Astronomie

 Ne doit pas être confondu avec Astrologie.
Nébuleuse M17 : photographie prise par le télescope Hubble.

L’astronomie est la science de l’ observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, ainsi que leurs propriétés physiques et chimiques. Avec plus de 5 000 ans d’histoire [1], les origines de l’astronomie remontent au-delà de l’ Antiquité dans les pratiques religieuses préhistoriques. L’astronomie est l’une des rares sciences où les amateurs jouent encore un rôle actif. Elle est pratiquée à titre de loisir par un large public d’ astronomes amateurs.

Histoire

Sur tous les continents et depuis la haute antiquité, l'observation du ciel a une grande importance ( Codex Duran).
Article détaillé : Histoire de l'astronomie.

L'astronomie est considérée comme la plus ancienne des sciences [1]. L' archéologie révèle en effet que certaines civilisations disparues de l' Âge du bronze, et peut-être du Néolithique, avaient déjà des connaissances en astronomie. Elles avaient compris le caractère périodique des équinoxes et sans doute leur relation avec le cycle des saisons, elles savaient également reconnaître certaines constellations. L'astronomie moderne doit son développement à celui des mathématiques depuis l' antiquité grecque et à l'invention d'instruments d'observation à la fin du Moyen Âge. Si l'astronomie 'est pratiquée pendant plusieurs siècles parallèlement à l' astrologie, le siècle des Lumières et la redécouverte de la pensée grecque a vu naître la distinction entre la raison et la foi, si bien que l'astrologie n'est plus pratiquée par les astronomes.

Antiquité

Dans la Haute Antiquité

À ses débuts, l'astronomie consiste simplement en l'observation et en la prédiction du mouvement des objets célestes visibles à l'œil nu. Ces différentes civilisations ont légué de nombreux apports et découvertes.

  • Préalables :
    • Inutile de préciser que toutes les observations se faisaient à l'œil nu puisque les anciens étaient aidés dans cette tâche par l'absence de pollution industrielle et surtout lumineuse. C'est pour cette raison que la plupart des observations à l'antique seraient impossibles aujourd'hui. Les dessins de la Grotte de Lascaux sont en étude, on a pensé que les dessins servaient d'emplacements de constellations.
    • Il faut avoir à l'esprit que ces observations, parfois relativement simples en apparence (simple dessin de quatre ou cinq astres), supposent déjà une haute avancée dans la civilisation, à savoir l’existence d’un ensemble regroupant au minimum : une écriture ou tout au moins de son ébauche, (une proto-écriture regroupant conjointement un ensemble de signes représentant les principaux objets et évènements) et un «  système » comprenant une cosmogonie, une cosmologie, une carte du ciel connu sans oublier un calendrier (parfois très développé) et un observatoire, celui-ci souvent rudimentaire. Sans ces préalables, il ne saurait exister d’ observation astronomique enregistrable.
    • Durant des millénaires, l'astronomie fut couramment associée à l' astrologie, qui en était d'ailleurs souvent le primum movens. Le divorce n'interviendra qu'au siècle des Lumières pour se perpétuer de nos jours.
  • Les systèmes les mieux connus sinon les plus développés sont :
Stonehenge

En Mésopotamie, l'astronomie voit apparaître ses premiers fondements mathématiques. Le repérage des trajets des astres errants se fait d'abord sur trois voies parallèles à l' équateur. Puis, après les premières observations systématiques de la fin du IIe millénaire (vers -1200), les trajets du Soleil et de la Lune sont mieux connus. Vers le VIIIe siècle av. J.-C. apparaît la notion d' écliptique et plus tard encore une première forme de zodiaque à douze parties égales (dans le temps, pas encore dans l'espace). Vers le milieu du Ier millénaire on voit ainsi cohabiter un repérage en douze signes très pratiques pour les calculs de position des astres, et un repérage en constellations utilisé pour les interprétations de la divination astrale. On détermine seulement vers ce moment-là les périodes des cycles des planètes, apparaît aussi le découpage en 360° de l' écliptique. L'astronomie mésopotamienne est différenciée en général de l'astronomie grecque par son caractère arithmétique : contrairement à l'astronomie grecque, l'astronomie mésopotamienne est empirique. On ne cherche pas les causes des mouvements, on ne crée donc pas de modèles pour en rendre compte, les phénomènes ne sont pas perçus comme des apparences résultant d'un cosmos représentable géométriquement. Les astronomes mésopotamiens ont cependant le grand mérite d'avoir consigné soigneusement de nombreuses observations dès le VIIIe siècle au moins. Ces observations seront très utiles aux astronomes grecs.

Dans l’Antiquité classique et tardive

Article détaillé : Astronomie grecque.

