Astronomie à la Renaissance

CEA Explorer et comprendre l’Univers

17 septembre 2020

Signe astrologique

Est-ce que votre signe astrologique correspondait bien à la position du Soleil le jour de votre naissance?

https://b.socrative.com/login/student/   DCRDEWY

Rappels

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

Modèle de Ptolémée

Ptolémée, gravure de Theodor de Bry, 1596

Moyen-Âge

Occupation des civilisations occidentales durant le Moyen-Âge

Moyen-Âge

Phases de la Lune telles que dessinées dans un livre de l'astronome Abu
Rayhan Al-Biruni

Copernic

1473-1543

Nikolaus Kopernikus

Copernic

  • Introduit un modèle héliocentrique
  • Basé sur des arguments d’élégance et de simplicité

Copernic

Copernican heliocentrism theory diagram

Copernic

  • Soleil est au centre
  • Planètes inférieures sont plus près du Soleil
  • Planètes supérieures plus loin du Soleil

Copernic

Explique

  • Période de révolution des planètes
  • Mouvement rétrograde
  • Taille relative des rétrogradations

Dans le modèle de Copernic, pourquoi est-ce que les planètes inférieures apparaissent toujours proches du Soleil dans le ciel?

  1. Elles sont plus petites que les autres planètes
  2. Elles sont plus grandes que les autres planètes
  3. Elles sont sur des orbites autour du Soleil plus petite que celle de la Terre
  4. Elles sont sur des orbites autour du Soleil plus grande que celle de la Terre
  5. Elles sont sur un épicycle qui est toujours centré sur l’axe Terre-Soleil

Période de révolution des planètes

Planète Période sidérale (année)
Mercure 0,24
Vénus 0,62
Terre 1,00
Mars 1,88
Jupiter 11,86
Saturne 29,46

Copernic

Pour expliquer la préférence zodiacale, il introduit…

…des épicycles.

Copernic

Permet de prédire les positions des astres errants avec une précision de l’ordre de 5°

Quels éléments parmi les suivants sont communs aux modèle de Ptolémée et de Copernic?

  1. Orbites circulaires
  2. Équants
  3. Terre au centre
  4. Soleil au centre
  5. Épicycles

Galilée

1564-1642

Galileo-sustermans

Galilée

  • Pionnier de l’utilisation d’instrument optique pour l’observation astronomique
  • Lunette de Galilée

Lunette de Galilée

Bertini fresco of Galileo Galilei and Doge of Venice

Observation de Galilée

  • Lunes de Jupiter
  • Phases de Vénus
  • Taches solaires
  • Montagnes sur la Lune

Lunes de Jupiter

Lunes de Jupiter vues dans un télescope moderne
Lunes de Jupiter vues dans un télescope moderne (Jan Sandberg)

Phases de Vénus

Phases de Vénus dans le modèle copernicien
Rachel Knott CC BY-SA 3.0

Phases de Vénus

Animation des phases de Vénus

UNL Astronomy

Montagnes sur la Lune

Image de la Lune prise avec un télescope moderne et la caméra d'un
    téléphone. On voit des ombres faites par les montagnes.

Taches solaires

Photo de taches solaires prise par le Solar Dynamic Observatory

Toutes les observations de Galilée valident le modèle héliocentrique de Copernic

Peinture de Cristiano Banti qui montre Galilée faisant face à
    l'Inquisition.
Peinture de Cristiano Banti qui montre Galilée faisant face à l’Inquisition.

Tycho Brahé

(1546 — 1601)

Tycho Brahe

Tycho Brahé

  • Château-observatoire, Uraniborg, sur l’île de Hveen
  • Observations à l’œil nu
  • Position des planètes à 1/60 de degré

Tycho Brahé

  • Élabore un modèle complexe et incorrect à partir de ses observations
  • Lègue ses données à Johannes Kepler

Johannes Kepler

(1571 — 1630)

Johannes Kepler 1610

Johannes Kepler

  • Féru de mathématiques
  • Élabore un modèle mathématique du mouvement des planètes
  • Découvre trois lois qui régissent leur mouvement

Première loi de Kepler

Les planètes décrivent des orbites en forme d’ellipse autour du Soleil. Ce dernier se trouve sur un des foyers de l’ellipse.

EllipseVal

L’ellipse

  • Possède deux foyers
  • Caractérisée par son excentricité

\[e = \frac{c}{a}\]

L’ellipse

  • Aphélie : point le plus loin du Soleil
  • Périhélie : point le plus près du Soleil
Planète Excentricité
Mercure 0,206
Vénus 0,007
Terre 0,017
Mars 0,093
Jupiter 0,048
Saturne 0,056
Uranus 0,047
Neptune 0,009
Pluton 0,248

Deuxième loi de Kepler

La ligne qui relie la planète au Soleil balaie des aires égales en des temps égaux.

Kepler laws diagram

Deuxième loi de Kepler

  • Vitesse varie le long de l’orbite
  • Près du Soleil : plus vite
  • Loin du Soleil : plus lentement
  • C’est la préférence zodiacale

Troisième loi de Kepler

\[T^2 = a^3\]

  • \(T\) : période sidérale en années
  • \(a\) : demi-grand axe en unités astronomiques
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