Loption Astronomie du Lyce de garons de Luxembourg prsente

1
Loption Astronomie du Lycée de garçons de
Luxembourgprésente
Dans le cadre des ASTRONOMY DAYS
Quelques scientifiques qui ont marqué lévolution
de la vision du monde
2
Lastronomie grecque
Introduction Cest dans la Grèce antique que
lastronomie devint une véritable science, avec
la formulation des premières lois physiques
régissant lUnivers, désormais considéré comme un
système. Durant sept cents ans, les philosophes
grecs cherchèrent les réponses à plusieurs
questions fondamentales posées par lastronomie.
Ils croyaient certes encore à lexistence dun
plan divin et formulèrent détranges idées 
Héraclite suggéra que les étoiles et le Soleil
étaient allumés comme des lanternes. Aristote
définit les planètes comme des corps immuables se
mouvant sur des orbites circulaires autour de la
Terre, elle-même placée au centre de
lUnivers. Seuls quelques penseurs de
lAntiquité, tel que Aristarque de Samos, osèrent
placer le Soleil au centre de lUnivers, mais ces
idées neurent guère décho.
3
Lastronomie grecque
Thalès de Milet (625-547 av. J.-C.) Thalès de
Milet appelé communément Thalès, était un
philosophe présocratique ionien né à Milet vers
l'an 625 et mort vers l'an 547 av. J.-C. Il est
tenu pour le premier philosophe, scientifique et
mathématicien grec, et le premier il aurait reçu
le nom de sage. Il commença pourtant sa vie comme
simple commerçant puis s'orienta vers une
carrière politique et économique. Il s'embarqua
un jour vers Naucratis (Égypte actuelle), ville
reconnue pour sa culture scientifique. Il y
étudia les mathématiques, particulièrement la
géométrie où il fit déjà quelques
découvertes. Son intérêt pour l'astronomie le
poussa à faire de nombreuses observations sur les
constellations. Il aurait été le premier à noter
le voyage du Soleil entre les deux Tropiques. Il
établit aussi que certaines étoiles n'étaient pas
toutes fixes par rapport aux autres et il les
baptisa  Planètes , ce qui signifie corps
errant. On dit même qu'il parvint à en
répertorier les éphémérides. Il fut aussi le
premier à constater que l'année ne comptait pas
365 jours, mais 365 et un quart. On rapporte
qu'il prédit l'éclipse de soleil de 585 av. J.-C.
À cette époque, la prédiction des éclipses
lunaires était relativement connue puisqu'elles
se répètent sur un cycle de dix-neuf ans. Thalès
n'avait pas les connaissances requises pour faire
la prévision d'une éclipse solaire. Il a repris
les conceptions astronomiques des Babyloniens
la Terre est une espèce d'assiette flottant sur
l'eau de l'Océan qui l'entoure. Le ciel est une
voûte et les astres sont des godets de feu fixés
sur cette voûte. La nouveauté consistait à
expliquer les phases de la Lune par des lois
mécaniques le godet de feu qu'est la Lune
pivote progressivement sur son axe de telle sorte
qu'il montre aux hommes les aspects que la Lune
peut prendre dans son évolution mensuelle.
4
Lastronomie grecque
Pythagore de Samos (580 490 av.
J.C.) Pythagore de Samos. né vers 580 et mort
vers 490 av. J.-C., était un mathématicien,
philosophe et astronome de la Grèce antique.. Il
fonda une école qui ne tarda pas à prendre une
ampleur telle qu'elle attirait un nombre
considérable de disciples. Ils formèrent alors
autour du maître une confraternité dont le but
était d'abord mystique puis politique. Pythagore
était à l'origine de la gamme musicale et lui a
donné son nom. Il introduisit la philosophie en
Grèce, et inventa ce mot. Il aurait également
introduit les mesures et les poids. Pythagore
étudia les sciences mathématiques qu'il a appris
des Égyptiens, des Chaldéens (astronomie) et des
Phéniciens (nombres et calculs arithmétiques).
