4 La lumière soumise à l'interrogatoire.

Objectifs : Devenir capable de

Mots et concepts clefs :

onde fréquence
longueur d'onde champ électrique
potentiel électrique champ magnétique
unité astronomique onde électromagnétique
lumière année lumière
parsec galaxie
constellation
 

Introduction.

Haut de la page

Jusqu'à l'aube du vingtième siècle, toutes les découvertes de l'astronomie sont basées sur l'observation visuelle de phénomènes cosmiques à l'oeil nu ou par l'intermédiaire de lunettes astronomiques ou de télescopes. En réalité, la lumière réfléchie par les astres (la lune, les planètes, ...) ou émise par eux (le soleil, les étoiles, ...) recèle beaucoup de renseignements utiles qui étaient restés inutilisés.

La décomposition de la lumière en ses différentes composantes colorées permettra de nouvelles découvertes. D'autre part, les astronomes ont imaginé d'observer des ondes électromagnétiques autres que la lumière visible : les étoiles et les autres astres émetteurs nous envoient toutes sortes d'ondes qu'il nous est possible de capter et d'interpréter au même titre que la lumière.

Pour comprendre ce qu'est la lumière, nous devrons donc expliciter deux notions importantes :

Notion d'onde : physique du canard et du hooligan

Haut de la page

Qu'est-ce qu'une onde ?

La nature du phénomène " onde " peut être assez aisément expliquée à une personne qui a déjà vu les spectateurs d'un match de football " faire des vagues " pour manifester leur enthousiasme. Dans les gradins, les spectateurs se lèvent et s'assoient successivement. Le phénomène " onde " est donc provoqué par un mouvement de bas en haut des spectateurs des gradins. Les spectateurs ne se déplacent pas dans la tribune.

Fréquence et longueur d'onde sont deux grandeurs liées.

Qui a déjà jeté du pain aux canards dans un étang sait que, lorsque le morceau de pain tombe dans l'eau, tout autour de lui, des ondes circulaires s'éloignent et finissent par atteindre la rive.

Si maintenant, nous jetons de grosses pierres dans l'eau, celles-ci provoqueront la formation d'ondes circulaires d'amplitude beaucoup plus grande. Si les canards ne se sont pas envolés, ceux-ci vont successivement monter et descendre au fil de l'onde qui passe.

Le jet de pain ou de pierre dans l'eau a provoqué un mouvement de bas en haut de l'eau ; ce mouvement se propage dans toutes les directions autour du point d'impact : c'est une onde. La surface de l'eau prend la forme d'une courbe sinusoïde.

La distance entre deux crêtes de l'onde est la longueur d'onde (symbole :l-lambda).

Le nombre de crêtes qui parviennent au bord en une seconde est la fréquence (symbole n -nu) de l'onde.

La fréquence s'exprime en Hertz (nombre de cycles/seconde) ou en multiples : kHz (1.000 Hz), MHz (1.000.000 Hz).

Il existe une relation simple entre la longueur d'onde et la fréquence. Calculons la vitesse de propagation d'une crête : celle-ci se propage toujours à la même vitesse (appelons-la c), nous pouvons donc utiliser la relation simple :

[1]

On peut encore transformer cette formule en :

[2]

et

distance = temps . c

[3]

Si l'on déclenche un chronomètre à l'instant précis où une crête parvient au bord de l'étang, combien de temps mettra la crête suivante pour parvenir au même endroit ?

Puisque la crête suivante se trouve à la distance égale à une longueur d'onde, il est évident que la distance à parcourir est la distance correspondant à une longueur d'onde, ou encore l.

Donc, la formule [2] nous permet d'écrire :

[4]

Convenons d'appeler T le temps qui sépare l'arrivée de deux crêtes de l'onde au bord de l'étang ; cet intervalle de temps est appelé la période.

L'équation précédente pourra alors s'écrire plus simplement :

T = l / c

[5]

Si T secondes séparent les moments d'arrivée de deux crêtes successives, il arrive chaque seconde 1/T crêtes au bord de l'étang. Le nombre de crêtes qui parviennent par seconde sur le bord est la fréquence (n).

[6]

Dans un haut parleur, une membrane vibre sous l'effet du courant électrique provenant de l'amplificateur. Les vibrations de cette membrane sont communiquées à l'air. Les molécules d'air vont subir des compressions et des relâchements successifs et qui se propagent tout autour de la source sonore. Dans le cas d'une source sonore, les ondes ont la forme de sphères concentriques, puisque le son se propage dans un volume à trois dimensions. Quand l'onde parvient à notre tympan, celui-ci se met à vibrer sous l'effet des compressions et relâchements.

La longueur d'onde des sons va de plusieurs mètres pour les sons les plus graves à quelques centimètres pour les plus aigus. La vitesse de propagation des sons dans l'air est de l'ordre de 300 mètres/seconde.

