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REPUBLIQUE DE CÔTE D’IVOIRE ECOLE NATIONALE DE STATISTIQUE ET D’ECONOMIE APPLIQ

REPUBLIQUE DE CÔTE D’IVOIRE ECOLE NATIONALE DE STATISTIQUE ET D’ECONOMIE APPLIQUEE S AISIE DE TEXTE EN LATEX Réalisé par : BOUITI BANZA Marc Olivier KONAN KONAN Josias SEKONGO Zodigui Mamadou 2021/2022 Supervisé par : Mme ABY Gwaldys Enseignante-chercheur à l’ENSEA Sommaire Chapitre I.................................................................................3 Brève histoire de l’astronomie.................................................3 I.1 Astronomie antique.......................................................3 I.2 Astronomie classique : de Copernic à 1900................13 I.3 Astronomie moderne (après 1900)..............................26 Chapitre I Brève histoire de l’astronomie J’ai rédigé ce texte principalement pour mon usage personnel, afin d’améliorer ma culture générale et de pouvoir mieux répondre aux questions du public lors de conférences ou interventions diverses. Je le mets en accès libre sur mon site internet car je pense que ce document peut vous permettre de faire un tour d’horizon des principales avancées de l’astronomie, jusqu’au milieu du XXème siècle (version du 6 février 2008). J’ai ajouté progressivement des rubriques au cours des années, en fonction de mes préoccupations du moment. J’ai utilisé mes notes personnelles et de nombreux (et souvent excellents) documents disponibles sur internet. Je vous remercie d’avance de me signaler les erreurs et inexactitudes que vous trouverez dans mon texte. I.3.1 Astronomie antique I.1.1 Les premiers pas de l’astronomie Depuis les temps les plus reculés, la vie des hommes a toujours été marquée par l’alternance des jours et des nuits, des saisons. Les premiers hommes étaient sûrement intrigués par les phénomènes célestes et étaient partagés entre peur et admiration pendant les éclipses du Soleil ou lors du passage de comètes brillantes La civilisation mésopotamienne est l’une des plus anciennes civilisations, qui a été prospère pendant près de trois mille ans et a montré un grand intérêt pour l’astronomie. Pour eux, la Terre est plate et surmontée par un hémisphère supérieur qui contient tous les corps célestes. Les astronomes babyloniens furent de grands observateurs et reportèrent méthodiquement les positions des astres, pendant plusieurs siècles. Ils nous ont ainsi légué des centaines de tables astronomiques très détaillées. Ils furent les premiers à utiliser les mathématiques pour calculer des éphémérides astronomiques. A l’aide de lois mathématiques simples, ils arrivèrent à prédire les positions futures du Soleil, de la Lune et des planètes. Ils utilisaient un calendrier lunaire et un système de numérotation en base 12. Ce sont les babyloniens qui sont à l’origine des douze signes du Zodiaque, qui correspondaient aux douze constellations parcourues à l’époque par le Soleil. La civilisation égyptienne est aussi l’une des plus anciennes, mais l’astronomie y occupa une place plus modeste. Les agriculteurs égyptiens avaient besoin de prévoir les phénomènes périodiques comme les saisons ou les crues du Nil. Ils adoptèrent un calendrier solaire et trouvèrent rapidement une durée de l’année de 365 jours, mais constatèrent ensuite une dérive des saisons. C’est ainsi qu’ils adoptèrent une durée de 365 jours un quart plusieurs siècles avant notre ère. Les égyptiens avaient aussi une notion très précise de la direction Nord-Sud, comme le montre l’alignement de pyramides construites plus de 2500 ans avant notre ère. Pour eux aussi, la Terre était plate et chaque jour le dieu solaire Râ traversait le ciel d’Est en Ouest. I.1.2 D’une terre mythique à une Terre plate Hésiode(VIIIè-VIIè siècle av. J.-C.) : représentation mythique avec une déesse Terre (Gaïa) qui occupe le bas de l’Univers. Thalès de Milet (625–547 av. J.-C.) fonde l’École milésienne qui réalise deux grandes avancées : - La première est la distinction entre le naturel et le surnaturel. Le Milésiens ne chassent pas le divin de la connaissance du monde, mais la Mythologie, en cherchant des causes naturelles aux phénomènes naturels. - La seconde est la méthode proposée pour cette recherche, qui est basée sur la discussion des arguments défendus. Admettre la discussion scientifique est une nécessité de l’avancée scientifique et une qualité de la rationalité. Ainsi Thalès affirme son indépendance vis à vis de la mythologie et ne fait plus intervenir de dieux pour supporter la Terre. Thalès accordait un rôle primordial à l’eau qu’il pensait être le principe permettant d’expliquer l’univers. Pour lui, la Terre est un disque plat posé sur l’eau. Les mouvements de l’eau sont à l’origine des tremblements de Terre. Une anecdote au sujet de Thalès : “Il observait les astres et comme il avait les yeux au ciel, il tomba dans un puits”. I.1.3 La Terre est une sphère Vers la même époque, Pythagore (570–480 av. J.