Pythagore est resté célèbre pour avoir démontré
une relation dans le triangle rectangle, le
fameux théorème de Pythagore Le carré de
l'hypoténuse est égale à la somme des carrés des
cotés de l'angle droit. Mais Pythagore était
aussi astronome. Il estimait que la Terre ne
peut avoir qu'une forme parfaite, celle de la
sphère, et quelle tourne sur elle-même autour
dun feu central (caché de la Terre par
lAntiterre). Pour lui, le Soleil lui-aussi
tourne autour du feu central, qui léclaire. Son
influence a été très grande. Pythagore fut une
figure centrale pendant la période transitoire
entre le monde Antique et le monde Classique.
5
Lastronomie grecque
Aristote (384-322 av. J.-C) Aristote est un
philosophe grec qui naquit à Stagire (actuelle
Stavros) en Macédoine (doù le surnom de
 Stagirite ), en 384 av. J.-C., et mourut à
Chalcis, en Eubée, en 322 av J.-C. Il rentre à
lAcadémie de Platon à lâge de 18 ans et y est
remarqué notamment pour son intelligence. Platon
lui donne même le droit d'enseigner. Il y rédige
de nombreux récits. À la mort de son protecteur,
il rentre en Macédoine et devient le précepteur
dAlexandre le Grand. Le développement de
l'astronomie fut marqué par Aristote. Il s'appuya
sur les conclusions de Platon, selon lesquelles
le monde devait avoir une forme sphérique et le
mouvement de tout corps céleste devait être
circulaire et uniforme, c'est-à-dire à vitesse
constante. Dans le système d'Aristote, la Terre
était immobile au centre du monde et entourée
d'une succession de sphères cristallines. Le
problème du modèle de Pythagore résidait dans le
fait que chaque planète était associée à une
seule sphère. Aristote surmonta ce problème en
créant un système plus complexe contenant 55
sphères emboîtées les unes dans les autres.
Chaque planète était alors associée à un groupe
de sphères dont les mouvements s'influençaient
mutuellement. Le fait de combiner ainsi
différentes rotations permettait de donner à
chaque planète un mouvement complexe qui pouvait
être ajusté pour correspondre à celui que l'on
observait dans le ciel.
6
Lastronomie grecque
Aristarque de Samos (310230 av. J.-C.) On sait
peu de choses sur la vie d'Aristarque de Samos,
il était astronome et mathématicien. Il est
l'auteur du premier système héliocentrique,
système décrit dans son livre "Les Hypothèses"
cité par Archimède. La plupart des astronomes
appellent univers la sphère qui a pour centre le
centre de la Terre et dont le rayon va du centre
du Soleil au centre de la Terre. Aristarque a
publié d'autres hypothèses. Il admet parmi
d'autres principes que lUnivers est bien plus
grand qu'on ne le dit. Il émet l'hypothèse que le
Soleil est fixe, que c'est autour de lui que
tournent toutes les planètes, la Terre comprise,
et que l'orbite terrestre autour du Soleil est
infiniment petite comparée à la distance des
étoiles (supposées, à l'époque, être toutes à la
même distance de la Terre). Dix huit siècles
avant Copernic, Aristarque est donc l'auteur
d'une "théorie héliocentrique de l'Univers".

Cette théorie de héliocentrisme fut, hélas,
réjetée par Aristote, Eudoxe et Ptolémée
(géocentrisme), ce qui plongea le monde dans
lerreur pendant près de 2000 ans jusquà
Copernic et Galilée.
