Module 1 : Histoire de l’astronomie Le ciel et les astres frappent l’imagination depuis des millénaires. Très tôt, les hommes ont examiné la voûte céleste, dans un but utilitaire il est vrai, pour les besoins de l’agriculture ou de la navigation, mais aussi pour tenter de percer les desseins des puissances supérieures et parvenir à élaborer une représentation de l’Univers. C’est à travers la place de cosmologies de plus en plus subtiles que l’astronomie s’est progressivement construite. Tout à la fois « la plus ancienne et la plus moderne des sciences », elle a été fécondée tour à tour par les mathématiques et l’astrologie, la philosophie et la mécanique. Son héritière, l’astrophysique, entretient d’étroites relations avec la physique bien sûr, mais aussi avec la chimie et maintenant la biologie.
Chapitre I : Les premiers observateurs A Babylone, en Mésopotamie Le terme Mésopotamie, qui signifie « terre entre les fleuves », désigne la plaine inondable qui s’étend entre le Tigre et l’Euphrate. Il traverse les États actuels de l'Israël, la Palestine, la Jordanie, la Syrie, le Liban, le sud-est de la Turquie, le nord et l'est de l'Irak, et le bord ouest de l'Iran. Le terme fut introduit en 1916 par l'archéologue James Henry Breasted car l'arc formé ressemble à un croissant.
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Didier Domisse
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C’est vraisemblablement en Mésopotamie que naquit et se développa l’astronomie, à partir du IIIe millénaire av. J.-C. Du haut de leurs temples, les ziggourats (La tour de Babel était peut-être l’un des premiers observatoires), lieux de la Terre et du Ciel, les prêtres observaient les astres et, jusqu’au XVIIIe siècle, le terme de Chaldéen allait rester synonyme d’astronome. Les Mésopotamiens ont procédé méthodiquement, entre 2 800 et 600 av. J.-C, à des observations régulières. La synthèse de ces observations et l’explication scientifique de l’univers n’ont été réalisées qu’au IIe siècle de notre ère par Ptolémée dans l’Almageste (environ 137 de notre ère).
Quelle était la réelle fonction de la Tour de Babel qui a réellement existé ? C’était un édifice religieux où on célébrait des mariages sacrés et qu’on utilisait également pour faire de l’astronomie (censée prédire l’avenir).
Mais quelles étaient au juste les connaissances des Mésopotamiens ?
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Les corps célestes avaient été rangés en deux catégories : les astres fixes, que nous nommons actuellement étoiles, immobiles les uns par rapport aux autres sur la voûte céleste, et les astres mobiles ou errants, les planètes, dont le déplacement par rapport aux astres fixes est observable jour après jour. Les astres fixes avaient été arbitrairement regroupés en constellations dans lesquelles les Hommes de l’époque, emportés par leur imagination, croyaient reconnaître des formes remarquables, animales ou mythologiques. L’ensemble de cette toile de fond stellaire est animé d’un mouvement uniforme de rotation, qui rythme la vie quotidienne. Outre leur déplacement quotidien lié à la rotation diurne, la Lune et le Soleil semblaient se déplacer au sein même des constellations, avec une régularité remarquable, idéale pour définir des étalons de temps plus longs que la journée.
Ce dessin met en évidence le mouvement apparent des étoiles, les étoiles dessinent des trajectoires en forme d’arcs de cercle, résultat de la rotation de la Terre.
