1) Le berceau de l'Astronomie antique : la Grèce

 

      a) Remise en contexte

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Au Vème siècle avant J-C, la Grèce, constituée de nombreuses Cité-Etats indépendantes est plongée dans les Guerres Médiques les opposant aux envahisseurs de l'Empire perse, alors le plus immense et le plus puissant territoire du monde Antique connu.

En 478 av. J.-C, un grand nombre de cités s’unissent au sein de la ligue de Délos, alliance militaire destinée à chasser les Perses d’Asie Mineure. Reposant au départ sur le volontariat, l’appartenance à la ligue — dominée par Athènes — devient rapidement une obligation pour les cités. Les Athéniens exigent des tributs de la part des autres cités, transportent le trésor de Délos à Athènes et répriment toute tentative d’émancipation : ainsi Naxos, qui essaie de se retirer de la confédération, voit-elle ses fortifications rasées. Progressivement, la ligue de Délos passe au service de ce qui va devenir l’« impérialisme athénien ».

Une période de domination politique, culturelle et artistique s’ouvre pour Athènes, qui atteint son apogée sous Périclès.

Il renforce les institutions démocratiques de la cité, qui est, grâce au trésor de la ligue, embellie et dotée de nouveaux monuments : la plupart des édifices de l’Acropole datent de cette époque. Athènes rayonne dans tout le monde antique, tant sur le plan culturel et artistique — avec des auteurs comme Eschyle, Sophocle, Euripide, des philosophes comme Socrate et Platon, des historiens tels que Thucydide et Hérodote, des sculpteurs comme Phidias — qu’économique, Le Pirée étant devenu la plaque tournante du commerce méditerranéen.

 

    b) L'adoption de la théorie géocentriste  

 

           1) Aristote

 

Aristote (-384; -322 av J-C) a construit une somme de connaissances dans toutes les disciplines (biologie, astronomie, physique), basée sur l'observation et l'expérimentation. Il a notamment repris le sytème géocentrique de certains de ces prédécesseurs mais l'a "amélioré" : il a ajouté le mouvement rétrogradé et la variation de vitesse de certaines planètes de par ses observations. En effet, en observant son lever le matin et le déclin du Soleil le soir, les géocentristes contemporains d'Aristote  se confortent dans la thèse d'une Terre au centre de l'univers et d'un soleil tournant autour de lui. Ils expliquent le mouvement plus étrange des planètes qui ne suivent pas une ligne conductrice continue, mais qui effectuent des allés et retour par la rotation terrestre et du mouvement des planètes. Le géocentrisme est donc un modèle qui nous explique que la Terre est au centre de l'Univers, totalement immobile, que le Soleil et les planètes tournent autour d'elle. Aristote affirma, après des observations, que certaines planètes ont un mouvement en forme d'épicycle et non un mouvement rotatif. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dans le système d’Aristote, comme dans celui de Pythagore, la Terre était immobile au centre du monde et entourée d’une succession de sphères cristallines. Le problème du modèle de Pythagore résidait dans le fait que chaque planète était associée à une seule sphère, ce qui ne pouvait pas expliquer les irrégularités des mouvements apparents.

Aristote surmonta ce problème en créant un système plus complexe contenant 55 sphères emboîtées les unes dans les autres. Chaque planète était alors associée à un groupe de sphères dont les mouvement se superposaient. Le fait de combiner différentes rotations permettait de donner à chaque planète un mouvement complexe qui pouvait être ajusté pour correspondre à celui que l’on observait dans le ciel.

Avec une combinaison de 55 sphères, Aristote arrivait relativement bien à reproduire les mouvements apparents des planètes. Son système avait néanmoins un défaut majeur : il était incapable d’expliquer les variations de luminosité apparente des planètes.

Nous savons aujourd’hui que ces variations sont dues au changement de distance entre la Terre et chaque planète. Mais dans le système d’Aristote les planètes se trouvaient à une distance fixe de la Terre et les modifications d’éclat restaient inexpliquées.

Aristote introduisit aussi un concept plus philosophique qui allait être accepté  jusqu’au XVIe siècle : la distinction entre la Terre et les cieux. Pour lui, l’intérieur de l’orbite lunaire, ce qui incluait la Terre et son atmosphère, représentait le règne de l’imperfection et du changement. Au-delà de la Lune, se trouvait le royaume de la perfection et de l’immuabilité

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             2 ) Ptolémée

 

On ne sait pas grand chose de la vie de Ptolémée, il serait né vers 90 après J.C. à Ptolémaïs d'Hermias, dans la Thébaïde en Egypte. Son prénom peut faire supposer qu’il aurait eu une citoyenneté romaine. A Alexandrie, il se consacre à l’astronomie, l’optique, la géographie et aux mathématiques.

 

En géométrie, Ptolémée est un des premiers à tenter de démontrer le cinquième postulat des Eléments d’Euclide d’Alexandrie (-320? ; -260?). L’ œuvre phénoménale, « Les éléments », que nous laisse Euclide, servira de base à toute la géométrie pendant plus de 2000 ans. Après la Bible, c'est l'ouvrage qui possède le plus d'éditions. Une vraie encyclopédie, composée de 13 livres, qui traite des figures géométriques, des polygones inscrits et circonscrits à un cercle, des proportions, de la géométrie dans l’espace ainsi que des nombres. Deux autres livres seront complétés plus tard par Archimède (cercles, cylindres) et Apollonius (cônes, coniques : ellipse, parabole, hyperbole).