7
Lastronomie grecque
Ptolémée (90 168) Claudius Ptolemaeus
communément appelé Ptolémée est né vers 90 et
meurt vers 168. Il était un astronome et
astrologue grec qui vécut à Alexandrie
(aujourdhui en Égypte). Il est également lun
des précurseurs de la géographie. Son grand
mérite au niveau de lastronomie est d'avoir
tenté d'expliquer le mouvement apparent des
planètes. Certains historiens modernes mettent en
doute actuellement la sincérité même de Ptolémée
et lui reprochent d'avoir fabriqué de toutes
pièces de fausses observations pour appuyer et
prouver sa théorie des épicycles. Reprenant le
système des épicycles suggéré par Hipparque,
Ptolémée le généralisera  une planète tourne
selon un cercle appelé épicycle autour d'un
centre immatériel qui lui-même tourne autour de
la Terre selon une trajectoire circulaire nommée
"déférent". Claude Ptolémée est surtout connu
pour l'ouvrage en treize livres qui expose son
système du monde  la Grande Syntaxe ou, d'après
l'arabe, l'Almageste (le très grand). Dans ce
travail, il a proposé un modèle géocentrique du
système solaire, qui fut accepté comme modèle
dans les mondes occidentaux et arabes pendant
plus de mille trois cent ans, jusquà la
révolution copernicienne, au XVIe siècle.
LAlmageste contient également un catalogue
détoiles et une liste de quarante-huit
constellations, antérieure au système moderne de
constellations bien que ne couvrant pas toute la
sphère céleste. LEglise catholique romaine a
longtemps considéré lapproche géocentrique
dAristote et de Ptolémée comme doctrine,
empêchant ainsi toute évolution de la vision du
Monde durant près de 1500 ans.
8
Nicolas Copernic
Biographie 19.02.1473 naissance à Torun
(Pologne) Il fut à la fois chanoine, médecin et
un astronome polonais d'une origine polonaise et
allemande. 1496  Il se rend en Italie où il
étudie le droit canonique et la médecine à

l'université de Bologne,
puis l'astronomie dans les cours de Domenico
Maria Novara  Novara est un des premiers
scientifiques à remettre en cause le système
géocentrique de Ptolémée. L'intérêt de Copernic
pour la géographie et l'astronomie est encouragé
par son professeur. 9.03.1497 Les deux hommes
observent ensemble de nombreuses occultations,
éclipses de lune, ainsi que l'occultation de
l'étoile Aldébaran à Bologne. 1503  Il obtient
un doctorat en droit canon à Ferrare. 24.05.1543 
mort à Frombork.
9
Nicolas Copernic
La révolution  copernicienne  Avant Copernic,
la façon de voir le cosmos reposait sur la thèse
aristotélicienne que la Terre est le centre de
l'univers et que tout tourne autour d'elle 
 l'univers géocentrique . Ce traité deviendra
la vérité établie du géocentrisme jusqu'à la
Renaissance. Au XVIe siècle, on croit
fermement que la Terre est immobile, et la
théorie du géocentrisme est la règle universelle.
On accepte mal que la Terre soit mobile. Les
chercheurs et scientifiques du XVIe siècle
acceptent certains éléments de la théorie, en
revanche la base de l'héliocentrisme est rejetée.
Seulement une dizaine de chercheurs de son époque
lui accorde un appui. Les plus célèbres sont
Galilée, Léonard de Vinci (ses correspondances
privées en font état au travers de messages
codés) et l'astronome allemand Johannes Kepler.
10
Nicolas Copernic
Les influences Le système de Copernic repose sur
l'observation que la Terre tourne sur elle-même
et fait un tour sur son axe en une journée, ce
qui explique dans un premier temps le mouvement
diurne de la sphère céleste en un jour. Il
prétend également que la Terre fait le tour du
Soleil (héliocentrisme) en un an. Il affirme de
plus que les autres planètes font la même chose
que la Terre et qu'elles tournent toutes autour
du Soleil. Copernic avance également le fait que
la Terre oscille sur son axe tout comme une
toupie, ce qui explique la précession. Le nouveau
système proposé par Copernic a certains avantages
sur celui de ses prédécesseurs. Il explique,
entre autres, le mouvement journalier du Soleil
et des étoiles par la rotation terrestre. Le
mouvement du Soleil au cours de l'année est aussi
expliqué par le nouveau système. Il a également
l'avantage d'expliquer le mouvement rétrograde
des planètes externes (Mars, Jupiter, Saturne).