La fréquence des sons varie donc de quelques dizaines à quelques milliers de Hertz. Une oreille dite " normale " peut percevoir des sons dont la fréquence varie entre 16 Hz et 16.000 Hz.

Champs électrique et magnétique

Haut de la page

Le champ électrique est formé par la présence de charges électriques statiques.

On dit qu'il existe un champ électrique à un endroit quand un corps porteur d'une charge électrique y subit une force. Ce champ électrique est bien connu par tous les effets de l'électricité statique qui est capable d'attirer certains corps.

Un des effets les plus connus est celui qui se produit sur les disques vinyle. Ceux-ci, soumis au moindre frottement, se chargent d'électricité négative ; en fait, ils se chargent d'un excès d'électrons. Dès ce moment, toute poussière chargée positivement est attirée par le disque et s'y colle ! Plus je frotte le disque, plus il attire la poussière : la force électrostatique est augmentée parce qu'il y a plus de charges électriques sur le disque.

L'excès d'électron ne peut voyager, ne peut s'écouler comme dans un métal conducteur de l'électricité, aussi parle-t-on d'électricité statique.

Le potentiel électrique (ou voltage).

Le potentiel électrique est, d'une certaine manière, une grandeur qui indique l'énergie disponible près d'un corps chargé. Cette énergie est d'autant plus grande qu'il existe un grand nombre de charges réparties dans un petit volume. Ce potentiel se mesure en volts.

On peut conclure de ceci que l'énergie disponible auprès d'une source de 220 volts est beaucoup plus grande que l'énergie disponible auprès d'une source de 1,5 volt.

Que se passe-t-il si nous mettons en présence un corps fortement chargé positivement (potentiel positif élevé) et un autre corps fortement chargé négativement (potentiel négatif élevé) ?

Il existe entre ces deux corps une très grande différence de potentiel. Il peut alors se produire une décharge électrique entre les deux corps de manière à ramener la neutralité : des électrons vont quitter le corps chargé négativement et gagner le corps positif. Le passage des électrons se marque par un éclair.

Il existe en permanence dans l'atmosphère terrestre une charge électrique positive alors que le sol possède une charge négative. Il existe une différence de potentiel de l'ordre de 100 volts par mètre d'altitude. En temps d'orage, la charge électrique de l'atmosphère augmente considérablement. De cette façon, la différence de potentiel électrique entre le sol et l'atmosphère peut dépasser le milliard de volts. Dans ces conditions, des décharges électriques sont très fréquentes : ce sont les éclairs.

Le champ magnétique.

Le champ magnétique pourrait se définir de manière assez semblable au champ électrique. Il existe un champ magnétique à un endroit quand il existe une force magnétique qui peut s'y exercer. A proximité d'un aimant, il existe un champ magnétique ; nous avons tous expérimenté la force magnétique qui en découle.

La lumière est une onde électromagnétique.

Un champ électromagnétique est la combinaison d'un champ électrique et d'un champ magnétique. Certains corps peuvent être à l'origine d'un champ électrique et d'un champ magnétique, à la fois. Un émetteur radio est un système qui fabrique un champ électromagnétique variable. La transmission de l'information de la variation du champ se propage à la vitesse de 300.000 km/s mais n'est pas instantanée. La propagation du champ électromagnétique variable se fait sous la forme d'une onde.

Il existe un certain nombre d'expériences qui montrent que la lumière se comporte exactement comme une onde électromagnétique, comme une onde radio, par exemple.

Les ondes radio.

Si l'on simplifie très fort, on peut dire qu'un émetteur radio est un système qui est capable de provoquer la formation d'un potentiel électrique dans une antenne émettrice. Ce potentiel est, en général, très faible.

Suivant la même simplification, un récepteur radio est un appareil qui est capable de " ressentir " l'existence d'un champ électrique.

Faisons maintenant varier le potentiel électrique de l'antenne : il passe, par exemple, de + 5 Volts à + 4 Volts. L'attraction pour les corps chargés négativement diminue. L'information de la variation du champ électrique va se propager de manière concentrique autour de l'antenne à la vitesse approximative de 300.000 km/s (la vitesse de la lumière).

Si la variation du potentiel de l'antenne se fait de manière périodique, nous aurons un effet d'onde : le potentiel électrique en un point augmente puis diminue périodiquement.

En réalité, il faut aussi considérer la variation périodique du champ magnétique autour de l'antenne. On étudie alors le champ électromagnétique (électrique et magnétique).

Les ondes radio sont du type électromagnétique, mais les propriétés des ondes électromagnétiques dépendent fortement de leur longueur d'onde (et donc, de leur fréquence). L'illustration ci-dessous indique les propriétés de quelques longueurs d'ondes.

Cette image a été réduite pour tenir dans la page. A l'agrandissement, on retrouve la résolution originale.