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La Lune passe successivement par les phases de nouvelle lune, premier quartier, pleine lune et dernier quartier et reprend la même position par rapport à un observateur terrestre au bout de 29 jours et demi, en moyenne. Cette durée avait permis de définir un mois lunaire. La durée d’un déplacement cyclique du Soleil, saison après saison, le long d’une ligne appelée écliptique et traversant la bande des constellations du Zodiaque, coïncide très approximativement avec 12 lunaisons. Mais alors que les calendriers dits solaires définissent l’année à partir des positions du Soleil, les calendriers lunaires, comme le calendrier babylonien primitif, la définissent à partir d’un nombre entier de lunaisons, faisant automatiquement débuter le mois à la nouvelle lune. Il s’ensuit un décalage de plusieurs jours, qui s’accentue, témoin le calendrier religieux lunaire musulman dont l’année est de 354 jours environ (12 X 29,5). Moins réguliers apparaissaient les mouvements de nos actuelles planètes, que les Mésopotamiens avaient baptisées « chèvres », en référence à leurs caprices. Celles-ci semblaient par moments rebrousser chemin et s’arrêter avant de reprendre leur course dans le sens habituel. Les rétrogradations de la planète Mars étaient de loin les plus spectaculaires. Vénus en revanche n’eut pas immédiatement le statut de planète. Trop proche du Soleil qui, la plupart du temps, noie son éclat, elle n’est visible qu’à l’aube et au crépuscule, juste avant le lever du Soleil immédiatement après son coucher. Les Chaldéens furent les premiers à remarquer que les deux étoiles brillantes qu’ils voyaient, l’une le matin et l’autre le soir, ne faisaient en réalité qu’une et même planète. Pour beaucoup cependant (et surtout les poètes) Vénus resterait l’étoile du Berger. Un autre phénomène avait mobilisé l’attention des Babyloniens, celui des éclipses. Lors d’une éclipse de Soleil, la Lune s’interpose entre la Terre et le Soleil, le dérobant à nos regards. Lors d’une éclipse de Lune, cette dernière disparaît dans l’ombre de la Terre. Bien que n’en comprenant pas le mécanisme exact, les Chaldéens tenaient une comptabilité minutieuse de ces éclipses, ce qui permettait de prédire les dates de certaines d’entre elles avec un succès relatif. D’aucuns ont attribué aux Babyloniens la découverte du Saros, cette période de 6 585,32 jours (en moyenne 18 ans et 11 jours) au bout de laquelle le cycle complet des éclipses de Lune et de Soleil se reproduit à l’identique. Si le mot de Saros, est incontestablement d’origine babylonienne, il est assez surprenant que les Mésopotamiens aient pu réussir à mettre cette durée en évidence, compte tenu des données dont ils disposaient. Les éclipses de Lune sont relativement fréquentes et visibles d’une bonne partie de la Terre mais les éclipses de Soleil, en revanche, sont beaucoup plus rares, plus courtes et très localisées. De ce fait, seules pouvaient être répertoriées un petit nombre d’entre elles, visibles depuis la Mésopotamie. En tout état de cause, les relevés effectués au cours des siècles par les Babyloniens allaient féconder les réflexions des Grecs et servir de matériaux bruts pour les modélisations ultérieures.
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Première maîtrise du temps à travers les calendriers, mais aussi prédiction de l’avenir, tel était le rôle dévolu aux prêtres. Astronomie et astrologie ont toujours eu partie liée au sein de l’empire babylonien : les observations attentives du ciel étaient censées conduire à des corrélations entre les phénomènes terrestres et célestes. Le repérage des positions des astres, effectuées à l’aide d’instruments sommaires, consistait en des mesures angulaires de leur hauteur relativement à l’écliptique. Le système de numération mis à l’œuvre était de type sexagésimal et nous en avons hérité des heures de 60 minutes et des circonférences de 360°. C’est de la Mésopotamie antique, que nous viennent les plus anciennes traces d’observations systématiques du ciel. Elles sont consignées, en écriture cunéiforme, sur des tablettes d’argile qui datent, pour les plus anciennes, de 1800 avant J.-C. Quel est le nom des tablettes babyloniennes traitant de l’astronomie ? : Mul Apin. (Mul « étoile » et APIN = « charrue »/« araire » en sumérien),
Tablette cunéiforme contenant d’anciennes observations de la planète Vénus (VIIe siècle avant notre ère, copie d’un texte babylonien de 1000 ans plus tôt). Crédit : British Muséum
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Les astronomes babyloniens ont accumulé durant plusieurs siècles de nombreuses observations. On leur doit notamment la détermination de l’écliptique et du zodiaque, leur division en 12 secteurs égaux. L’apport le plus important concerne la détermination des mouvements et des trajectoires des astres errants : les éphémérides issues de calculs arithmétiques permettent de connaître année par année la position du Soleil, de la Lune et des planètes. L’astronomie babylonienne qui atteint son apogée après les conquêtes d’Alexandre au IVème siècle avant J.-C., n’utilise pas, comme le fera l’astronomie grecque, de modèle géométrique. La prévision des phénomènes célestes repose uniquement sur l’utilisation de fonctions arithmétiques. Cependant les Babyloniens vont transmettre aux Grecs des archives de plusieurs siècles d’observation ainsi que la valeur de constantes fondamentales, comme la période de révolution de la Lune et la durée de l’année solaire.