Sa théorie prend également en compte les planètes
internes, Vénus et Mercure, qui sont situées plus
près du Soleil que la Terre. Copernic avance
aussi une théorie sur l'ordre des planètes, leurs
distances et, par conséquent, la période de leur
révolution.
11
Galileo Galilei
Biographie
né en
1564, comme fils de musicien à Pise. études de
médecine à luniversité de Pise, mais, étant plus
attiré par les mathématiques, il la quitte sans
diplôme et se consacre à ce domaine scientifique.
1610  devient le  premier mathématicien de
létude de Pise et termine son ouvrage  le
Messager des étoiles. dès 1616  défend
officiellement les idées coperniciennes, réaction
de léglise, linterdiction de renoncer
officiellement au système géocentrique. 1624 
reçoit laval du pape pour lun de ses ouvrages
sur le système héliocentrique. 1632  est
convoqué au Saint-Office et jugé, il est forcé de
renoncer à ses théories défendant le système le
système héliocentrique (enfreignant
linterdiction de 1616). meurt le 8.1.1642 à
Florence.
12
Galileo Galilei
L uvre scientifique de Galilei construit le
compas réglé à calcul construit son propre
télescope en se référant à linvention du
Hollandais Lippershey (ayant lui le brevet du
télescope auprès du gouvernement hollandais) et
laméliore au cours du temps afin datteindre un
agrandissement de 30. En 1610, il achève son
uvre  le Messager des étoiles  dans lequel il
démontre  Que la Voie Lactée est
constituée détoiles Quil y a des
cratères, vallées et montagnes sur la Lune
(décrit le relief) Que Jupiter possède 4
satellites fin 1610  découvre que Vénus possède
des phases ressemblant à celles de la Lune. Il
soutient de plus en plus les idées de Copernic,
donc le système héliocentrique et prouve quil y
avait beaucoup plus à découvrir que lancien
système grec décrivait.
13
Galileo Galilei
Comment son oeuvre a-t-elle touché
lhumanité ? Avec son amélioration du
télescope, Galilée permet aux futurs
scientifiques de nouvelles conditions de travail
et ainsi de meilleurs résultats de recherche.
Avec ce nouvel outil, il a développé des
méthodes pour observer les étoiles qui ont servi
de base à beaucoup de scientifiques permettant
beaucoup de découvertes plus profondes dans
lespace. Pour lui, le doute nest plus
présent  Venus tourne bien autour du soleil, et
elle se déplace par rapport à la Terre. Cette
découverte renforce ses convictions
héliocentriques et coperniciennes. Mais le mal
était fait, et en février 1616, la théorie
héliocentrique dans laquelle le soleil est le
centre du monde immobile et la terre tourne
autour est jugée comme étant une hérésie. Le mois
suivant, louvrage de Copernic est mis à lindex
et Galilée est vivement incité à contredire l
église.. Toutefois, cest bien grâce à Galilée,
puis à Kepler et à Newton, que la théorie
copernicienne a réussi à simposer.
14
Isaac Newton
Biographie 1642 Naissance d'Isaac NEWTON à
Woolsthorpe Manor, Angleterre 1661 Passionné de
sciences, il entre au Trinity College de
l'université de Cambridge, dont il deviendra
membre associé en 1667. 1665 il interrompt ses
études et se retire 2 ans à Woolsthorpe où il
élabore sa célèbre théorie de la
gravitation. 1669 Il devient professeur de
mathématiques au Trinity College (jusqu'en
1695). 1671 Il invente le premier télescope à
réflexion. 1687  Parution de Philosophiae
Naturalis Principia Mathematica, ouvrage dans
lequel il développe la théorie de la gravitation
universelle. 1703 Isaac Newton devient le
président de la Royal Society de Londres
(Académie des Sciences) 1727  Mort d'Isaac
Newton à Londres
15
Isaac Newton
Son uvre scientifique Dans son traité
Philosophia Naturalis Principia Mathematica, en
1686, il fonde les concepts de la mécanique dite
newtonienne en son honneur. Le mouvement des
planètes est non seulement décrit, mais expliqué
(loi de la gravitation universelle). Cet ouvrage
contient les lois du mouvement de Newton qui
formèrent le fondement de la mécanique classique
ainsi que la loi de l'attraction universelle. À
partir de ces lois, Newton a déduit aussi les
lois de Kepler du mouvement des planètes que ce
dernier avait établies empiriquement.