La lumière, dite visible, est une vibration périodique du champ électromagnétique. Toutes les particularités des ondes citées ci-dessus sont applicables à la lumière visible.

La couleur d'une lumière dépend en fait de sa longueur d'onde. Si la longueur d'onde est longue, on a plutôt affaire à une lumière rouge ou I.R. ; si la longueur d'onde est courte, on a affaire à de la lumière violette ou U.V.

Remarque : les micro-ondes.

Les micro-ondes font partie des ondes électromagnétiques : il s'agit d'une vibration à la fréquence approximative de 2450 MHz. La vibration du champ électrique provoque la vibration des molécules d'eau qui sont soumises à ce champ. Or, le fait que des molécules se mettent en mouvement dans un corps se manifeste par une élévation de température de ce corps. Donc, un aliment (qui contient de l'eau), placé dans un four à micro-ondes chauffe.

Il faut remarquer que, pour des raisons qui ne seront pas expliquées ici, les micro-ondes ne provoquent que la vibration des molécules d'eau. Les autres substances ne peuvent être chauffées dans un four à micro-ondes. C'est la raison pour laquelle une assiette y reste froide.

Que nous disent les ondes électromagnétiques ?

Haut de la page

Nouvelles exploitations des ondes lumineuses.

Lorsque je chauffe une substance composée d'atomes d'une seule sorte (du carbone, de l'hydrogène, du néon,...) cette substance émet de la lumière ; c'est ce qui se passe dans les ampoules électriques où un filament en tungstène est chauffé à plus de mille degrés.

On sait que la décomposition de la lumière solaire grâce à un prisme, par exemple, permet d'observer toutes les couleurs de l'arc en ciel.

Si l'on décompose la lumière obtenue lors du chauffage d'un élément à l'aide d'un prisme, on se rend compte que toutes les couleurs de l'arc en ciel ne sont pas représentées. En fait, seules certaines couleurs sont présentes.

Plutôt que d'observer un arc-en-ciel complet, on n'observe que des raies de certaines couleurs.

Si je chauffe une autre substance, j'observerai d'autres raies de couleur. En fait, chaque élément émet certaines couleurs caractéristiques. La lumière émise par de l'hydrogène chauffé est différente de la lumière émise par de l'hélium ou du fer, par exemple.

Lorsque l'on étudie la lumière émise par les étoiles, on peut voir la signature lumineuse des différents éléments qui constituent l'étoile. L'intensité des différentes couleurs permet même de déterminer la température de l'étoile ainsi que les quantités de chaque élément que l'on peut y trouver. On peut donc connaître la composition des étoiles très lointaines sans même les approcher.

Dans de nombreux cas, cependant, on observe que la lumière émise par les étoiles ressemble très fort à la lumière émise par certains éléments sur Terre mais qu'il existe une petite anomalie : les raies de couleur sont toutes déplacées vers le rouge ! Cela signifie-t-il qu'il existe dans les étoiles des éléments chimiques différents de ceux que nous connaissons sur la Terre ?

La réponse à cette question a permis une des plus grandes découvertes astronomiques de ce siècle... que nous décrirons plus loin.

Les radio-télescopes.

De nombreuses découvertes ont pu être faites grâce à l'analyse de la lumière visible mais aussi des ondes radio ou des rayons X et gamma que nous envoient les étoiles.

Les radio-télescopes sont des antennes parfois énormes qui captent les ondes radio venues de l'espace. Ces ondes radio fournissent des images, au même titre que le rayonnement visible. Il faut cependant que l'électronique aide l'astronome à décoder les informations reçues. Celles-ci sont très souvent complémentaires de celles obtenues par l'observation visible. Un des grands avantages des radio-télescopes est qu'on peut les utiliser en plein jour.

D'autre-part, l'utilisation des radio-télescopes à la place de télescopes optiques a permis, pour des raisons physiques, de faire des observations beaucoup plus détaillées d'astres, même très lointains.

Toutes ces observations ont permis de se faire une meilleure idée de la structure de l'univers et des astres qui le composent, d'évaluer les distances entre les astres, etc...

Les distances en astronomie

Haut de la page

Les observations faites par les astronomes ont permis de montrer que les distances entre les astres doivent être décrites par des nombres... astronomiques. Les unités de distance utilisées dans la vie courante ne sont plus guère utilisables en astronomie.

Le corps céleste qui conditionne le plus fortement notre vie est le soleil : celui-ci est un étoile comme les autres. Si celles-là nous paraissent moins brillantes, c'est tout simple ment qu'elles se trouvent à de très grandes distances de nous.

L'unité astronomique (ua) est souvent employée dans le système solaire : c'est la distance moyenne qui sépare le soleil de la Terre, soit environ 150 millions de km.

