Par les 1 ère – enseignement scientifique, encadrés par Mme Bourion
Durant de nombreux siècles les scientifiques ont débattu sur la place de la Terre dans l’Univers. Comment les scientifiques ont-ils prouvé que la Terre tourne autour du Soleil ? Remontons le temps pour comprendre comment les astronomes et physiciens ont pu mettre en place le modèle héliocentrique !
Nicolas Copernic
Nicolas Copernic est un astronome célèbre pour ses nombreux travaux, en particulier l’ouvrage intitulé “De revolutionibus orbium coelestium”. Dans cette œuvre, il explique les mouvements des astres par le modèle héliocentrique. Ce système héliocentrique s’oppose alors au géocentrisme qui place la Terre, immobile, au centre de l’univers. Dans ce modèle, le Soleil se situe au centre de l’univers et les planètes, dont la Terre, effectue une rotation autour. Les trajectoires des astres sont alors bien plus simples que dans le système géocentrique.
Tycho Brahe et Kepler
Tycho Brahé est un astronome Danois connu pour l’immensité des données astronomiques qu’il a recueilli au cours de sa vie grâce à des instruments de mesure très précis qu’il inventa. En 1572, il observe une supernova, puis en 1577, une comète. Une supernova est une explosion très lumineuse qui survient à la fin de la vie de certaines étoiles. Une comète qualifie un astre, qui présente un noyau brillant et une traînée gazeuse, décrivant une orbite en forme d’ellipse autour du Soleil. Il s’agit de modifications dans l’univers, qui est donc soumis au changement. Ces constatations s’opposent au modèle d’Aristote qui affirme que le monde au-delà de la Lune, dans le système géocentrique, est “parfait et immuable”.
A la mort de Brahé, son assistant Kepler reprend ses travaux et parvient à déduire les orbites des planètes et à énoncer des lois les caractérisant. Il introduit alors pour la première fois la notion d’orbite elliptique, abandonnant donc les mouvements circulaires parfaits des Grecs. Il montre ainsi que le mouvement de Mars suit une orbite elliptique : c’est sa première loi. Kepler a également montré que les plans des orbites planétaires passaient à travers le Soleil et non à travers la Terre, ce qui contredit l’une des affirmations du géocentrisme. De plus, il réalise des prédictions d’évolution de la vitesse des planètes sur leur orbite.
Galilée
De plus, en 1609, Galilée observe le ciel à l’aide d’une lunette astronomique. Il fait alors une découverte majeure ! En effet, il découvre que certaines étoiles tournent autour de Jupiter. Il s’agit de quatre satellites qui accompagnent Jupiter en permanence et qui, de fait, ne tournent pas autour de la Terre. Tous les astres ne gravitent donc pas autour de la Terre. Ses travaux s’opposent alors au géocentrisme d’Aristote selon lequel la Terre est l’axe central autour duquel tournent tous les astres. De plus, il observe les phases de Vénus, ainsi que variations des tailles de Mars et Vénus qui ne s’expliquent que dans un modèle héliocentrique Il est alors convaincu que la Terre est une planète comme les autres, tournant autour du Soleil, et défend ainsi le modèle de Copernic.
Newton
Par ailleurs, en 1687, la loi de la gravitation universelle formulée par Isaac Newton permet d’expliquer les mouvements des planètes ainsi que la raison pour laquelle les objets sont retenus à la surface de la Terre. La gravitation est décrite comme la force responsable du mouvement des planètes et des satellites et plus généralement comme l’attraction à distance entre deux corps qui possèdent une masse. Les trajectoires des planètes sont donc mises en équations et elles sont expliquées par la gravitation.
Pourquoi le débat perdure-t-il ?
Mais alors, pourquoi ne ressentons-nous pas les mouvements dûs à la révolution de la Terre autour du Soleil ? Cette question majeure du modèle héliocentrique a été résolue par Galilé qui nous explique qu’étant donné que nous accompagnons le mouvement de la Terre, nous ne pouvons pas le ressentir, c’est le principe d’inertie. Prenons l’exemple d’un trajet en voiture, ressentons-nous la vitesse de la voiture qui peut pourtant avoisiner les 100 kilomètres par heure ? Non. Cependant, depuis un trottoir, nous observons les voitures en mouvement, cela dépend donc du référentiel.
Aussi, un argument en faveur du géocentrisme, émis par Archimède, nous indique que si la Terre tourne autour du Soleil, nous devrions avoir, en juin puis en décembre, deux angles de vue différents sur l’univers et par conséquent observer les étoiles dans des positions différentes. Archimède étudie alors la position des étoiles de l’univers et constate qu’en juin puis en décembre, la disposition des étoiles dans l’univers était la même. Mais, en 1838, grâce aux progrès dans la technologie du télescope, Bessel, astronome allemand, observe qu’une étoile, relativement proche de la Terre par rapport à celles qui l’entourent, décrit une petite ellipse, ce qui ne peut être dû qu’à la révolution de la Terre autour du Soleil. C’est la parallaxe, c’est-à-dire le déplacement de la position apparente, d’une étoile par exemple, dû au changement de position de l’observateur.
Pour conclure
En conclusion, et après les nombreux et solides arguments énumérés, tels que la gravitation, nous pouvons voir que l’héliocentrisme est bel et bien la façon dont fonctionne l’univers. C’est grâce à d’éminents scientifiques comme Copernic et Galilée, mais surtout grâce à leurs observations, que l’humain a enfin pu mieux comprendre l’univers, et ainsi tourner le dos au géocentrisme, et adopter l’héliocentrisme.
Sources :
https://www.icem-pedagogie freinet.org/book/export/html/31182 https://www.youtube.com/watch?v=yEYfUmQ5kmw&t=601s https://www.lerobert.com/google-dictionnaire-fr?param=parallaxe https://media4.obspm.fr/public/ressources_lu/pages_kepler/mctc-orbites-elliptiques.html Manuel d’enseignement scientifique 1ère, Belin