Loi de la gravitation selon Newton (Attraction
universelle) Deux corps exercent lun sur lautre
des forces dattractions directement opposées,
dirigées selon la droite les reliant, de valeurs
proportionnelles à leurs masses et inversement
proportionnelles au carré de leur
distance.             G   constante de
gravitation 6,6710-11 S.I mA  masse du
premier corps (du Soleil p. ex.) en kg mB masse
du deuxième corps (de la Terre p. ex.) en kg r 
distance entre les 2 objets en mètres (p. ex 
Terre - Soleil 1,51011 m. F   force
dattraction en N (newton)
16
Isaac Newton
Que dit la loi de la gravitation universelle ?
Newton formule l'hypothèse audacieuse selon
laquelle la Lune tombe sur la Terre de la même
manière qu'un objet (une pomme par exemple...)
tombe sur le sol. Mais en raison de sa vitesse
initiale, la Lune décrit une trajectoire
curviligne. Chute verticale et mouvement orbital
sont donc des mouvements de même nature. Puis
Newton étend cette hypothèse à tout corps céleste
en orbite et aboutit à la loi suivante Deux
corps quelconques s'attirent selon une force
proportionnelle au produit de leur masse et
inversement proportionnelle au carré de la
distance qui les sépare. En combinant cette
loi et ses lois du mouvement, il peut alors
retrouver par le calcul les trois lois
képlériennes régissant le mouvement des planètes
autour du Soleil. Newton achève ainsi d'abolir la
frontière aristotélicienne entre phénomènes
terrestres et célestes. Sa loi de la gravitation
devint universelle à double titre. D'abord parce
qu'elle s'applique à tous les corps. Ensuite
parce que la notion de force attractive est
adoptée comme hypothèse de principe dans toute la
physique du XVIIIe siècle. Son domaine
d'application déborde alors largement le champ de
la mécanique céleste. Cohésion de la matière,
interactions physico-chimiques, propagation de la
lumière, etc., tous ces phénomènes doivent
pouvoir s'expliquer selon Newton et ses
successeurs en termes de forces attractives
physiquement analogues à la gravitation et tout
aussi mathématiquement explicables. Ce n'est
qu'avec la mise en évidence de la nature
spécifique des forces électriques et magnétiques
à la fin du XVIIIe siècle, puis des interactions
au sein du noyau de l'atome au XXe siècle que la
gravitation perdra ce caractère universel en ne
devenant que l'une des forces fondamentales de
l'Univers.