L'année lumière (al) est la distance parcourue par la lumière en une année ; la vitesse de la lumière est de l'ordre de 300.000 km/s. La lumière d'un faisceau laser émis depuis la Terre rejoint la lune en une seconde, environ : la lune est à une seconde-lumière de la Terre. La lumière solaire met 8 minutes pour nous parvenir : le soleil est à 8 minutes-lumière de la Terre. L'étoile la plus proche est Proxima Centauri située à 4,3 années lumière, soit quarante mille milliards de km ! Sirius est à 8 années-lumière, Véga à 22 années-lumière, la nébuleuse d'Orion à 1500 années-lumière. Ceci signifie bien que la lumière qui nous parvient aujourd'hui a voyagé pendant 1500 ans avant de nous parvenir. Elle est partie en 487 de notre ère, soit sous le règne de Clovis. Donc, plus nous regardons loin dans l'univers, plus nous regardons dans le passé !

Le parsec (pc) est la distance à laquelle on perçoit le rayon moyen de l'orbite de la Terre autour du soleil selon un angle de 1'' d'arc. 1 parsec = 3,262 années-lumière = 3,09.1022 kilomètres.

Les structures dans l'Univers

Haut de la page

Les étoiles ont tendance à se grouper en amas d'étoiles dont la masse totale est de l'ordre du million de masses solaires.

En 1924, grâce au télescope du Mont Wilson, Edwin Hubble est entré dans l'histoire des sciences en montrant sur une photo de la nébuleuse d'Andromède (2 millions d'al) que celle-ci contenait elle-même des étoiles. L'utilisation de télescopes de plus en plus puissants (principalement les radio-télescopes) a permis de résoudre un grand nombre de ces nébuleuses en groupes d'étoiles : ce sont des galaxies, au même titre que la Voie Lactée.

L'observation du ciel par une nuit très claire permet de remarquer que les étoiles ne sont pas également réparties sur la voûte céleste : elles sont plus concentrées le long d'une large bande plus claire : c'est la Voie Lactée, notre galaxie.

Les galaxies sont des ensembles relativement homogènes d'étoiles groupées sous l'effet d'une force qui retient les étoiles constituantes près de leurs voisines : cette force est la GRAVITATION, celle-là même qui retient la Terre près du soleil, la lune autour de la Terre et qui fit tomber une pomme sur la tête de Newton. La masse moyenne d'une galaxie varie entre 100 et 1.000 milliards de masses solaires.

La Voie Lactée a une forme spiralée qui n'est visuellement perceptible que pour un observateur extérieur à la galaxie. Une vue de profil montre un disque enflé en son centre ; elle renferme plus de cent milliards d'étoiles.

Son diamètre est de cent mille années-lumière (30 kpc) et son épaisseur de cinq mille années-lumière (300 pc). Le soleil est situé aux deux tiers de la distance entre l'axe du disque et son bord extérieur (10 kpc). Lorsque nous observons la Voie Lactée depuis la Terre, nous l'observons par la tranche.

Toutes les étoiles de la galaxie tournent autour de l'axe du disque. Le soleil en fait un tour complet en 200 millions d'années. Né il y a 4,56 milliards d'années, le soleil va sur ses 25 ans galactiques. Sa masse est de 2.1027 tonnes (2 milliards de milliards de milliards de tonnes) pour un rayon de 700.000 km.

La distance moyenne entre les galaxies est de l'ordre du million d'années-lumière. On a mis en évidence plus d'un milliard de galaxies grâce aux instruments d'observation actuels.

De même que les étoiles s'attirent entre-elles, les galaxies ont tendance à s'assembler pour former des amas de galaxies, ces amas se groupant eux-mêmes en super-amas qui rassemblent de 100 à 1.000 galaxies.

Les structures essentielles que l'on rencontre dans l'univers sont donc :

Des chiffres souvent cités font état d'une masse totale de l'univers = 4,2.1052 kg. pour une densité de 5.10-30kg/dm3. Nous verrons cependant plus loin que ces chiffres sont sujets à caution.

Que sont les constellations ?

Haut de la page

Les étoiles et les galaxies sont réparties de manière relativement uniforme dans le ciel. Vues de la Terre, certaines d'entre-elles paraissent assez proches les unes des autres. De plus, leur disposition dans le ciel est telle qu'elles semblent dessiner des formes dans lesquelles les esprits très imaginatifs des anciens ont cru reconnaître des êtres mythologiques. Ils ont identifié l'image d'un taureau, d'un bélier, d'un poisson,...

Il est à remarquer que les étoiles qui forment les constellations peuvent être, en réalité, très éloignées les unes des autres. Ce n'est que par un accident de la perspective qu'elles nous semblent proches.

Parmi les constellations les plus connues dans l'hémisphère nord, on citera évidemment la Petite Ourse dont l'extrémité de la queue a la particularité d'être constituée d'une étoile qui indique la position approximative du pôle nord terrestre : c'est l'étoile Polaire autour de laquelle toutes les étoiles de la voûte céleste semblent tourner.

On citera encore la Grande Ourse, située non loin de la première ainsi que la constellation d'Orion, aisément reconnaissable à une série de trois étoiles fort brillantes et alignées. Cette constellation est formée d'étoiles (Bételgeuse, Rigel, Bellatrix,...) et d'une nébuleuse au nom beaucoup moins poétique (M42), tache lumineuse d'aspect plus diffus : c'est une galaxie.

Exercices

Haut de la page

Quelle est la longueur d'onde des micro-ondes ? A quel type d'onde connu s'apparentent-elles ?
Un vaisseau spatial est capable de quitter la Terre si sa vitesse atteint 11 km/s. Combien de temps lui faudrait-il, à cette vitesse, pour atteindre la planète Mars lorsque la distance entre les deux planètes est de 1 u.a. ?(on considère la vitesse du vaisseau constante)
Un extraterrestre voyageant dans l'espace interstellaire observe actuellement la Terre avec un télescope très puissant. Il assiste à la décapitation de Louis XVI. A quelle distance se trouve-t-il de la Terre ?
A quelle distance de la Terre doit on se faire instantanément transporter pour assister grâce à un télescope au moment émouvant de ta naissance ?  

Textes de travail.

Haut de la page

Découverte des galaxies

Le Soleil perd sa place centrale
Harlow Shapley [qui] travaillait dans les années vingt avec le télescope de 1,5 mètre construit par Hale sur le mont Wilson, en Californie du Sud, tentait de percer les secrets d'un autre genre de groupement d'étoiles, les amas globulaires. A l'inverse des amas galactiques à la forme irrégulière, et où les quelques centaines d'étoiles ne sont pas liées par la gravité, les amas globulaires ont une belle forme sphérique et contiennent quelques centaines de milliers d'étoiles liées ensemble par la gravité. Il en existe environ une centaine autour de la Voie lactée. [...] Shapley détermina la distance des amas globulaires et leur distribution dans l'espace. Les amas globulaires vinrent se disposer en un grand volume sphérique mais, fait surprenant, le centre de la sphère ne correspondait pas à la position du Soleil, il se trouvait à quelques dizaines de milliers d'années lumières dans la direction de la constellation du Sagittaire. Le fantôme de Copernic faisait une fois de plus son apparition.

Se pouvait-il que le Soleil ne soit pas au centre de l'univers ? Shapley décida que c'était la seule solution possible pour rendre compte de la distribution des amas globulaires. Le Soleil, au lieu d'être au centre de la Voie lactée, fut relégué dans sa lointaine banlieue. Après être devenu moyennement brillant, le Soleil se retrouvait à une place tout à fait ordinaire. En supposant que le système des amas globulaires délimitait la Voie lactée, Shapley attribuait un diamètre de 300.000 années lumières à la galaxie et plaçait le Soleil à une distance de 50.000 années lumières du centre galactique. Nous savons maintenant que ces valeurs sont exagérées.

Dans l'univers tel qu'on le connaît aujourd'hui, la Voie lactée a la forme d'un disque de 90.000 années lumières de diamètre. Ce disque est très mince, son épaisseur n'étant que le centième de son diamètre, et les quelques centaines de milliards d'étoiles qui le composent tournent toutes autour du centre du disque, le centre galactique. Le Soleil est aux deux tiers du rayon de ce disque vers le bord, à une distance de 30.000 années lumières du centre galactique. Il entraîne le système solaire à une vitesse de 230 kilomètres par seconde à travers l'espace, dans son périple autour du centre galactique, qu'il accomplit tous les 250 millions d'années. Depuis sa naissance, il y a 4,6 milliards d'années, le Soleil a accompli 18 fois le tour de la Voie lactée.

Un univers extragalactique
Les limites de la Voie lactée étaient enfin atteintes. La taille du système solaire s'était réduite à un milliardième de celle de la galaxie. Les efforts accomplis avaient été prodigieux, car mesurer l'étendue de la Voie lactée depuis notre petit coin de Terre était à peu près comparable à l'exploit que réaliserait une amibe si elle parvenait à mesurer l'étendue de l'océan Pacifique !

Mais le travail était loin d'être achevé. Une question fondamentale restait sans réponse : l'univers finissait-il avec la Voie lactée ou s'étendait-il bien plus loin ? Existait-il d'autres systèmes comparables au-delà des limites de cette dernière ? Les " univers îles " de Kant existaient-ils ? Shapley pensait que l'univers se réduisait à la Voie lactée. Les taches nébuleuses dans le ciel devaient y être contenues. Paradoxalement, l'homme qui avait délogé le Soleil de sa place centrale avait oublié le fantôme de Copernic. La place centrale dans l'univers était maintenant occupée par la Voie lactée. Shapley avait de bonnes raisons de le croire, étant persuadé que la Voie lactée était très grande (150.000 années lumières de rayon). Or, la distance des nuages de Magellan [...] était aussi de 150.000 années lumières. Les nuages de Magellan et, par conséquent, toutes les autres taches nébuleuses devaient être dans la Voie lactée. Celle ci était seule dans l'univers.

L'univers de Shapley ne fut pas adopté à l'unanimité. Certains pensaient qu'il s'était trompé dans ses calculs, que la Voie lactée était beaucoup plus petite, que les taches nébuleuses aux formes de spirales dans le ciel n'appartenaient pas à la Voie lactée et qu'elles étaient des galaxies comme la nôtre. Le débat sur la nature des nébuleuses faisait rage au début des années vingt.

La solution fut trouvée par Edwin Hubble, astronome américain et ancien avocat qui avait délaissé le barreau pour se consacrer à l'étude des étoiles. En 1923, utilisant le télescope nouvellement construit sur le mont Wilson, il put décomposer la grande tache nébuleuse dans la constellation d'Andromède en une multitude d'étoiles. [Il attribua] une distance de 900.000 années lumières à la tache nébuleuse. Même en se référant à la mesure erronée de Shapley concernant la taille de la Voie lactée (400.000 années lumières) la nébuleuse était bien au-delà de cette dernière. La nébuleuse d'Andromède était devenue galaxie et soeur jumelle de la nôtre. Le monde se peuplait tout d'un coup d'une multitude de galaxies. Les univers îles d'Emmanuel Kant devenaient réalité. L'univers s'agrandissait de plus en plus et, bientôt la Voie lactée allait se perdre dans l'immensité de l'univers tout comme le système solaire s'était déjà perdu dans l'immensité de la Voie lactée. Le fantôme de Copernic avait triomphé une fois de plus. La Voie lactée avait perdu sa place unique.

Trinh Xuan Thuan
La mélodie secrète (op.cit.)
pp. 66-70

1. Pourquoi est-il à plusieurs reprises question du " fantôme de Copernic " dans ce texte ?
2. Réalise un schéma à l'échelle des différentes structures évoquées dans ce texte, en tenant compte des mesures de distances les plus proches de ce qui est généralement admis aujourd'hui.
3. En combien de temps nous parvient la lumière émise par le centre de la Voie Lactée ?

Haut de la page

L'astrologie

Au-dessus de nos têtes, et en première approximation, le ciel comporte deux sortes d'astres : les étoiles, qui composent des configurations, ou astérismes, reconnaissables depuis la plus haute Antiquité, et qui occupent toujours les mêmes positions relatives, comme si elles étaient portées par une immense sphère de cristal, au sein de laquelle (ou sur laquelle) d'autres astres semblent se mouvoir. Sur cette voûte céleste (appelée par les astronomes modernes la " sphère des fixes "), on observe avec facilité le déplacement de certains autres astres : le Soleil d'abord, dont l'éclat diffusé par l'atmosphère céleste, éteint les images stellaires pendant le jour ; la Lune, avec ses phases, et enfin les planètes, dont il faut rappeler qu'on n'en connaissait que cinq jusqu'aux temps modernes : Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne.

Le ciel des étoiles fixes, repérées par leurs trois coordonnées [...], comporte plusieurs régions, définies principalement par les trajectoires qu'y semblent décrire les planètes et le Soleil. Le Soleil décrit l'écliptique en un an ; l'écliptique est le plan de l'orbite apparente du Soleil autour de la Terre, ou encore, le plan de l'orbite annuelle réelle de la Terre autour du Soleil. Le plan de l'orbite des planètes autour du Soleil n'est pas identique au plan de l'écliptique ; la Lune et les cinq planètes principales semblent donc se déplacer dans une bande étroite qui s'étend à 8°30' de part et d'autre de l'écliptique : c'est la bande zodiacale ou Zodiaque. Les douze constellations qui s'y trouvent sont les douze constellations zodiacales ; elles ont donné naissance aux douze signes du Zodiaque.

