Astronomie antique

CEA Explorer et comprendre l’Univers

8 septembre 2020

Les Mésopotamiens

La Mésopotamie se trouvait sur le territoire où sont ajourd'hui
    situés la Syrie et l'Irak (Goran tek-en)
Goran tek-en CC-BY-SA-3.0
Tablette 3 du texte mésopotamien Mul Apin, le plus vieux registre des
    constellations et de différents phénomènes célestes, daté du
    VII<sup>e</sup> siècle avant J.C. (Trustees of the British Museum)
Trustees of the British Museum

Mésopotamiens et astrologie

  • Développement des mathématiques
  • Observations astronomiques détaillées
  • Motivation pour l’étude des astres?

Certains astres ont une influence sur la Terre

Fundy Marée haute Fundy Marée haute

Les astres ont une influence sur la destiné des rois

Sargon II, roi d'Assyrie de 710 à 705 av. J.C.

Observations mésopotamiennes

  • Observations systématiques de la Lune et du Soleil
  • Position des planètes par rapport aux constellations
  • Mesure des positions des planètes par rapport au Soleil

Rappels

  • Les étoiles ne se déplacent pas les unes par rapport aux autres
  • 7 astres errants : Soleil, Lune, Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne
  • Les astres errants se déplacent dans les 12 constellations du zodiaque (le long de l’écliptique)

Deux sortes d’astres errants

Planètes inférieures

Planètes supérieures

Planètes inférieures

  • Mercure et Vénus
  • Se déplacent avec le Soleil
  • Position par rapport au Soleil varie entre deux élongations maximales

Planètes inférieures

Positions particulières des planètes inférieures

Planètes supérieures

  • Mars, Jupiter, Saturne
  • Planètes qui sont parfois en opposition avec le Soleil
  • Peuvent occuper toutes les positions par rapport au Soleil

Planètes supérieures

Positions particulières des planètes supérieures

Astre errant Période zodiacale
Lune 27 jours
Mercure 1 an
Vénus 1 an
Soleil 1 an
Mars 2 ans
Jupiter 12 ans
Saturne 30 ans

Les Grecs

Machine d'Anticythère qui servait à prédire la position du Soleil
    et de la Lune, 89 av. J.C.
Marsyas CC BY-SA

En première approximation, les astres errants

  • se déplacent tous d’ouest en est par rapport aux constellations du zodiaque
  • ont une vitesse constante

Observations plus raffinées

  • Les planètes ont parfois un mouvement rétrograde
  • La vitesse de chaque planète n’est pas constante : préférence zodiacale

Mouvement rétrograde

Mouvement rétrograde de Mercure à la fin mars 2020
Stellarium

Comment expliquer ces observations?

La Terre est une sphère

  • Fait connu à partir de 400 av. J.-C. (puis oublié pendant le Moyen-Âge)
  • Observations :
    • Mat d’un voilier disparaît après la coque
    • Ombre circulaire de la Terre sur la Lune lors d’éclipses de Lune
    • Changement de l’apparence du ciel selon la latitude

Tout cela est correct

Les objets à l'horizon disparaissent par le bas
Santifc CC BY-SA
Eclipse de Lune
NASA Goddard Media Studios
Ciel vu de Longueuil Ciel vu du Vénézuela
Stellarium

Conclusion (incorrecte) des grecs :

L’Univers est une série de sphères centrées sur la Terre

  • C’est le modèle géocentrique

Aristote

350 av. J.-C.

Aristotle Bust White Background Transparent

Aristote

  • Le cercle est la figure parfaite! (Platonique)
  • Sphères en mouvement circulaire uniforme
  • Centre : Terre, Eau
  • Ciel : Air, Feu
  • Éther : Étoiles

Aristote

Modèle d'Aristote

Hipparque

150 av. J.-C.

Hipparque

Hipparque

  • Propose une explication du mouvement rétrograde des planètes
  • Planète se déplace sur un épicycle qui lui-même se déplace sur un déférent

Hipparque

Modèle d'Hipparque

Modèle d'Hipparque Épitrochoïde qui montre comment la
    combinaison d'un déférent et d'un épicycle peut donner lieu à un mouvement
    rétrograde
Image de droite : Paul Chabot

Claude Ptolémée

IIe siècle

Ptolémée, gravure de Theodor de Bry, 1596

Ptolémée

  • Reprend l’idée des épicycles
  • Ajoute : équant, Terre décentrée

Ptolémée

Modèle de Ptolémée

Ptolémée explique

  • le mouvement rétrograde
  • la préférence zodiacale
  • les positions des astres errants avec une précision de l’ordre de 5°

Ptolémée n’explique pas

  • les contraintes bizarres sur le segment centre de l’épicycle - planète
  • centre de l’épicycle des planètes inférieures sur l’axe Terre-Soleil
  • axe centre de l’épicycle-planète supérieure parallèle à l’axe Terre-Soleil
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