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Astronomie

Introduction

L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec la mécanique céleste qui n’en est qu’un domaine particulier. Avec plus de 7 000 ans d’Histoire, les origines de l’astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec la mécanique...) remontent au-delà de l’antiquité, dans les pratiques religieuses préhistoriques.

Astronomie vient du grec ἀστρονομία, mot composé de ἄστρον et de νόμος, ce qui signifie loi des astres.

L’astronomie est l’une des rares sciences où les amateurs peuvent encore jouer un rôle actif. Elle est en effet pratiquée à titre de loisir auprès d’un large public d’astronomes amateurs : une partie des plus expérimentés d’entre eux participent à la découverte d’astéroïdes et de comètes.
C’est à ce sujet un loisir particulièrement populaire en France, où une émission estivale annuelle « la Nuit des étoiles » y est entièrement consacrée.

En 2009, a eu lieu pour la première fois l'Année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) Mondiale de l'Astronomie.

Nébuleuse (Une nébuleuse (du latin nebula, « nuage ») désigne, en astronomie, un objet céleste d’aspect diffus composé de gaz raréfié et/ou de poussières...) M17 : photographie prise par le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille apparente des...) Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100...).

Historique

Sur tous les continents et depuis la haute antiquité, l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique...) du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) a une grande importance (Codex Duran).

L'astronomie est considérée comme la plus ancienne des sciences. L'archéologie révèle en effet que certaines civilisations disparues de l'Âge du bronze (Le bronze est le nom générique des alliages de cuivre et d'étain. Le terme airain désigne aussi le bronze, mais est plutôt...), 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 (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des amateurs...) à la fin du Moyen Âge. Si l'astronomie s'est pratiquée pendant plusieurs siècles parallèlement à l'astrologie (L‘astrologie est l'ensemble des systèmes de croyances organisés en vue d'obtenir des renseignements sur les phénomènes terrestres à partir de l'observation des phénomènes célestes. Particulièrement...), le siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une...) 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

À ses débuts, l'astronomie consiste simplement en l'observation et la prédiction du mouvement des objets célestes visibles à l'œil nu. Néanmoins nous devons à ces différentes civilisations de nombreux apports et découvertes :

Dans la Haute antiquité

  • Préalables :
    • Inutile de le préciser : si toutes les observations se faisaient à l'œil nu, les anciens étaient aidés dans cette tâche par l'absence de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].) industrielle et surtout lumineuse. Pour cette raison, la plupart des observations à l'antique seraient impossibles aujourd'hui.
    • Il ne faut pas s’y tromper, 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 (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise...) regroupant au minimum : une écriture ou tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) 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 (Parmi les très nombreux récits traditionnels, ceux qui relatent les origines du monde, des dieux ou des institutions appartiennent souvent à la catégorie des mythes. Les figures...), une cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.), une carte du ciel connu sans oublier un calendrier (Un calendrier est un système de repérage des dates en fonction du temps. Ces systèmes ont été inventés par les hommes pour mesurer, diviser et organiser le temps sur de longues durées. Initialement conçus pour être en accord...) (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 (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa durée...).
  • Les systèmes les mieux connus sinon les plus développés sont :
    • au Néolithique : tous les grands cercles mégalithiques sont en fait des observatoires astronomiques, citons les plus connus : Nabta Playa vieux de 6 000 à 6 500 ans et Stonehenge (Wiltshire, Angleterre) 1 000 ans plus tard. Flammarion, qui le comprit l’un des premiers, parlera au sujet des cercles mégalithiques de « monuments à vocation astronomique » et d'« observatoires de pierre ».
Stonehenge
  • aux débuts de l’Histoire :
    • dans l'ancien monde :
      • l'astronomie indienne et chinoise : ainsi, le Rig-Veda mentionne 27 constellations associées au mouvement du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...) ainsi que les 13 divisions zodiacales du ciel.
      • l'astronomie sumérienne, et ses dérivées les astronomies chaldéenne, mésopotamienne, égyptienne et hébraïque. Si bien que la Bible contient un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'énoncés au sujet de la position de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus...) dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) et sur la nature des étoiles et des planètes.
    • dans le nouveau monde (Le Nouveau Monde est un terme désignant le continent américain ainsi que l'Océanie, notamment l'Australie. Il fut utilisé au XVIe siècle...), les astronomies amérindiennes sont aussi déjà très développées notamment la Toltèque, la Zapotèque (assez proche) et la Maya tout à fait originale. Ainsi, sans aucun instrument optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.), l'astronomie Maya avait réussi à décrire avec précision les phases et éclipses de Vénus !

