au XVII e siècle, car pour eux, pour des raisons essentiellement religieuses, l’Univers était forcément parfait, et donc sans tache. Ces taches solaires ne pouvaient donc qu’être dues à des planètes qui passaient devant le Soleil ! Quant au vent solaire, il est exclusivement lié à l’étude des trajectoires des comètes, dont la queue a toujours une direction opposée à la position du Soleil. En étudiant la trajectoire d’une cinquantaine d’entre elles, les astronomes chinois ont conclu que ce phénomène était dû à des forces provenant du Soleil, tout comme leurs célèbres cerfs-volants pouvaient voler grâce à la force du vent. En effet, nous savons désormais que les particules formant la queue des comètes ont une dimension microscopique (elles sont donc très légères), et que la force du vent solaire, si faible soit-elle, les repousse en arrière quand une comète se dirige vers le Soleil.
Des moyens et des résultats limités
Soulignons que les astronomes chinois, tout comme les Mésopotamiens, bien que possédant une somme considérable de connaissances récoltées durant des millénaires, n’ont jamais pu développer, à l’aube de notre ère, une théorie globale concernant la structure de l’Univers. Comme ils ne maîtrisaient pas les outils mathématiques adéquats, cette étude est restée au stade de l’observation. En effet, ils ne surent utiliser que la géométrie plane, c’est-à-dire sans la possibilité d’utiliser une théorie des angles existant entre deux droites se coupant (fondement de la trigonométrie). Ils ne purent donc réfléchir dans le contexte d’un espace à trois dimensions, ce que les astronomes grecs et égyptiens ont très rapidement su faire. Ainsi, dans un triangle ou un tétraèdre (forme pyramidale) où chaque sommet peut représenter un objet céleste, les astronomes chinois ont exclusivement réfléchi en termes de rapports entre les longueurs des côtés reliant deux étoiles, sans s’occuper des angles existant entre ces derniers. Cet inconvénient constituera un handicap insurmontable pour comprendre certains aspects de la structure de l’Univers : les Chinois ne pouvaient pas construire de maquettes en trois dimensions améliorables progressivement en fonction de l’avancée de leurs observations astronomiques. L’ouverture des angles ne pouvant alors être qu’approximative, il était impossible à ces maquettes de refléter une réalité tridimensionnelle.
L’astronomie chinoise ne pouvant pas proposer de véritables théories fondamentales expliquant dans sa totalité la structure de l’Univers, elle n’a jamais pu progresser, contrairement à l’astronomie grecque puis européenne. Cela entraîna son déclin assez brutal à partir du XVI e siècle de notre ère.
En revanche, les astronomes chinois étaient excellents dans l’utilisation de l’algèbre au sens large (principalement dans l’utilisation des équations sous-tendues par la théorie des nombres). Cette qualité leur permit de calculer avec une très grande exactitude la position des astres et leur trajectoire céleste, entraînant des découvertes notables, notamment dans la conception de calendriers remarquables de précision.
Prépondérance des astronomes grecs
Nos connaissances actuelles sur la réalité de l’engouement de l’Homme pour l’astronomie jusqu’au milieu du III e millénaire précédant notre ère sont fragiles, et même sujettes à caution. En effet, il n’en existe guère de preuves manuscrites irréfutables (quelques papyrus égyptiens, majoritairement incomplets et datant approximativement de cette époque, sont l’exception). C’est pourquoi le Grec Anaximandre, qui consigna par écrit toutes ses recherches sur l’astronomie, a été intronisé premier astronome de l’humanité.
Des savants talentueux
À partir de son époque, la Grèce devient, après la Mésopotamie, le berceau de l’astronomie, grâce à une longue lignée de talentueux savants, à la fois astronomes, astrologues, mathématiciens, et bien souvent philosophes. De plus, contrairement aux astronomes mésopotamiens, les Grecs ont su construire les premiers modèles cosmologiques décrivant une possible structure globale de l’Univers, que Copernic ne remettra en question que plus de deux millénaires plus tard. En ce I er millénaire avant notre ère, les Grecs ont donc tenté de formuler une explication à la fois rationnelle et globale de l’Univers, même s’ils se trompèrent parfois gravement. Citons, par ordre chronologique, les savants grecs les plus connus de cette époque.
Anaximandre (610-547 avant notre ère) a été le premier à concevoir une théorie astronomique concernant l’Univers connu, à cette époque où la Terre, immobile, occupe le centre du monde. Autour d’elle tournoient, sur des cercles concentriques, d’abord les étoiles, puis la Lune, et enfin le Soleil. La dernière sphère, où se situent les étoiles immobiles, détermine la fin de l’Univers. Ces corps célestes, y compris la Terre, ont une forme plate, selon une hypothèse énoncée dès la période du Néolithique. Cette théorie est la première ébauche du premier modèle géocentrique (voir figure ci-dessous) qui perdurera plus de deux millénaires.


L’univers géocentrique d’Anaximandre
Thalès (625-547 avant notre ère) , mathématicien de formation et astronome, est surtout resté célèbre grâce à son théorème, mais aussi à la prédiction d’une éclipse de Soleil. Par ailleurs, il est le premier à distinguer les étoiles des planètes (du terme grec pour « corps errants ») : Lune, Jupiter, Saturne...
Durée d’une année et constellations
Eudoxe de Cnide (407-355 avant notre ère) , astronome, est connu pour sa théorie des sphères homocentriques (remplaçant les cercles d’Anaximandre). Leur centre commun est situé au milieu de l’Univers, c’està-dire de la Terre immobile, le Soleil et les autres planètes se situant sur d’autres sphères s’emboîtant les unes dans les autres. Par ailleurs, Eudoxe améliore le cadran solaire et peut déterminer avec une grande exactitude la durée d’une année (365 jours ¼). Astrologue, il a créé une correspondance tri-univoque entre les douze mois de l’année, les douze signes zodiacaux et les douze dieux officiels grecs. Ainsi, tout Grec était à la fois sous la protection d’un dieu et d’un signe astrologique. Par ailleurs, il est le premier à décrire une cinquantaine de constellations en s’inspirant des connaissances des prêtres égyptiens qui avaient euxmêmes repris, on l’a vu, le concept inventé par les Sumériens 2 000 ans avant notre ère.
Aristote (384-322 avant notre ère) , philosophe très réputé dont les différentes théories ont beaucoup influencé les intellectuels occidentaux jusqu’au XVI e siècle de notre ère. Durant plus d’un millénaire et demi, et notamment au Moyen Âge, il a exercé une énorme influence sur la fondation de l’islam et sur la pensée chrétienne, et par contrecoup sur toute la pensée scientifique européenne. En astronomie, Aristote croit en un Univers fini, hiérarchisé, constitué de deux parties distinctes : en dessous de la Lune se situe la Terre (le centre du monde, donc immobile), et au-delà de la Lune existent tous les autres astres qui, pour lui, ont une forme sphérique et se déplacent dans le contexte du système géocentrique d’Anaximandre (voir ci-dessus). Par ailleurs, en partant de l’idée que les atomes ne pourraient pas, en s’accrochant de façon aléatoire, créer des corps aux formes élégantes, symétriques et fonctionnelles, il émet l’hypothèse que notre Univers s’est initialement construit autour de quatre éléments à l’aspect continu, l’Eau, l’Air, le Feu et la Terre, pour se combiner ensuite à d’autres éléments (le Froid, le Sec, l’Humide...). Pour lui, tous les corps qui nous entourent s’élaborent naturellement grâce à un ensemble de combinaisons entre ces différents éléments.
Le Soleil au centre du monde, une Terre ronde
Aristarque de Samos (310-230 avant notre ère) . Mathématicien, il conçoit les premières bases de la trigonométrie en essayant de calculer les distances séparant la Terre du Soleil et de la Lune. Étant aussi astronome, il est le premier à penser que ce n’est pas la Terre qui occupe le centre du monde, mais le Soleil. Pour lui, cela implique que la Terre tourne autour du Soleil tout en tournant sur elle-même, et que les étoiles sont très éloignées de ce dernier. Ainsi, plus d’un millénaire avant Copernic, il a découvert, sans pouvoir le démontrer, le modèle héliocentrique. Hélas, ses hypothèses étant trop révolutionnaires pour l’époque (d’autant plus que la pensée d’Aristote était intouchable), elles restèrent sans écho.