17
Albert Einstein
Brève biographie 1879  Albert Einstein est né
le 14 mars à Ulm 1896  Il entre à l'ETH
(Eidgenössische Technische Hochschule) de
Zurich 1900  Début dun temps de précarité pour
Einstein qui postulera à de nombreux postes sans
être accepté 1902  Il est embauché à l'Office
des brevets de Berne, ce qui lui permet de vivre
correctement tout en travaillant ses théories
d'arrache-pied 1909  Il devient assistant de
professeur à luniversité de Zurich 1911  Il
obtient le poste de professeur à luniversité de
Prague 1912  Il devient professeur à
lETH 1913  Il est nommé à l'Académie des
sciences de Prusse à Berlin 1920  La situation
s'assombrit en Allemagne. On le traîne dans la
boue comme juif et pacifiste 1928  Il est nommé
président de la Ligue des Droits de l'Homme
1933  Il voit sa vie menacée et immigre aux
Etats-Unis  où il travaille en tant que
professeur à luniversité de Princeton 1955
Einstein meurt le 18 avril
18
Albert Einstein
uvre scientifique 1905 est l'année miracle pour
Einstein, celle où il donne plus qu'un coup de
pouce à la science en publiant quatre articles
dans la revue Annalen der Physik. Le premier
article, publié en mars, expose un point de vue
révolutionnaire sur la nature corpusculaire de la
lumière, par l'étude de l'effet
photoélectrique. Deux mois plus tard, en mai,
Einstein fait publier un second article sur le
mouvement brownien. Le troisième article, publié
en juin, est encore plus important. Cet article
amène à deux conclusions  l'éther n'existe pas,
et le temps et l'espace sont relatifs. Le dernier
article, publié en septembre, est un résultat de
la toute nouvelle théorie de la relativité
restreinte, qui sera d'une importance capitale
pour un nombre de champs d'études insoupçonnés
alors  physique nucléaire, mécanique céleste,
jusqu'aux armes et centrales nucléaires.
19
Albert Einstein
uvre scientifique (suite) THÉORIE DE LA
RELATIVITÉ GÉNÉRALE (1905 - 1916) Il énonça le
principe d'équivalence le champ de gravitation
est équivalent à l'accélération dans un
ascenseur, on ne peut pas dire si la force qui
s'exerce sur nous est due à la gravitation ou à
une accélération constante de l'ascenseur. Les
interactions entre les corps, attribuées
jusque-là à la force gravitationnelle, sont
expliquées comme étant dues à l'influence des
corps sur la géométrie de l'espace-temps Espace
à quatre dimensions         trois dimensions
de l'espace classique (euclidien) et         le
temps comme quatrième dimensionEinstein
explique les variations inexpliquées des orbites
des planètes Il prédit la courbure de la lumière
à proximité des étoiles comme le Soleil (éclipse
de 1919)
20
Albert Einstein
Comment Einstein a-t-il contribué à faire changer
la vision du monde ? Dans sa théorie de la
relativité générale, Albert Einstein explique les
phénomènes d'inertie et de gravitation en se
servant d'un modèle géométrique constitué par un
milieu continu à quatre dimensions, siège de tous
les phénomènes l'espace-temps. Pour mieux
comprendre cette théorie sans faire appel aux
équations mathématiques qui la définissent, il
faut utiliser une analogie avec un filet de
pêche géant. Si l'on tend ce filet entre quatre
poteaux de manière à le rendre quasiment
horizontal, et qu'ensuite on dépose un objet
dessus, on observe que le filet se déforme. Il en
est de même pour l' espace-temps au voisinage
d'une planète ou d'une étoile, il se déforme -on
dit qu'il se courbe- en formant une dépression
gigantesque d'autant plus importante que le corps
est lourd. Pour Einstein, c'est cette courbure
qui est à l'origine de la gravité. On a donc une
distorsion de l'espace-temps. Mais est-ce-que
cela voudrait dire que l'espace et le temps ne
sont pas les même partout ? En fait, oui, et
c'est même une conséquence directe de la
relativité temps, masses, longueurs varient en
fonction de notre vitesse propre et de notre
accélération.
21
Loption ASTRONOMIE
Ont participé Benoît Descoups (2A)Valentino
Nardella (2A)Rafael Schmitt (2A)David Velazquez
(2A)Pit Alberty (2B)Lynn Blau (2B)Martin
Heinrichs (2B)Muriel Moes (2C)Philippe Molitor
(2B)Jillian OConnell (2B)Yves Reuland
(2B)Andy Langers (2C)Philippe Lentz
(2C)Raphaëlle Schmit (2C)Charles Victor
(2C)Catherine Wirtz (2D)