En Mésopotamie, l'astronomie voit apparaître ses premiers fondements mathématiques. Le repérage des trajets des astres errants se fait d'abord sur 3 voies parallèles à l'équateur. Puis, après les premières observations systématiques de la fin du 2e millénaire (Un millénaire est une période de mille années, c'est-à-dire de dix siècles.) (~ -1200), les trajets du Soleil et de la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La...) sont mieux connus. Vers le 8e siècle av. JC apparaît la notion d'écliptique (L'écliptique est le grand cercle sur la sphère céleste représentant la trajectoire annuelle du soleil vue de la Terre. Plus précisement, il s'agit de l'intersection de la...) et plus tard encore une première forme de zodiaque (Le zodiaque est la zone du ciel autour de l'écliptique où, vus depuis la Terre, le Soleil, la Lune et les planètes du système solaire se déplacent. Le zodiaque est de nos jours divisé en treize constellations...) à 12 parties égales (dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), pas encore dans l'espace). Vers le milieu du 1er millénaire on voit ainsi cohabiter un repérage en 12 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

Les anciens Grecs, avec, entre autres, Eratosthène, Eudoxe, Apollonius, et surtout Hipparque et Ptolémée, élaborent progressivement une théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur...) géocentrique très élaborée. Aristarque de Samos pose quant à lui les bases d'une théorie héliocentrique. En ce qui concerne le système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système...), 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 (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers...), ils apportent d'importantes contributions, notamment la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) du système de magnitude. Ainsi, l’Almageste de Ptolémée (90 - 168) contient déjà une liste de quarante-huit constellations et 1022 étoiles.

Moyen Âge

À cette époque, 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

  • L'astronomie indienne aurait culminé vers 500, avec l'Âryabhata qui présente un système mathématique (Les mathématiques constituent un domaine de connaissances abstraites construites à l'aide de raisonnements logiques sur des concepts tels que les nombres, les figures, les structures...) quasi-copernicien, dans lequel la Terre tourne sur son axe. Ce modèle considère le mouvement des planètes par rapport au Soleil. Ceci près de 1 000 ans avant l'Occident !
  • Pour naviguer sur mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) mais aussi dans le désert (Le mot désert désigne aujourd’hui une zone stérile ou peu propice à la vie, en raison du sol impropre, ou de la faiblesse des...), les Civilisation arabes avaient besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...) de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) très précises. Dérivée (La dérivée d'une fonction est le moyen de déterminer combien cette fonction varie quand la quantité dont elle dépend, son argument, change. Plus précisément, une dérivée est une expression (numérique ou algébrique) donnant le rapport entre les...) des astronomies indienne et grecque, l'astronomie arabe culminera vers le 10e siècle.

Il faut signaler le rôle de Boèce comme fondateur dès le VIe siècle du quadrivium, qui inclut l'arithmétique (L'arithmétique est une branche des mathématiques qui comprend la partie de la théorie des nombres qui utilise des méthodes de la géométrie algébrique et de la théorie des groupes. On l'appelle plus...), la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les figures d'autres...), la musique et l'astronomie.

Après les invasions barbares, l'astronomie se développe relativement peu en occident (L'Occident, ou monde occidental, est une zone géographique qui désignait initialement l'Europe. L'extension de l'espace considéré a varié au cours de l'Histoire. À une...).

Elle est par contre florissante dans le monde (Le mot monde peut désigner :) musulman à partir du IXe siècle :

  • l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) persan al-Farghani (805–880) écrit beaucoup sur le mouvement des corps célestes ; Il effectue une série d'observations qui lui permettent de calculer l'obliquité de l'écliptique ;
  • Al-Kindi (801–873), philosophe et scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) encyclopédique, écrit 16 ouvrages d'astronomie ;
  • Al-Battani (Al-Battani (env. 855-923) était un astronome et mathématicien arabe (on écrit aussi Al Batani, et en latin : Albategnius, Albategni, Albatenius ; nom...) (855–923), astronome et mathématicien ;
  • Al-Hasib Al Misri (850–930), mathématicien (Un mathématicien est au sens restreint un chercheur en mathématiques, par extension toute personne faisant des mathématiques la base de son activité principale. Ce terme recouvre une large...) égyptien ;
  • Al-Razi (864–930), scientifique persan ;
  • Al-Farabi (872–950) grand philosophe et scientifique.

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

La philosophie (Platon et Aristote) fait partie intégrante, avec l'ensemble des autres sciences (médecine, géographie (La géographie (du grec ancien γεωγραφία - geographia, composé de "η γη" (hê...), mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou transmet un mouvement, une...), etc.) de ce grand mouvement de renaissance appelé âge d'or de la civilisation arabo-musulmane.

voir aussi L'age d'or des sciences arabes.

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 (Aristote (en grec ancien Ἀριστοτέλης / Aristotélês) est un philosophe grec né à Stagire (actuelle Stavros) en Macédoine...). 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.

Dans le monde musulman, on peut citer :

  • en Perse, Omar Khayyam (1048–1131), qui compile une série de tables et réforme le calendrier ;
  • Ibn al-Haytham (965–1039), mathématicien et physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces...) arabo-islamique ;
  • Al-Biruni, (973–1048), mathématicien, astronome, encyclopédiste, etc. ;
  • Al-Tusi (1201–1274), philosophe, mathématicien, astronome et théologien (considéré comme l'un des fondateurs de la trigonométrie) ;
  • Al-Kashi (1380–1429), en Iran et Ouzbékistan actuels.

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

Renaissance

Dessin d'un astronome chinois en 1675.
Isaac Newton (Sir Isaac Newton était un philosophe, mathématicien, physicien et astronome anglais né le 4 janvier 1643 du calendrier grégorien[1] au manoir de Woolsthorpe près de Grantham et mort le 31 mars 1727[1] à Kensington. Figure emblématique des...)

Pendant la Renaissance, Copernic propose un modèle héliocentrique du système solaire. Cette idée est défendue, étendue et corrigée par Galilée (Galilée ou Galileo Galilei (né à Pise le 15 février 1564 et mort à Arcetri près de Florence, le 8 janvier 1642) est un physicien et astronome italien du XVIIe siècle, célèbre pour avoir jeté les fondements des sciences mécaniques ainsi...) et Kepler. Galilée imagine la lunette astronomique (Une lunette astronomique est un instrument optique qui permet d'augmenter la taille apparente et la luminosité des objets du ciel lors de leur observation.) 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 (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) 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 (ISAAC est un algorithme capable de générer des nombres pseudo-aléatoires, tombé dans le domaine public en 1996. Son auteur, Bob Jenkins, l'a conçu de manière à ce qu'il soit assez sûr pour être utilisé...) Newton qui, en décrivant la gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) par ses lois du mouvement, la rend universelle et permet finalement de donner une explication rationnelle au mouvement des planètes. Il invente aussi le télescope réflecteur, qui améliore les observations.

Époque contemporaine

On découvre que les étoiles sont des objets très lointains : l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) 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 (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...), de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) et de taille. L'existence de notre Galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois...), 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 (En astronomie, la loi de Hubble énonce que les galaxies s'éloignent les unes des autres à une vitesse (approximativement, voir ci-dessous) proportionnelle à leur distance. Autrement dit, plus une galaxie est loin de nous, plus...), établissant une relation entre la vitesse (On distingue :) 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 (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques...), largement supportée par l'astronomie et la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...), comme le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...) cosmologique (ou rayonnement fossile), et les différentes théories de nucléosynthèse (La nucléosynthèse est un ensemble de processus physiques conduisant à la synthèse de noyaux atomiques, par fission ou fusion nucléaire.) expliquant l'abondance des éléments chimiques et de leurs isotopes.

Dans les dernières décennies du XXe siècle, l'apparition des radiotélescopes, de la radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie qui s'occupe de l'observation du ciel dans le domaine des ondes radio. C'est une science relativement jeune qui a fait ses débuts dans les années...), et des moyens de traitement informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement automatique de l'information par des machines telles que...), autorise de nouveaux types d'expérimentations sur les corps célestes éloignés, par analyse spectroscopique des raies d'émission émises par les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple...) et leurs différents isotopes lors des sauts quantiques, et transmis à travers l'espace par les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) électromagnétiques.

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