L'astrologie s'accompagne d'un appareil plus compliqué : chaque signe zodiacal est divisé en trois décans. La plupart des planètes décrivent la bande zodiacale, au cours de leurs mouvements apparents, dont on sait qu'ils peuvent être compliqués ; en un lieu donné, une planète donnée se lève, puis se couche ; cette partie de sa trajectoire est divisée en six parties définissant des régions égales du ciel séparées par de grands cercles passant par le pôle Nord : ces six régions du ciel sont des maisons ; six autres maisons sont définies par la partie nocturne de la trajectoire bien connue de la planète en question. Ces maisons découpent donc le Zodiaque en douze fuseaux dont la dimension angulaire peut être fort différente. Au moment de la naissance d'un être humain, le Soleil se trouve dans telle ou telle région du Zodiaque. Chaque planète peut se trouver dans tel ou tel signe, et dans telle ou telle maison. De plus, la Lune peut se trouver à l'une quelconque de ses phases. Si bien qu'un horoscope est une chose très compliquée, qui précise tout cela, et qui comprend donc de nombreuses indications concernant la position du Soleil, de la Lune, et des cinq planètes traditionnelles, au jour, à l'heure (à la minute si l'on veut) de la naissance. Ceci est possible grâce à l'extrême précision des tables du mouvement des planètes, qui suivent les mêmes orbes depuis des millions d'années, et dont les astronomes antiques savaient déjà prédire les mouvements avec une précision meilleure que le degré. Les astrologues contemporains utilisent par exemple les calculs fondés sur les tables données chaque année par le Bureau des Longitudes, ou par le Nautical Almanac, et atteignent sans mal une précision d'une minute d'arc ; l'ordinateur leur permet de donner à ces indications une forme scientifique, dont la présentation inspire confiance. Les horoscopes sont alors présentés sous des formes tabulaires ou graphiques variées.

Personne ne discute la valeur des calculs en question et des horoscopes ainsi établis. Ce qui est beaucoup plus discutable, c'est le commentaire (essentiel à l'astrologie !) qui accompagne l'horoscope. Ce dernier (que nous désignerons du nom d'" analyse " dans ce qui suit, faute d'un vocable plus approprié à cette opération aux méthodes floues, très variables d'un astrologue à l'autre) se fonde essentiellement sur les propriétés attribuées aux signes, aux planètes et aux régions du ciel où se trouvent les uns et les autres. Certains astres mobiles sont bénéfiques (Soleil, Lune, Jupiter, Vénus) ; d'autres (Mars, Saturne) sont très maléfiques. Ils gouvernent des portions différentes du corps, et ont des effets très divers. Par exemple, Saturne gouverne (selon Ptolémée) l'oreille droite, la vessie, la rate, les os ; Saturne oriental fait le corps jaunâtre, la chevelure noire et frisée, le tempérament humide et froid ; cependant qu'occidental, il fait plutôt une chevelure lisse et unie, des hommes chauves tôt, et plutôt débiles, au tempérament froid et sec... Les phases de la Lune ont une grande importance : ainsi la Nouvelle Lune est un signe néfaste, la Pleine Lune correspondant au contraire, à la... plénitude. Les signes du Zodiaque ont des propriétés fixées essentiellement par les propriétés des animaux ou objets évoqués. II y a des signes de feu, de terre, d'air et d'eau, ce qui lie l'astrologie à l'alchimie, dont les développements médiévaux furent simultanés. Bien entendu, le Bélier, par exemple, correspond à l'énergie, à une extériorisation d'activité mentale... alors que les Poissons sont un signe gouverné par l'humide, etc. Les maisons ont aussi des propriétés bien définies. Et l'" analyse " combine savamment les associations entre la position des planètes par rapport au Zodiaque, et aux maisons, la phase de la Lune, voire les " aspects " (angle que font les astres mobiles, deux à deux, dans le Zodiaque)... L'" ascendant " compte aussi, c'est à dire le signe du Zodiaque qui contient le point ascendant, celui de l'écliptique qui se lève au moment de la naissance considérée... Et les astrologues qui veulent s'en donner la peine arrivent aussi à faire intervenir dans les " analyses " souvent fort longues, la position de certaines étoiles, zodiacales ou non, mais très brillantes, comme Aldébaran, Régulus, Sirius ou Véga.

L'essentiel des arguments des astrologues est que ces " analyses " sont justifiées par des millénaires d'expérience satisfaisante. Les statistiques, à vrai dire, sont plus que contestables ; et il est bien rare de voir les arguments des astrologues s'engager dans des voies quantitatives. Mais la signification des associations astrologiques est d'emblée contestée par les astronomes, non seulement en raison de leur apparence de subjectivité poétique, mais surtout pour des raisons astronomiques précises.

Pas d'horoscope pour les habitants de Mourmansk.
Comment les astronomes jugent ils l'idée essentielle sous jacente à ces " analyses " à savoir : " La position du Soleil, de la Lune, et des planètes dans le ciel de la naissance d'une personne a une signification précise ; elle influence le caractère et le destin de cette personne " ?

Nous passons sur certains problèmes évidents (les différences d'un astrologue à l'autre, le choix arbitraire du ciel de naissance ou du ciel de conception...). Plus graves nous paraissent, en effet, dans l'optique même des astrologues, un certain nombre de faits astronomiques indiscutables.