La représentation sumérienne du monde (schéma simplifié) Crédit : ASM/Jérôme Lamy et Gilles Bessou
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Il est difficile de parler d'une cosmologie au sens scientifique du terme. Il s'agit d'une explication mythique du monde. D'autre part, la Mésopotamie est un espace de brassage culturel intense, ce qui ne permet pas de dégager un modèle cosmologique unique. En suivant les travaux de l'historien Samuel Noah Kramer on peut donner un exemple de conception cosmologique : l'eau joue un rôle important, le monde est conçu comme une bulle immergée dans une mer primordiale.
En Egypte, sur les rives du Nil Tout autre étaient les motivations des Egyptiens, qui ne croyaient pas au caractère divin des étoiles dans lesquelles ils ne voyaient que des flammes ou les âmes des défunts. Leur astronomie, jusqu’à la conquête grecque tout au moins, n’était pas inspirée par des préoccupations astrologiques qui les eussent poussés à des relevés systématiques des positions des astres. Néanmoins certains rites devaient s’accomplir à des dates fixes et avoir lieu dans une direction donnée, d’où l’importance particulière du Soleil dans la religion. Le dieu Râ possédait une barque dans laquelle il promenait le Soleil d’un bout à l’autre du ciel. Parfois, un gigantesque serpent renversait la barque et il faisait nuit au milieu de la journée. Tout comme les Babyloniens, les Egyptiens connaissaient les éclipses et savaient distinguer les planètes des étoiles. En revanche, ils n’utilisaient pas les coordonnées écliptiques, mais repéraient les astres par rapport à l’horizon, ce qui est plus naturel mais dénote une connaissance moins approfondie du mouvement des astres. Le calendrier égyptien, quant à lui, était de type luni-solaire, combinant un calendrier lunaire primitif (la disparition du dernier croissant lunaire, coïncidaient avec le début du mois) et un calendrier agraire, réglé sur les crues bienfaisantes annuelles du Nil, qui coïncidaient avec l’époque des grandes chaleurs. A cette période-là de l’année, une étoile particulière et très brillante (Sirius pour nous) se levait très peu de temps avant le Soleil et disparaissait très vite dans les lueurs de l’aube naissante. Le lever héliaque de cette étoile devint une date marquante dans l’Egypte ancienne. Celle-ci semblant avertir les agriculteurs de la crue tant attendue, les Egyptiens l’avaient comparée à un chien de garde et baptisée Sopt (Sothis en grec), ce qui signifie le chien, l’abboyeur. Par la suite, les Grecs donnèrent le nom de Grand Chien à la constellation dont faisait partie Sirius et les Romains rebaptisèrent cette étoile Canicula (petite chienne). Par métonymie, l’époque du lever héliaque de Sirius devint la canicule et, par extension, ce terme désigne maintenant toute période de grande chaleur (canicule). Les Egyptiens étaient des agriculteurs dont la vie était rythmée par les crues du Nil, il était donc de la plus haute importance qu’ils synchronisent leur vie par rapport au Soleil.
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L’univers mythique égyptien :
Le corps de la belle déesse Nout, soutenu par Shu, le dieu de l’air, forme la voûte céleste. Le Soleil traverse chaque jour le dos de Nout, au-dessus de Geb, le dieu de la Terre, couché aux pieds de la déesse (photo British Museum).