Ératosthène (284-192 avant notre ère) , astronome et mathématicien. Inspiré par la vision d’un voilier qui apparaît peu à peu à l’horizon, il déclare que la Terre n’est pas plate, mais ronde. Pour cela, il démontre qu’au solstice d’été, lorsque le Soleil est au zénith, ses rayons pénètrent verticalement dans un puits très profond situé à Assouan (Sud de l’Égypte), tandis qu’au même moment, à Alexandrie, située sur le même méridien dans le Nord du pays, l’ombre d’un obélisque fait un angle de 7,12 degrés par rapport à la verticale. Ses calculs trigonométriques lui permettent de confirmer son intuition : la Terre a la forme d’un globe. Il estime même que sa circonférence est d’environ 40 000 km. Ératosthène, remarquable observateur, est aussi connu pour avoir rédigé une table d’éclipses et un catalogue recensant plus de 700 étoiles.
Hipparque (190-120 avant notre ère) , astronome, remarquable mathématicien (il est reconnu comme le véritable fondateur de la trigonométrie) – et bricoleur de génie. En effet, en s’inspirant d’instruments rudimentaires servant à calculer la valeur des angles, il crée l’astrolabe (du grec « preneur d’étoiles »). Cet instrument révolutionnaire pour l’époque permet, en fonction de l’heure locale, de connaître très aisément la position des étoiles en coordonnées angulaires (analogues aux notions actuelles de latitude et de longitude). Il sera utilisé par tous les astronomes jusqu’au XVII e siècle de notre ère.
Grâce à l’astrolabe, Hipparque effectue de nombreuses découvertes : observations de plusieurs dizaines d’étoiles nouvelles avec leurs coordonnées précises, prédiction des éclipses de Soleil, calcul de l’inclinaison de la Terre... Soulignons que cet instrument a permis la création de la machine d’Anticythère (découverte en 1901 dans une épave au large d’une île grecque de même nom), sorte de calculatrice à engrenages mécaniques qui a servi à déterminer avec précision la position de toutes les planètes connues à cette époque.
Ptolémée (170-100 avant notre ère) , dernier célèbre astronome et mathématicien grec avant notre ère, est le dépositaire de toutes les connaissances astronomiques et astrologiques de ses prédécesseurs. Il les détaillera dans son très célèbre ouvrage Almageste , qui servira de référence jusqu’à la révolution copernicienne du XVI e siècle. Il a également consolidé le système géocentrique d’Anaximandre et d’Eudoxe de Cnide. Par ailleurs, il a élaboré un catalogue à la fois astronomique et astrologique très complet d’une cinquantaine de constellations (concernant au total environ 1 000 étoiles), avec leur signification liée aux divinités de son époque. Soulignons qu’il s’est pour ce faire beaucoup inspiré des observations des astronomes chaldéens.
Durant dix-sept siècles, Ptolémée sera, avec Aristote, la référence absolue et la seule source d’inspiration de la pensée scientifique et philosophique des savants européens.
L’astronomie en panne durant 1 500 ans
L’Europe, au début de notre ère, est ravagée par les guerres : les Romains veulent absolument conquérir de nouveaux territoires sur les bords du Bassin méditerranéen. Ils se préoccupent donc beaucoup plus de leur expansion guerrière que de quelconques découvertes scientifiques : la recherche scientifique en Europe, et plus particulièrement l’astronomie, connaît un déclin rapide. En réalité, les sciences au sens large du terme n’intéressent guère les Romains : seule l’astrologie les passionne.
Ensuite, au IV e siècle, des hordes barbares envahissent par vagues successives les pays du Sud de l’Europe : Francs et Burgondes (venus du Nord de la Gaule), Huns (venus d’Asie), Wisigoths et Ostrogoths (venus de la Baltique et de la mer Noire). Ceux-ci n’ayant aucune culture scientifique, l’astronomie entre dans sa période la plus sombre, qui durera une grande partie du Moyen Âge (jusqu’au IX e siècle).

  • Accueil Accueil
  • Univers Univers
  • Ebooks Ebooks
  • Livres audio Livres audio
  • Presse Presse
  • BD BD
  • Documents Documents