La reconstitution du Système solaire

25 octobre 2005

La reconstitution du Système solaire

"1781 Uranus, 1846 Neptune, 1930 Pluton... le puzzle est enfin complet"

Mars, la planète rouge, est connue depuis l’Antiquité. Néanmoins, l’amélioration très progressive de l’instrumentation permet de meilleures observations que par le passé. Entre 1659 et 1666, le Hollandais Christian Huygens (1629-1695 à gauche) et le Français Jean-Dominique Cassini (1625-1712) effectuent les premières véritables observations détaillées de la planète Mars. Ils signalent des taches blanches sur la circonférence du disque que Huygens associe déjà à de la glace. En effet, en novembre 1659, Christian Huygens semble avoir découvert le premier les calottes polaires martiennes, même si certains croquis esquissés par Jean-Dominique Cassini en 1666 peuvent conduire à admettre un partage de la découverte.

Alors que Jupiter fut l’objet de toute l’attention de Galilée qui découvrit quatre lunes en 1610, l'astronome Cassini observera la fameuse grande tache rouge en 1664. Ces travaux ne sont possibles qu’à la suite du perfectionnement des instruments d’optique. Kepler avait perfectionné la lunette de Galilée qui ne sera plus utilisée après 1650. La précieuse loi de la réfraction de la lumière fut découverte en 1621 par le mathématicien hollandais Willebrord Snell van Royen dit Villebrordus Snellius (1581-1626).

L'ère des très longues lunettes fut inaugurée par Huygens, qui construisit en 1655 une lunette qui grossissait 50 fois. Elle mesurait 3,50 m. En 1673, le prolifique astronome polonais Johannes Havelke (ou Hewel), dit Hevelius (1611-1687), entreprit de construire une lunette longue de 46 m. Très lourde, elle fut suspendue à un mât de 27 m de haut; elle exigeait la présence de plusieurs assistants pour être manoeuvrée. La moindre petite variation météorologique l'affectait. Elle s'avéra être complètement inutilisable... De leur côté, les Anglais se distingueront dans la production des lunettes astronomiques.

Les grandes lunettes ou réflecteurs

1690 Uranographie par Hévelius

Johannes Hevelius (1611-1687), astronome allemand, fait partie de ces amateurs passionnés par les affaires du ciel. Juriste, conseiller municipal, brasseur, il commença à construire un observatoire chez lui, à Dantzig (Gdansk), en 1641. De ces études, il laissa un catalogue de nombreuses étoiles sous la forme d’un grand atlas céleste figuré d’une grande valeur artistique.

Sa grande lunette montée sur une poutre de 50 m de long permet une augmentation de la focale. Mais l'allongement de l'instrument rend les observations fort difficiles

Ursa major - représentation tirée du grand atlas

Vers 1684 la division de Cassini

Tandis que Huygens décrit la véritable nature des anneaux de Saturne et découvre l’un de ses satellites, Titan (1655), Cassini enrichit les connaissances sur Saturne parée de quatre nouveaux satellites (Japet, Rhea, Dione et Tethys), ainsi que d’une division dans des anneaux appelée, depuis, la division de Cassini.

Sur cette image prise en février 2005 par la sonde Cassini, la division apparaît sous la forme d'un grand trait noir central.

1781 Herschel découvre Uranus

L’astronome amateur allemand Wilhelm Herschel (1738-1822) découvrit la planète Uranus le 13 mars 1781. Prise tout d'abord pour une comète, la nouvelle planète fut appelée Georgium Sidus en hommage au roi d'Angleterre George III avant de changer de dénomination. En mai 1782, George III fit construire un observatoire grâce auquel Herschel découvrit en 1789 deux satellites d’Uranus, l'inclinaison de l'axe de Mars et de nombreuses comètes. Dans ce remarquable travail scientifique, il faut donner toute sa place à la soeur de l’astronome, Caroline. Artiste promise à une carrière musicale, elle abandonna cette voie lorsque son frère, passionné d'astronomie, déménagea au voisinage de Windsor Castle. En plus d'assister son frère lors des nuits d'observations, Caroline Herschel, exécutait des calculs routiniers mais nécessaires, préparant catalogues et publications et polissant même des miroirs. En 1787, le roi reconnaît son travail en tant qu'assistante de William Herschel et lui fait verser un salaire. À la suite des encouragements de son frère, Caroline se servira des télescopes pour ses propres recherches. Ainsi, elle découvrit des nébuleuses et de nombreuses comètes. Astronome à part entière, elle révisera le catalogue d'étoiles de Flamsteed. Lorsque, en 1788, William se maria, Caroline n'en continuera pas moins sa collaboration au travail astronomique de son frère.

1846 Galle découvre Neptune

Le 23 septembre 1846, l’Allemand Johann Gottfried Galle (1812-1910) découvrit Neptune, depuis Berlin, grâce aux calculs de l’astronome et polytechnicien français Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811-1877). Cette découverte est intéressante pour l’histoire de l’astronomie car elle consacre le triomphe de la mécanique céleste. Le calcul permettait de découvrir un corps céleste situé à plus de 4 milliards de kilomètres de la Terre !

Arago : « M. Le Verrier vit le nouvel astre au bout de sa plume. »

Uranus, la septième planète du système solaire, découverte par William Herschel, présentait des irrégularités axiales et orbitales, qui s’expliqueraient par la présence d’un autre corps massif, bien au-delà de son orbite.

L’astronome français Urbain Le Verrier (1811-1877) étudia la question à l’aide de calculs mathématiques en 1844 et découvrit la planète Neptune en 1846. Le Verrier communiqua le résultat de ses travaux à l’académie des sciences le 31 août 1846. L’astronome allemand Johann Galle confirma par observation la présence de Neptune le jour même qu’il reçoit les résultats de Le Verrier, le 23 Septembre 1846. Parallèlement à la découverte de l’astronome français, le jeune anglais John Adams de Cambridge parvint aux mêmes résultats (par calculs également) avec une année d’avance. Malheureusement pour lui, ses pairs ne prirent pas en compte ces résultats et Le Verrier récolta toute la gloire. Il a été établi que les deux astronomes ont bel et bien travaillé indépendamment l’un de l’autre, sans être au courant des travaux de l’autre.