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En Chine, dans l’empire du milieu La Chine également fut l’un des berceaux de l’astronomie mais, jusqu’à l’arrivée des Jésuites au XVIIe siècle, son développement s’est effectué indépendamment des grands courants de pensée occidentaux. Malgré la destruction, par décret impérial en 213 av. J-C, d’un grand nombre de documents écrits, nous sommes en mesure d’affirmer que les Chinois (et aussi les Coréens et les Japonais) ont procédé à des observations systématiques des phénomènes célestes. La faculté de mesurer le temps et de prévoir les éclipses de Lune et de Soleil était un signe de connivence avec le ciel et légitimait les souverains. Les chroniques chinoises font état de la construction, en l’an 2608 avant notre ère, d’un observatoire ayant pour mission d’établir un calendrier fiable et, en l’an 2137 av. J-C, deux astronomes nommés Ho et Hi furent condamnés à mort pour ne pas avoir prédit l’éclipse de Soleil qui se produisit la même année, entraînant une panique généralisée. Vers le milieu du IVe siècle, Shi Shen compila un des plus anciens traités d’astronomie, le Classique de Maître Shi. On y trouve la liste des étoiles constituant 28 « maisons lunaires » ou constellations. Les étoiles étaient repérées par leurs coordonnées équatoriales. Ce système de coordonnées est celui qui est actuellement en usage dans la plupart des observatoires. Nous sommes également redevables aux Chinois du plus ancien guide des comètes connu à ce jour : le Livre de soie. Datant de 168 av. J-C, ce dernier consiste en une pièce de soie d’1 mètre 50 de long, portant les représentations de 29 comètes avec une légende faisant apparaître les événements terrestres qui leur avaient été associés.
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Il est bon de rappeler encore une fois qu’en 213 av. J.-C, tous les livres existants furent brulés par décret impérial : quelques recueils anciens furent sauvegardés : les plus anciens textes chinois que nous possédions en matière d’astronomie, le Chou-king et le Cheking ne remontent pas au-delà du IXe siècle av. J.-C. D’autres civilisations se sont illustrées par des connaissances astronomiques précises. Parmi elles, la civilisation maya, dont l’originalité fut la mise au point d’un calendrier basé sur les phases de la planète Vénus. Malheureusement, cette civilisation s’est éteinte sans faire école.
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Synthèse
Le tableau ci-dessous présente un résumé des connaissances astronomiques avant les Grecs.
ORIENTATION POSITION DES ASTRES
CONSTELLATIONS
Que savaient les Mésopotamiens
Que savaient les Egyptiens ?
Que savaient les Chinois ?
Orientation selon les points cardinaux.
Orientation selon les points cardinaux.
Orientation selon les points cardinaux.
Détermination de la position d’un astre sur la voûte céleste par des mesures d’angle, avec comme des points de repère l’écliptique, c’est-àdire le cercle parcouru en un an par le Soleil sur la voûte céleste (ce cercle est déterminé en observant le point ciel où le Soleil se lève chaque jour).
Leurs observations sont rapportées au cercle de l’horizon (ce qui est moins élaboré qu’un système de repère écliptique)
Détermination de la position d’un astre par rapport à l’équateur, sur lequel étaient repérées 24 étoiles principales, les sieou, qui divisaient l’équateur en 24 parties de 15 degrés chacune.
Les Mésopotamiens découvrent qu’il existe des astres dont les positions relatives sont fixes (les étoiles) ; ces astres forment des figures dans le ciel (les constellations) ; 52 constellations sont reconnues dont 12 dans l’écliptique (ce sont les 12 signes du zodiaque)
Leur astronomie stellaire est à peu près nulle : le zodiaque, qu’on rencontre en Egypte, est importé de Babylone.
Les Chinois comme les Mésopotamiens ont observé un certain nombre de constellations.
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CALENDRIER
SYSTEME SOLAIRE
Etude du mouvement de la Lune en vue de l’élaboration d’un calendrier lunaire ; l’observation des mouvements relatifs de la Lune et du Soleil est particulièrement brillante chez les Babyloniens.
Observation du lever héliaque de Sirius, étoile la plus brillante du Ciel (appelée chez les Grecs d’Egypte Sothis).
Les Mésopotamiens savaient qu’il existe des astres dont les positions par rapport aux étoiles sont variables (les planètes). Prédiction des éclipses de Lune et de Soleil par observation de leur périodicité (le cycle des éclipses appelé le Saros n’est pas véritablement connu)
Observation de la Lune et établissement d’un calendrier lunaire moins précis que le calendrier mésopotamien. Prédiction des éclipses : la prédiction théorique, qui suppose connu le mouvement de l’orbite lunaire, n’apparaît qu’au début de l’ère chrétienne.
Tentative de description mathématique des phases de la Lune.