Le système solaire n'est pas aussi simple que celui que connaissaient les astrologues médiévaux. En dehors des cinq planètes principales, visibles à l'oeil nu, on en connaît aujourd'hui bien plus. Depuis que Galilée, en pointant vers le ciel une lunette d'approche, et en la perfectionnant, ouvrit l'astronomie d'observation, on en a découvert bien d'autres en effet : Uranus en 1781, Neptune en 1846, puis Pluton, et tout récemment Chiron, pour ne parler que des planètes d'importance raisonnable. On a découvert aussi plus de deux mille petites planètes, ou astéroïdes, principalement entre Mars et Jupiter. Enfin, autour des planètes existent des systèmes de satellites et d'anneaux d'une grande complexité, et en nombre important. Cette structure compliquée du système solaire, ignorée des astrologues de jadis, est, semble-t-il, ignorée aussi de la plupart des astrologues d'aujourd'hui, au moins dans leur méthodologie quotidienne : ce fait infirme tout à fait les prévisions qu'ils font, même s'il ne suffit évidemment pas à infirmer les principes qui les guident, exprimés ci-dessus.

Deuxième observation : les analyses caractérielles sont liées souvent en partie aux représentations (Lion, Taureau, Vierge,...) des signes du Zodiaque. Or la précession des équinoxes a pour effet, par exemple, que lorsque le Soleil est dans le signe de la Vierge, il se trouve dans la constellation du Lion, nommée en raison d'une vague analogie de forme entre l'astérisme qui figure cette constellation et l'animal qui porte ce nom. Ce à quoi nous ajouterons que si les constellations ont conservé leur nom antique de l'astronomie assyrio-babylonienne, en revanche, dans d'autres mythologies, égyptienne, chinoise, indienne, ou précolombienne, elles ont éveillé d'autres associations d'images, elles portent d'autres noms, et elles devraient, de ce fait, influencer différemment l'avenir d'une personne donnée. Ainsi la Grande Ourse (appelée aussi le Grand Chariot) était la Jambe de Boeuf pour les Egyptiens.

Troisième réalité : les constellations sont des illusions de perspective dues à la position spéciale de la Terre. D'une planète sirienne, ou d'un système solaire situé dans la galaxie d'Andromède, les aspects du ciel apparaîtraient entièrement différents. Les effets de perspective rapprochent dans le ciel des étoiles fort distantes l'une de l'autre, et éloignent des étoiles beaucoup plus proches. Ainsi deux étoiles comme h-Cas et a-Cen, dans deux constellations aussi différentes que Cassiopée et le Centaure, l'une boréale, l'autre australe, sont elles distantes d'environ 2,5 années de lumière ; au contraire, deux étoiles de la même constellation, comme dans Orion, Rigel (b-Ori) et Bellatrix (g-Ori), sont séparées d'environ 50 années de lumière... alors qu'elles voisinent dans le ciel. La conquête essentielle de l'astronomie moderne a en effet été la pénétration du ciel en profondeur, c'est-à-dire l'acquisition d'une troisième dimension. Cette découverte essentielle de l'astronomie depuis quatre siècles reste ignorée des astrologues, quels qu'ils soient ; c'est en ce sens que l'on dit parfois que l'astrologie en est restée à l'astronomie médiévale, qui considérait les étoiles comme toutes à la même distance de nous, sur la sphère céleste...

Evidemment ce que nous venons de dire est aussi vrai pour les planètes, et c'est notre quatrième argument. Saturne est à une distance moyenne d'une heure et seize minutes de lumière de la Terre ; le Soleil en est distant de huit minutes de lumière ; la distance de Mars à la Terre varie (approximativement) de quatre à vingt minutes de lumière. Les influences ne dépendraient pas de la distance ? C'est a priori difficile à admettre ! mais c'est possible. Si c'est possible, que diront alors les astrologues du cinquième argument, fourni par l'astronomie récente ?

Autour d'un tiers des étoiles (et il y a cent milliards d'étoiles dans notre Galaxie, et il y a des milliards de galaxies déjà connues dans l'Univers, et peut être beaucoup plus), il existe des systèmes planétaires comme le nôtre. Si l'influence d'une planète n'est pas fonction de sa distance, un calcul simple [...] montre que l'influence de ces milliards de planètes très lointaines dépasse largement celle des planètes usuellement utilisées par les astrologues. Et si elle dépend de la distance, alors, il faudrait en tenir compte...

Que dire enfin de l'horoscope des pauvres gens nés au nord du cercle polaire, à Mourmansk ou à Tromsö ? L'écliptique ne s'y trouve dans aucune maison ; le ciel de ces malheureux est privé de planètes, toutes sous l'horizon pendant de nombreux mois... Mourmansk, ville de 300.000 habitants, comporterait une proportion énorme de gens sans horoscope donc sans aptitudes particulières, chômeurs ou incompétents ? Nous ne saurions donc accepter cette conclusion sans un examen plus attentif... !

Pecker J.-C.
L'astrologie et la science
La Recherche, Janvier 1983.

1. Quels sont les points d'accord entre les astronomes et les astrologues ?
2. Quels sont les points de désaccord ?
3. Quels sont les reproches que l'auteur adresse à l'astrologie ?

Dernière modification: 02/07/2006