Histoire de l'Astronomie 9

Les prémices d'une vision héliocentrique

L'idée que la Terre est en rotation sur elle-mème fut pour la première fois avancée par Héraclide du Pont (vers 388-310 avant notre ère). La durée de cette rotation équivalant au jour solaire, le mouvement diurne des étoiles se trouvait tout naturellement et fort simplement expliqué. Exit l'hypothèse selon laquelle l'immense sphère céleste est en mouvement autour de la Terre, ou bien encore l'hypothèse selon laquelle ce mouvement diurne est une combinaison des mouvements de toutes les étoiles prises individuellement ! Parce que la théorie d'Eudoxe de Cnide, basée sur le géocentrisme, ne lui semblait pas rendre compte des irrégularités constatées dans le mouvement des planètes, ni mème dans leurs variations d'éclat, Héraclide du Pont émit une nouvelle hypothèse, de nature semi-héliocentrique celle-là, et à caractère excentrique : il proposa en effet que le Soleil et la Lune tournent autour de la Terre, tandis que les autres planètes de notre système solaire sont en rotation autour de l'astre central. Appliquée à Vénus et Mercure, cette théorie permettait d'expliquer leurs variations d'éclat.

Aristarque de Samos (vers 310-230 avant notre ère) alla plus loin encore, arguant que la Terre est non seulement en rotation autour de son axe, mais également autour du Soleil, le fameux "feu central" des pythagoriciens, qu'il supposa fixe, tout comme les étoiles constellant la voûte céleste d'ailleurs. Sa vision héliocentrique de l'univers fut toutefois bien vite abandonnée par ses successeurs, qui lui préférèrent le système géocentrique. Sur cette hypothèse centenaire furent d'ailleurs construites par Hipparque (vers 190-120 avant notre ère), l'un des plus grands astronomes de l'Antiquité, la théorie des excentriques, celle des épicycles également.

L'hypothèse semi-héliocentrique d'Héraclide du Pont. La planète inférieure (Vénus ou Mercure)est en rotation autour du Soleil, lui-mème en rotation autour de la Terre. S'en trouvent expliqués :les variations observées dans l'éclat de la planète dont la distance à la Terre n'est plus constante ;l'existence des phases de Vénus ; enfin, ses écarts angulaires au Soleil limités dans l'angle alpha.

La théorie des excentriques et des épicycles

La théorie de l'excentrique fixe suppose que l'astre étudié décrive une trajectoire circulaire autour de la Terre, supposée immobile. La Terre T n'occupe toutefois pas le centre C de cette orbite. Aussi la distance séparant une planète de la Terre, par exemple, varie-t-elle au cours du temps. La planète apparaîtra donc d'autant plus brillante que sa distance à la Terre sera faible : cette planète, située alors à l'opposé du Soleil par rapport à la Terre, sera dite en opposition. Lors de sa conjonction en revanche, son éclat apparaîtra bien plus faible. Ainsi s'expliquaient les variations de l'éclat apparent de Mars et de Vénus, observées de longue date. La théorie de l'excentrique mobile assignera quant à elle à ce point C un mouvement circulaire autour de la Terre, en sens opposé à celui de l'astre étudié. Dans l'un et l'autre cas, le centre de l'orbite planétaire se situe sur la droite joignant la Terre au Soleil ; elle est donc excentrée par rapport à la Terre. D'où l'appellation de cette théorie, qui ne rendra en réalité qu'imparfaitement compte du mouvement apparent des planètes. Comment expliquer en effet le fait que les planètes Mercure et Vénus ne s'éloignent jamais plus de 24 ou 44 degrés du Soleil, en considérant leurs orbites comme extérieures à celle du Soleil dans un système géocentrique ? La théorie des épicycles, quant à elle, suppose que les planètes se déplacent le long d'un petit cercle, l'épicycle, dont le centre lui-mème décrit, sur un cercle appelé déférent, un mouvement de révolution autour de la Terre. Heraclide du Pont avait en son temps placé le Soleil au point C ; Aristarque de Samos, quant à lui, avait généralisé en plaçant la Terre, elle aussi sur une orbite autour du Soleil. A l'aide de l'une et l'autre de ces théories, Hipparque parvint à rendre fidèlement compte des mouvements animant la Lune et le Soleil. Ses successeurs, parmi lesquels Claude Ptolémée (vers 100-170), membre lui aussi de l'école d'Alexandrie, étendirent ces théories aux planètes connues alors : Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. A l'image de son illustre prédécesseur, Ptolémée considéra Mars, Jupiter et Saturne comme de véritables planètes extérieures. Mercure et Vénus étaient en revanche censées décrire des orbites intérieures à celle du Soleil.

La théorie de l'excentrique fixe. Dans ce système géocentrique, le Soleil décrit une trajectoire parfaitement circulaire autour de la Terre, tandis que la planète décrit une trajectoire excentrée par rapport à la Terre. Aussi son éclat apparent varie-t-il en fonction de sa distance à la Terre.

La méthode des épicycles. La planète J se meut sur un cercle nommé épicycle, dont le centre C décrit un cercle porteur nommé déférent, centré sur la Terre.