histoire de l’astronomie

ASTRONOMIE
HISTOIRE DES SCIENCES

L’astronomie a pour objet l’observation des objets célestes, leur mouvement, leur influence sur la vie terrestre, la structure de l’univers.
Ses origines remontent à la préhistoire où des civilisations semblent avoir compris les phénomènes des saisons ou des équinoxes . Des indices archéologiques comme le Cercle de Goseck (plus ancien observatoire solaire connu), des peintures rupestres où on croit reconnaître une cartographie stellaire (grotte de Lascaux par exemple), des alignements de mégalithes comme ceux de Stonehenge semblent l’attester ; l’étude de ce type de vestiges, dont l’interprétation est controversée, fait l’objet de l’archéoastronomie.
Au fil du temps, les observations ont été interprétées à l’aide de systèmes et de modèles. L’astronomie s’est diversifiée de l’astrométrie antique à la mécanique céleste de Newton et à l’astrophysique contemporaine.
Dans l’antiquité, l’observation du ciel est fortement liée à la mythologie et aux religions.
De très anciennes civilisations ont su décrire des éclipses de Soleil ou de Lune d’une part, établir des calendriers et prévoir certains phénomènes périodiques d’autre part. En témoignent notamment des tablettes cunéiformes de la civilisation babylonienne , des représentations du ciel étoilé dans les pyramides égyptiennes.
En Grèce, astronomie et philosophie sont très liées et les astronomes s’intéressent à une explication théorique des phénomènes. Au modèle représentant une Terre plate surmontée d’un Univers hémisphérique, se substitue le modèle géocentrique (Anaximandre ), avec une Terre sphérique (Pythagore , Parménide) autour de laquelle les astres décrivent des mouvements circulaires. Eratosthène mesure le diamètre terrestre , Aristarque de Samos propose une méthode pour rapporter la distance Terre-Soleil à la distance Terre-Lune (méthode correcte, résultat faux du fait des mesures d’angles). Des théories sont élaborées pour rapprocher la théorie des orbites circulaires des observations (théorie des épicycles , Hipparque ). Malgré quelques autres théories (héliocentrisme pour Aristarque de Samos , rotation de la Terre autour d’elle-même pour Héraclide du Pont ), les travaux des Grecs aboutirent, au 2e siècle après J.C. à la représentation de Ptolémée dans l’Almageste , modèle qui fera autorité en Occident pendant plus d’un millénaire.
Au Moyen Âge, l’astronomie était enseignée et servait à placer les fêtes religieuses.
Depuis les temps les plus reculés, elle se développait aussi dans d’autres parties du monde, en Chine, en Inde, dans les civilisations amérindiennes.
Avec les conquêtes islamiques, les échanges culturels se multiplient entre l’Europe et la civilisation arabe, qui amènent le perfectionnement d’instruments comme l’astrolabe ou la construction d’observatoires. L’astronomie prend un nouvel essor grâce à des observations plus précises.
C’est au 16e siècle qu’un important tournant est pris avec les travaux de Copernic qui remettent en cause le modèle géocentrique, remise en cause confortée par les observations de Tycho Brahé , et les travaux de Kepler et Galilée au 17e siècle. L’invention de la lunette astronomique est un apport décisif pour les travaux de Galilée et, après lui, Huygens et Cassini qui découvrirent de nouveaux astres. Enfin Newton met au point le télescope et découvre les lois de la gravitation, qui permettent de retrouver par le calcul les lois de Kepler . Le modèle héliocentrique a définitivement supplanté le modèle géocentrique. Les instruments de plus en plus perfectionnés permettent des observations et des interprétations précises, on découvre de nouveaux astres. En 1846, la planète Neptune est découverte par Johann Galle selon les indications qui avait été calculées par Urbain le Verrier.
Le fait que le Soleil soit une étoile parmi d’autres, et en mouvement dans la Voie Lactée, ouvre de nouvelles voies à la recherche astronomique, comme à la philosophie.
Au 19e siècle, l’invention du spectroscope permet l’étude des raies d’absorption de la lumière solaire, et ouvre la voie de l’astrophysique. L’invention de la photographie permet une autre forme d’observation, objective et prolongée (première photographie de la Lune en 1840). Les étoiles sont répertoriées selon leur spectre lumineux. Le spectrographe permet aussi l’étude des éléments chimiques, et la découverte de l’hélium (Joseph Lockyer).
La loi du rayonnement du corps noir (1900, Max Planck) prouve l’augmentation de l’entropie de l’Univers et annonce la théorie des quanta. Johannes Franz Hartmannn apporte la preuve de l’existence d’un milieu interstellaire.
La théorie de la relativité d’Albert Einstein jette les bases de l’astrophysique moderne en donnant une explication théorique à la fusion nucléaire comme source d’énergie des étoiles (Arthur Eddington, 1920). Edwin Hubble fait l’hypothèse de l’expansion de l’Univers (1929), hypothèse généralement admise aujourd’hui.
Aujourd’hui l’exploration du cosmos depuis le sol s’appuie sur de très grands interféromètres à optique active ainsi que, depuis les dernières décennies du 20e siècle, sur des vols spatiaux.
L’interférométrie exploite des interférences intervenant entre des ondes cohérentes entre elles. Cette méthode a pour avantage de permettre une résolution équivalente à celle d’un télescope dont le diamètre serait l’écart entre les instruments utilisés. Elle a été développée par l’astronome français Antoine Labeyrie à partir des années 1970.
Placés hors de l’atmosphère, les télescopes spatiaux ne sont pas soumis aux perturbations qu’elle engendre : poussière, opacité à certaines longueurs d’onde, turbulences thermiques. non plus qu’aux lumières parasites dues à l’homme ; ces avantages accroissent leur résolution, leur précision et leur donnent aussi la possibilité d’obtenir des images variées d’un même objet, par exemple dans le spectre visible, en même temps que dans l’infrarouge ou l’ultraviolet lointains. Le premier télescope en orbite, baptisé Uhuru (liberté en swahili) a été lancé du Kénya par la NASA en1970. Le télescope Hubble, fruit d’un travail de recherche développé par la NASA et l’Agence spatiale européenne est en orbite depuis 1990.
L’astronomie fournit ainsi des informations nouvelles sur les planètes du système solaire d’une part, et conduit d’autre part des investigations sur des objets très éloignés ou faiblement lumineux. La découverte d’exoplanètes est un des progrès notables de l’astronomie du 20e siècle.
Les techniques modernes d’observation ont apporté une amélioration considérables des catalogues astrométriques. Les catalogues Hipparcos et Tycho, résultant de la mission spatiale astrométrique Hipparcos (de l’Agence spatiale européenne), contiennent des données astrométriques et photométriques extrêmement précises sur un très grand nombre d’étoiles (2,5 millions pour Tycho-2).
Les observations en infrarouge très lointain, l’astronomie X ou Gamma permettent notamment de remonter jusqu’à 300 000 années après le Big bang ; la découverte et l’observation d’objets de faible luminosité, objets très lointains ou exoplanètes, comme l’observation de l’explosion de supernovæ ou la naissance de jeunes étoiles, tout cela a considérablement bouleversé les connaissances.

L’astronomie comporte maintenant plusieurs branches selon les sujets étudiés (astronomie solaire, astronomie stellaire, cosmologie , etc.), selon les types d’observation (radioastronomie, astronomie optique, astronomie des rayons X, etc.). Elle est également en liaison avec d’autres disciplines : l’astrobiologie (ou exobiologie) étudie les facteurs et les processus pouvant amener à l’apparition de la vie, l’astrochimie est l’étude des éléments chimiques trouvés dans l’espace, l’archéoastronomie étudie les observations astronomiques anciennes et tente d’interpréter les liens, lorsqu’ils peuvent exister, entre l’astronomie et des constructions anciennes (mégalithes, géoglyphes).