-C.) attire à Crotone de nombreux philosophes et mathématiciens, et fonde ainsi l’École pythagoricienne. Pour eux, toutes les formes et les mouvements célestes doivent être parfaits, donc respectivement sphériques ou circulaires. Parménide (543–449 av. J.-C.) fut le premier à affirmer que la Terre est une sphère, et que la Lune était éclairée par le Soleil. Un siècle plus tard, Platon (426–346 av. J.-C.), disciple de Socrate et fondateur de l’Académie d’Athènes, aborde encore l’astronomie sous l’aspect philosophique : quels sont les mouvements circulaires et uniformes, centrés sur la Terre, qui peuvent rendre compte des mouvements célestes observés ? Car pour lui, par raison de symétrie, la Terre est une sphère qui est placée au centre de l’Univers. Exode de Cnide (406–355 av. J.C.), mathématicien et disciple de Platon, propose le premier modèle mathématique qui rend compte du mouvement des astres sur ces principes. Ce modèle, amélioré plus tard par Callipe, repose sur un ensemble de 7 sphères (une pour chaque corps céleste mobile) emboîtées les unes dans les autres, qui sont entraînées par le mouvement diurne de la sphère des étoiles “fixes”. Aristote de Stagire (384–322 av. J.-C.), est un disciple de Platon et peut-être le plus grand savant de l’Antiquité. Il est l’auteur d’une œuvre colossale, composée de plusieurs dizaines de volumes, qui concerne l’astronomie, la physique, la botanique et la médecine. Sa conception de l’Univers est basée sur trois principes fondamentaux : (1) La Terre est immobile au centre de l’Univers ; (2) Il y a une séparation absolue entre le monde terrestre, imparfait et changeant, et le monde céleste, parfait et éternel (la limite se situe au niveau de l’orbite de la Lune) ; 3 (3) Les seuls mouvements célestes possibles sont les mouvements circulaires uniformes. Dans son “Traité du ciel”, Aristote affirme ainsi qu’“il n’y a qu’une mer de l’Afrique aux Indes” et justifie la forme sphérique de la Terre par une série d’arguments : - L’ombre de la Terre pendant les éclipses de la Lune est toujours courbe ; - L’ombre du Soleil n’est pas la même lorsqu’on se déplace du Nord au Sud ; - Lorsqu’on voit arriver un bateau, on voit le mât avant la proue Aristote reprend le modèle d’Euxode, et rend assez bien compte du mouvement apparent des planètes avec un modèle de 55 sphères centrées sur la Terre, et emboitées les unes dans les autres. La dernière sphère étant toujours la “sphère des fixes”. Son modèle supposait ainsi que la distance des planètes à la Terre est constante, ce qui n’expliquait pas leurs variations d’éclat. C’était un problème réel, car dans le modèle d’Aristote, ces variations ne pouvaient pas être dues aux planètes elles-mêmes, puisqu’elles étaient parfaites et immuables. Pour Aristote, la Terre est immobile et faite des quatre éléments : eau, air, terre et feu. Le ciel est fait d’un cinquième élément (d’où le nom “quintessence”) : l’éther. Aristote pense avoir “démontré” l’immobilité de la Terre avec comme argument que si elle était en mouvement, nous devrions en ressentir directement les effets. Il semble qu’au IVème siècle avant notre ère, Héraclide du Pont (388–310 av. J.- C.) a proposé que la sphère des fixes était immobile et que la Terre tournait autour de son axe (mais les sources écrites sont incertaines). I.1.4 Mesure de la latitude Le gnomon fut le premier instrument utilisé en astronomie. C’est une simple tige verticale (style) plantée sur un plan horizontal qui permet de mesurer la hauteur et l’azimut du Soleil. Il constitue le plus simple des cadrans solaires et il est connu depuis la plus haute antiquité (Égyptiens, Chaldéens, Grecs, etc.). L’utilisation d’un gnomon permet de déterminer la latitude du lieu d’observation. Dans l’antiquité, la latitude était exprimée sous la forme d’une fraction, qui correspondait au rapport de la longueur de l’ombre du Soleil (lors du passage au méridien, à l’équinoxe) sur la hauteur du gnomon. FIG 1 - Mesure de la latitude avec un gnomon, lors d'un équinoxe I.1.5 La Terre tourne autour du Soleil Aristarque de Samos (310–230 av. J.-C.) fut l’un des premiers à estimer (avec une remarquable précision) la distance Terre-Lune. Il proposa une méthode astucieuse 4 pour calculer la distance Terre-Soleil, mais la faible précision de ses mesures conduisit à une sous-estimation par un facteur 20. Il est crédité par une phrase d’un manuscrit d’Archimède pour avoir proposé un système héliocentrique du monde, dont nous ne connaissons que très peu de détails. La seule trace écrite est cet extrait de la préface du traité “Le sablier” d’Archimède : “Vous n’êtes pas sans savoir que par l’Univers, la plupart des Astronomes signifient une sphère ayant son centre au centre de la Terre (...). Toutefois, Aristarque de Samos a publié certains écrits sur uploads/Geographie/ document-final-word.pdf