Les observations de Galilée
Lorsqu'en janvier 1610, il braqua pour la première fois sa lunette en direction du ciel, Galileo Galilei dit Galilée (1564-1642) fit des découvertes extraordinaires, qui, parallèlement à celles de Kepler, venaient invalider le système de Ptolémée. Il découvrit tout d'abord que Jupiter possède des satellites : Io, Europe, Ganymède et Callisto. Tous les astres ne tournent donc pas autour de la Terre, contrairement à ce qu'avaient affirmé, en leur temps, Platon et Aristote. Une planète peut par ailleurs se déplacer le long de son orbite tout en gardant ses satellites. La Lune en particulier pouvait par conséquent fort bien décrire une trajectoire circulaire centrée sur la Terre, elle-mème en rotation autour du Soleil, sans pour autant que notre satellite aille se perdre dans l'espace. L'un des principaux arguments anti-coperniciens tombait. En observant par ailleurs les phases de Vénus, Galilée découvrit que plus de la moitié de la surface de cette planète pouvait apparaître éclairée. Cette donnée observationnelle entrait en totale contradiction avec le système de Ptolémée. Elle s'expliquait fort bien en revanche dans le cadre d'une théorie héliocentrique. Elle apportait donc la preuve que la planète Vénus est en rotation autour du Soleil et qu'elle décrit une orbite de rayon inférieur à celui de l'orbite terrestre. Ses observations conduisirent Galilée à découvrir l'existence d'anneaux autour de Saturne, à repérer des milliers d'étoiles nouvelles également. Plusieurs autres découvertes vinrent valider le système héliocentrique de Copernic. Ainsi la découverte de taches sombres, mouvantes et éphémères sur la surface d'un Soleil en rotation plaidait-elle en faveur d'un univers évolutif... à l'image de notre Terre. Les idées développées par Platon et Aristote, selon lesquelles l'univers tout entier est parfait et immuable, par opposition au monde terrestre corrompu et en perpétuel changement n'étaient donc plus d'actualité. La Lune, avec ses nombreux reliefs facilement discernables à la lunette, nous renvoyait quant à elle l'image de notre Terre. L'idée de cette séparation entre Ciel et Terre, si chère à Aristote, était elle aussi dépassée.
Les réactions de l'Eglise
Il apparaissait toujours plus évident que la Terre n'était pas un monde à part, régi par des lois différentes, mais une planète comme les autres, parfaitement intégrée elle aussi à l'univers, participant elle aussi de l'ordre cosmique. Pour cette vision "hérétique", qui allait à l'encontre de tous les principes religieux, Galilée fut longtemps poursuivi par l'Eglise, finalement condamné par elle à demeurer, pour le restant de ses jours, en résidence surveillée. Déjà le traité astronomique de Copernic, dont la préface précisait pourtant que l'hypothèse avancée avait pour seul but de simplifier les calculs de position des planètes - et ne remettait donc pas en question la réalité géocentrique de l'univers -, avait fait l'objet d'une censure de la part de ces mèmes autorités religieuses, en l'an 1616. Kepler aussi aura à subir les foudres de l'Eglise, notamment au travers le procès intenté à sa mère pour sorcellerie.
Le principe d'inertie
Si, en ce début de XVIIème siècle, Kepler s'attacha à donner du mouvement des planètes une description géométrique en accord avec ses observations et celles de son maître, Tycho Brahé, Galilée, lui, tenta de donner une explication physique de leur mouvement. Il était une lointaine doctrine élaborée par un grec du nom de Démocrite (460-370 avant notre ère), reposant sur l'idée d'un univers vide et infini dont les constituants, les "conglomérats d'atomes", sont libres de leurs mouvements. Ce mouvement du corps libre se manifeste, soit par un mouvement rectiligne et uniforme, soit par l'immobilité du corps. S'inspirant vraisemblablement de cette doctrine, Galilée énonça le principe d'inertie : "en l'absence de frottement ou de toute autre contrainte ou force, un objet en mouvement continuera sur sa lancée pour toujours". L'univers étant vide par définition, aucun frottement ne s'exerce sur ses constituants ; ce principe peut donc s'appliquer au mouvement des planètes. Ce génial physicien, également auteur de la loi sur la chute des corps, pensa toutefois à tort que le mouvement naturel des planètes consistait en une rotation autour d'un point central, le Soleil en l'occurrence. Une telle assertion ne permettait pas de comprendre la nature elliptique des orbites planétaires. Là s'arrèta donc sa contribution à la physique du mouvement des planètes.
L'erreur de Galilée fut corrigée en l'an 1644 par un certain René Descartes (1596-1650). Aux yeux de ce théoricien, il apparut évident que le mouvement naturel des planètes consistait en un mouvement rectiligne et uniforme. Le principe d'inertie fut donc reformulé en ces termes : "En l'absence de frottement ou de toute autre contrainte ou force, un objet continuera sur sa lancée en ligne droite et à vitesse constante." Il fallait alors admettre que le mouvement des planètes n'était pas "naturel", mais "forcé". En d'autres termes, une force s'exerçait sur chacune des planètes, qui faisait de leur trajectoire rectiligne une trajectoire elliptique. En 1679, Robert Hooke proposa que cette force trouve son origine dans le point commun à toutes ces orbites elliptiques : l'un des deux foyers, celui que le Soleil occupe en l'occurrence. Ainsi le Soleil attirerait-il les planètes ! La forme elliptique de leurs orbites respectives ne serait autre que la résultante d'un fragile équilibre : de cet équilibre entre la tendance naturelle qu'ont les planètes à suivre une trajectoire rectiligne, d'une part, cette force d'attraction solaire les ramenant vers le centre de l'orbite, d'autre part.
L'intensité de cette force serait, de plus, inversement proportionnelle à la distance séparant la planète considérée du Soleil. Sur la base des travaux réalisés par Huygens et Kepler, Hooke parvint en effet à démontrer que cette force d'attraction, qu'il croyait d'origine magnétique, variait en 1/r². Autrement dit, une planète deux fois plus proche du Soleil qu'une autre planète, serait quatre fois plus soumise à cette attraction solaire. Pour éviter qu'elle ne "tombe" sur le Soleil, il fallait que sa vitesse de rotation soit beaucoup plus importante, qu'elle décrive une orbite plus petite en un temps plus court, donc. Ainsi se trouvait vérifiée la troisième loi de Kepler :
T2 (années) = a3 (ua).
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire