Hipparque (astronome) - Définition

Hipparque astronome

Hipparque est considéré comme le plus grand astronome d'observation de l'Antiquité. Il fut le premier Grec à développer des modèles quantitatifs et précis du mouvement de la Lune et du Soleil. Pour ce faire, il utilisa systématiquement les connaissances et surtout les observations accumulées pendant des siècles par les astronomes chaldéens de Babylone. Les premières observations utilisables de ceux-ci remontaient au règne de Nabonasar (-747) et constituent le point de départ des tables astronomiques de Ptolémée, qui nous sont parvenues et qui se basaient, comme ce dernier l'affirme lui-même, sur les travaux d'Hipparque. Ptolémée est postérieur à Hipparque d'environ trois siècles. Sa synthèse de l'astronomie surpasse sans aucun doute les travaux de son prédécesseur, mais on ne sait pas précisément à quel point, puisque la plus grande partie des écrits d'Hipparque est perdue. Elle constitue en tout cas une source particulièrement intéressante et peu suspecte : Ptolémée savait de quoi il parlait et il n'avait aucun intérêt à exagérer les mérites d'Hipparque.

Mouvements des astres et éclipses

Mouvement du soleil selon la théorie des épicycles. La Terre (T) est au centre du déférent ; P est le centre de l'épicycle du Soleil (S). En rouge, la résultante.

La majeure partie des oeuvres d'Hipparque concerne cette problématique. Avec sa théorie des épicycles, basée sur les travaux d'Apollonius de Perga (ou de Pergé), et ses tables astronomiques fondée sur la trigonométrie, l'astronomie connut une avancée considérable. Il fut probablement le premier à développer une méthode fiable permettant de prédire les éclipses lunaires et même solaires. De tels calculs sont extrêmement complexes. Ils supposent une connaissance détaillée des mouvements des astres concernés, et notamment de disposer des éléments suivants :

• Une bonne connaissance de l'orbite solaire, y compris son excentricité. Selon Ptolémée, Hipparque obtint pour l'excentricité une valeur de 1/24 du rayon de l'orbite (ce qui est un peu trop élevé) et fixa l'apogée à une longitude de 65°1/2 par rapport au point vernal de l'écliptique. Ces calculs permettent la construction de l'épicycle solaire.
• Une bonne approximation des vitesses de déplacement du soleil (déplacement du soleil sur son épicycle et du centre de celui-ci sur le déférent). En d'autres termes, cela supposait, entre autres, de connaître de manière assez précise la durée de l'année. Ptolémée rapporte qu'Hipparque fixa cette mesure à 365 jours + 1/4 - 1/300, soit 365 j, 5 h, 55 min., contre approximativement 365 j, 5 h, 48 min, 45 s en réalité. Bien entendu, comme tous les astronomes anciens, en pensant calculer les paramètres du mouvement solaire, il calculait en réalité ceux du mouvement terrestre, puisque la terre tourne autour du soleil et non l'inverse.
• Une bonne connaissance de l'orbite lunaire avec son excentricité et les variations de la position de la lune en latitude par rapport à l'écliptique.
• La connaissance assez précise de la durée des lunaisons. Ce calcul est assez simple pour autant que l'on dispose d'observations anciennes, ce qui était le cas grâce aux Chaldéens, qui réalisèrent d'ailleurs eux-mêmes ce calcul. On estime que l'erreur était d'environ 0,2 secondes au IVe siècle av. J.C. et de 0,1 seconde au temps d'Hipparque.
• La reconnaissance de l'anomalie lunaire et la mesure de son amplitude. L'orbite lunaire étant en réalité elliptique, son déplacement angulaire par rapport à la terre subit des variations, ou anomalie. Ptolémée décrit les détails du calcul de l'excentricité et de l'anomalie : Hipparque le réalisa, dit-il, à partir des listes babyloniennes d'éclipses, particulièrement celles des 22/23 décembre -383, 18/19 juin -382 et 12/13 décembre -382.
• Une bonne approximation de la circonférence terrestre, ou tout au moins des écarts en longitude et latitude de certains points du monde connu d'alors, appelés « climats ». En effet, les calculs sont toujours réalisés sur les centres des astres et de la terre. Lors d'une éclipse solaire, la terre, la lune et le soleil ont beau être alignés, l'observateur ne voit l'éclipse que s'il se trouve à un endroit très proche du même alignement, ce qui n'est jamais le cas dans le cadre grec, le soleil n'y étant jamais au zénith. Il est donc nécessaire de calculer des parallaxes dépendant des coordonnées du lieu d'observation.

On ignore s'il put effectivement réaliser des calculs d'éclipses. La méthode en tout cas est à mettre à son crédit.

Grandeurs et distances du Soleil et de la Lune

En se basant essentiellement sur des indications de Ptolémée et de Pappus, plusieurs historiens des sciences se sont attachés à reconstituer la démarche d'Hipparque dans ce domaine. Il en ressort que celui-ci, mettant en oeuvre deux méthodes différentes, toutes deux ingénieuses et sophistiquées, est parvenu à des résultats remarquables dans l'évaluation de la distance Terre-Lune : il place en effet cette distance dans une « fourchette » allant de 62 à 77 rayons terrestres. A l'inverse, sa distance Terre-Soleil est considérablement sous-estimée, bien que sa méthode soit assez correcte. Ces calculs supposent inévitablement des connaissances trigonométriques relativement fines.

Catalogue d'étoiles et précession des équinoxes

L'Atlas Farnèse, copie romaine d'un original hellénistique (Musée archéologique de Naples).

Hipparque a réalisé la compilation d'un catalogue d'étoiles faisant suite à celui de Timocharis d'Alexandrie. C'est en confrontant ce catalogue, vieux de plus d'un siècle, à ses propres observations qu'il découvrit la précession des équinoxes. Il estima celle-ci à "au moins 1° par siècle".

Selon Bradley E. Schaefer, astrophysicien de la Louisiana State University de Bâton-Rouge, une partie du catalogue d'étoiles d'Hipparque est visible sur l'Atlas Farnèse, une copie romaine du IIe siècle d'une statue hellénistique. Entre autres arguments, il avance que le point d'observation doit se situer sur l'île de Rhodes. Ce catalogue d'Hipparque ne serait donc pas totalement perdu. On trouve sur le globe porté par Atlas la représentation de 41 constellations, et des cercles de référence (équateur, écliptique, tropiques, cercles polaires) permettant de les situer.

Instruments

Il est bien attesté qu'Hipparque utilisa divers instruments d'observation comme le gnomon, bâton de visée ou générateur d'ombre ou le scaphè, sorte de cadran solaire portable, ou encore l'anneau équatorial. Ptolémée indique que, comme Hipparque, il employait un dioptre pour mesurer les diamètres apparents du Soleil et de la Lune. Il s'agissait d'une tige, munie d'un trou d'observation à une extrémité et d'un cache qui pouvait être déplacé le long de la tige. La mesure était lue lorsque le cache obscurcissait entièrement l'astre visé. Plusieurs de ces instruments existaient certainement avant lui et certains sont d'origine chaldéenne. Mais on lui attribue généralement l'invention de l'astrolabe, qui sera utilisé, sous diverses formes, durant des siècles, jusqu'à l'invention de la boussole et du sextant.