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Bibliographie non exhaustives (ma petite bibliothèque personnelle) 1. DU (formation de base en astronomie) – Université Paris-Sud XI par le biais du CNED (Vanves) 2. Dictionnaire de l’astronomie (Encyclopédia Universaliste) 3. Trinh Xuan Thuan, « La mélodie secrète et l’homme créa l’univers », page 9 à 17. 4. Jean-Pierre Verdet, « Une histoire de l’astronomie » 5. Agnès Acker, « Astronomie et Astrophysique introduction » pour Licence et Master, page 3 à 17 6. André Brahic, « Enfants du Soleil, histoire de nos origine », page 25 à 56 7. Marie-Christine De La Souchère, « Une histoire de l’astronomie » 8. Pierre Rousseau, « Histoire de la Science », 802 pages ! 9. Séguin et Villeneuve, « Astronomie et Astrophysique » 10. Licence sciences de la Terre, de l’Univers et de l’environnement – Université de Grenoble (bac +3)
Remerciements : Roland Boninsegna pour la mise en page et les corrections (mon mentor depuis les années 1990) - correcteur Alexis Domisse pour les illustrations.
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QCM 1 - Chapitre I : Les premiers observateurs
Etude du document – ci-dessus (questions 1 à 6) - géographie 1 - Compléter la phrase suivante - La Mésopotamie est située ? -
? de la Méditerranée.
au Nord à l’Ouest au Sud à l’Est
2 – La Mésopotamie est située entre deux fleuves 14
Le Tigre et l’Euphrate L’Euphrate et le Nil Le Tigre et le Nil Didier Domisse
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3 – Le fleuve le plus à l’est est : -
L’Euphrate Le Tigre Le Nil
4 – Combien de fleuves traversent la Mésopotamie -
4 2 3
5 – En Mésopotamie où se trouve Ur (c’est là qu’on a découvert beaucoup de tablettes cunéiformes) -
Près de l’Euphrate Près du Tigre Près de la Mer Rouge
6 – Où se trouvait la Mésopotamie -
Dans le Croissant fertile En Europe Au Sud de l’Egypte
7- Une ziggourat (ou ziggurat) est : -
Une tombe perse Une fabrique d’amphores Un édifice de l’architecture mésopotamienne en forme de pyramide à étages
8 – Laquelle de ces écritures n’a pas été inventée en Mésopotamie -
L’alphabet Le pictogramme (vers 3 300 av. J.-C) L’écriture cunéiforme
9 – Cette image (ci-dessous) représente une écriture cunéiforme dans de l’argile -
Vrai Faux (British Museum)
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10 – Les scribes ne savaient pas lire. -
Vrai Faux
11 – Que représente l’image ci-dessous ?
-
Une cité de la Mésopotamie (une ziggurat au centre) Une cité d’Athènes Un temple Maya
12 - L’écriture naît vers 3500 av J.C dans le Croissant fertile, en Mésopotamie sur les rives de l’Euphrate dans des cités dirigés par des rois. -
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Pour information uniquement :
Un scribe Le calame (ci-dessous) était le principal outil d'écriture dans l'Antiquité classique (ici représentation byzantine de l'évangéliste Luc, Xème siècle).
Roseau taillé en pointe dont on se sert pour l'écriture dans de l’argile.
Pour avoir plus d’information sur cette pratique : https://fr.wikipedia.org/wiki/Calame
13 – Les Sumériens groupèrent les étoiles en constellations et apprirent à reconnaître les planètes -
Vrai Faux
14 – Les Babyloniens dressèrent dès le deuxième millénaire la liste des constellations du zodiaque sous l’aspect d’une bande circulaire divisée en 360°. -
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Vrai Faux
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15 - Dans l’Egypte antique, le calendrier était basé sur le lever héliaque de Sirius, annonciateur des crues du Nil, indispensable à la vie du peuple égyptien. Donnez une définition précise du lever héliaque et du coucher héliaque.
16 - Sirius, en égyptien, veut dire : -
Sothis Solstice Sopt
17 – Dans quelle constellation se trouve l’étoile Sirius ? -
Le petit chien Le grand chien L’épervier bleu
18 – Les Romains baptisèrent cette étoile Canicula (petite chienne) qui a donné le mot « canicule », période de grande chaleur. -
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