Socrate considère l’astronomie comme futile [2], [3], au contraire de l’ Athènes antique : Les anciens Grecs, dont Ératosthène, Eudoxe de Cnide, Apollonios, Hipparque et Ptolémée, élaborent progressivement une théorie géocentrique très élaborée. Aristarque de Samos les bases d'une théorie héliocentrique. En ce qui concerne le Système solaire, grâce à la théorie des épicycles et à l'élaboration de tables fondées sur cette théorie, il fut possible, dès l'époque alexandrine, de calculer de manière assez précise les mouvements des astres, y compris les éclipses lunaires et solaires. Concernant l'astronomie stellaire, ils apportent d'importantes contributions, notamment la définition du système de magnitude. L’ Almageste de Ptolémée contient déjà une liste de quarante-huit constellations et 1 022 étoiles.

Moyen Âge

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

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

Haut Moyen Âge

Il faut signaler le rôle de Boèce comme fondateur dès le VIe siècle du quadrivium, qui inclut l' arithmétique, la géométrie, la musique et l'astronomie.

Après les invasions barbares, l'astronomie se développe relativement peu en Occident.

Elle est par contre florissante dans le monde musulman à partir du IXe siècle :

À la fin du Xe siècle, un grand observatoire est construit près de Téhéran par l'astronome perse al-Khujandi.

La philosophie ( Platon et Aristote) fait partie intégrante, avec l'ensemble des autres sciences ( médecine, géographie, mécanique, etc.) de ce grand mouvement de renaissance appelé âge d'or de la civilisation arabo-musulmane.

Article détaillé : Civilisation islamique.

Saint Bède le Vénérable au VIIIe siècle développa en Occident les arts libéraux ( trivium et quadrivium). Il établit les règles du comput pour le calcul des fêtes mobiles, et pour le calcul du temps, qui nécessitaient des éléments d'astronomie.

D'autres éléments furent introduits en Occident par l'intermédiaire de Gerbert d'Aurillac ( Sylvestre II) un peu avant l' an mille, avec la philosophie d' Aristote. Il est difficile de savoir exactement quels astronomes musulmans étaient connus de Gerbert d'Aurillac. Gerbert est important pour la compréhension du développement historique de l'ensemble du savoir occidental, qui incluait la philosophie.

Bas Moyen Âge

L'œuvre d' Al-Farghani est traduite en latin au XIIe siècle, en même temps que bien d'autres traités arabes et que la philosophie d' Aristote.

Article détaillé : Moyen Âge.

Dans le monde musulman, on peut citer :

On peut encore citer Al-Maghribi, Al-Sufi.

Époque moderne

Dessin d'un astronome chinois en 1675.

Pendant la Renaissance, Copernic propose un modèle héliocentrique du Système solaire ayant de nombreux points communs avec la thèse de Nasir ad-Din at-Tusi, avec le De revolutionibus publié en 1543 après sa mort.

Près d'un siècle plus tard, cette idée est défendue, étendue et corrigée par Galilée et Kepler. Galilée imagine une lunette astronomique, en s'inspirant des travaux du hollandais Hans Lippershey (dont la lunette ne grossissait que trois fois et déformait les objets), pour améliorer ses observations. S'appuyant sur des relevés d'observation très précis faits par le grand astronome Tycho Brahe, Kepler est le premier à imaginer un système de lois régissant les détails du mouvement des planètes autour du Soleil, mais n'est pas capable de formuler une théorie allant au-delà de la simple description présentée dans ses lois.

C'est Isaac Newton qui, en décrivant la gravitation par ses lois du mouvement permet finalement de donner une explication théorique au mouvement des planètes. Il invente aussi le télescope réflecteur, qui améliore les observations.

Le passage du modèle géocentrique de Ptolémée au modèle héliocentrique avec Copernic / Galilée / Newton est décrit par le philosophe des sciences Thomas Samuel Kuhn comme une révolution scientifique [4].

Époque contemporaine

On découvre que les étoiles sont des objets très lointains : l' étoile la plus proche du Système solaire, Proxima du Centaure, est à plus de quatre années-lumière.

Avec l'introduction de la spectroscopie, on montre qu'elles sont similaires au soleil, mais dans une grande gamme de température, de masse et de taille. L'existence de notre Galaxie, en tant qu'ensemble distinct d'étoiles, n'est prouvée qu'au début du XXe siècle du fait de l'existence d'autres galaxies.

Peu après, on découvre l' expansion de l'univers, conséquence de la loi de Hubble, établissant une relation entre la vitesse d'éloignement des autres galaxies par rapport au Système solaire et leur distance.

La cosmologie fait de grands progrès durant le XXe siècle, notamment avec la théorie du Big Bang, largement supportée par l'astronomie et la physique, comme le rayonnement thermique cosmologique (ou rayonnement fossile), et les différentes théories de nucléosynthèse expliquant l'abondance des éléments chimiques et de leurs isotopes.

Dans les dernières décennies du XXe siècle, l'apparition des radiotélescopes, de la radioastronomie, et des moyens de traitement informatique, autorise de nouveaux types d' expérimentations sur les corps célestes éloignés, par analyse spectroscopique des raies d'émission émises par les atomes et leurs différents isotopes lors des sauts quantiques, et transmis à travers l' espace par les ondes électromagnétiques.

L' UNESCO décrète 2009 comme étant l' Année mondiale de l'astronomie.