 

 

 

 

 

 

 

                                                     Copie en grec des Eléménts (IXème siècle) d'Euclide

 

 

L'oeuvre majeure de Ptolémée, la Composition mathématique, traité d’astronomie de treize livres, dominera durant 1500 ans les pensées scientifiques à travers tout le bassin méditerranéen et au-delà. Mainte fois recopiée et traduite, elle sera rebaptisée l’Almageste par les arabes (nom qui vient de « al » signifiant le et du superlatif grec « megistos », le plus grand).
Ce traité rend hommage à Hipparque de Nicée dont il emploie perpétuellement les données, prétend les vérifier et ajoute ses propres observations.
Dans les livres I et II, Ptolémée présente et justifie des postulats fondamentaux de l’astronomie, pose les bases de la trigonométrie, expose une théorie des climats, …
Le livre III traite du Soleil (définition de l’année solaire, mouvements, …) alors que dans les livres IV à VII, il étudie plus précisément la lune (périodes lunaires, mouvements, diamètre, prédictions d’éclipses, …).
Le livre VIII est un catalogue de plus d’un millier de corps célestes (étoiles, constellations, …) référencés par leur magnitude, leur mouvement.
Les derniers livres traitent des planètes.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                         Page de l'Almageste de Ptolémée : l' <<Astronomie-Mathématique>>

 

 

 

Il laisse également un théorème important que l’on peut trouver dans le livre I de l’Almageste :

Dans un quadrilatère convexe (=où les deux diagonales sont à l'intérieur du quadrilatère inscrit dans un cercle) le produit des longueurs des diagonales est égal à la somme des produits des longueurs des côtés opposés.

 

AC x BD = AB x DC + AD x BC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il fournit, en base sexagésimale (= base 60 où chaque "chiffre" vaut une puissance de 60), une table des cordes ce qui revient à une table des sinus. Il établit également quelques formules.
Ptolémée obtient ainsi une excellente approximation du nombre Pi, soit : 3 + 8/60 + 30/602 en base sexagésimale, ou encore environ 3,1417 dans l’écriture décimale actuelle.

 

Pour Ptolémée, les corps célestes d'Aristote n’étaient pas liés à des sphères cristallines centrées sur la Terre.

En fait, chaque planète se déplaçait sur un petit cercle, appelé épicycle, dont le centre lui-même se déplaçait en suivant un grand cercle centré sur la Terre, appelé déférent.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En ajustant la taille et la position de tous les cercles mis en jeu, Ptolémée obtenait un système capable de reproduire avec précision les mouvements apparents des corps célestes. Il était de plus en mesure d’expliquer les variations d’éclat des planètes, puisque celles-ci voyaient maintenant leur distance à la Terre varier.

Ce double succès explique que le système de Ptolémée, qui améliorait celui d’Aristote dans la forme mais pas l’esprit, fut accepté jusqu’au XVIe siècle.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                           Le système de Ptolémée vu par Andreas Cellarius, mathématicien hollandais (XVIe s),

                                                                          Harmonia macrocosmica 1705

 

 

 

Malgré la position dominante d’Aristote et de Ptolémée, deux autres philosophes grecs proposèrent des systèmes bien plus proches de la réalité. A l’époque d’Aristote, Héraclide avança que la Terre n’était pas immobile, mais tournait en fait sur elle-même. La rotation apparente de la voûte céleste en 24 heures s’expliquait alors de façon beaucoup plus naturelle. L’explication était la bonne, mais elle ne fut pas acceptée.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Plus tard, pour expliquer les mouvements particuliers de Mercure et de Vénus, qui semblaient osciller autour de Soleil, Héraclide avança que ces deux planètes ne tournaient pas autour de la Terre, mais autour du Soleil. Il obtenait ainsi une description plus proche de la réalité, même s’il pensait que le reste des corps célestes, y compris le Soleil, tournaient encore autour de la Terre.

 

II - Interprétations religieuses, des impacts sur les sociétés pro-antiques et antiques 

 

              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   

                                                Dieux sur l'Olympe, Auteur inconnu

 

Pour parler d'astronomie et de religion, il faut commencer par les dieux eux-mêmes.

 

Les panthéons divins comprennent toujours des dieux associés aux objets célestes, et ce sont rarement des divinités de second ordre : Râ, Inti, ou Kukulkan sont de bons exemples de divinités dominatrices.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Preuve supplémentaire : l'empereur chinois, « fils du Ciel », reçoit un mandat céleste ; l'empereur japonais et inca sont « fils du Soleil » - le pouvoir des dirigeants terrestres émane donc de leur maître céleste. L'importance de ces dieux s'explique par plusieurs facteurs.

 

Tout d'abord, ils sont sources de savoir, en particulier la définition de l'espace (point cardinaux) et du temps (jour, mois, année).

Ensuite, ils possèdent des caractéristiques « extraordinaires » : leurs mouvements, infiniment répétés, leur confèrent un statut d'immortalité que l'humanité est bien loin de posséder ; leur éclat naturel contraste avec la difficile production de lumière par les hommes de cette époque; leur position élevée, au-dessus de la terre, semble indiquer la domination naturelle de ces objets.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Une seconde approche mêlant astronomie et religion est l'analyse des mythes célestes, ou les faits et gestes de ces astres divins. Il ne s'agit pas de simples histoires, mais bien de réflexions sur l'Univers, à plusieurs niveaux de lecture. Les mythes célestes partent souvent d'observations simples (Soleil plus brillant que la Lune, Lune à la forme changeante, éclipses, alternance jour/nuit,...). Ces faits incontestables sont ensuite expliqués, fournissant au passage au lecteur les règles régissant l'Univers, auxquelles nous sommes bien évidemment tous soumis - l'« ordre cosmique ». Ainsi, en Inde, le dieu lunaire Soma, qui se sentait seul dans les longues nuits monotones, reçut en mariage les 28 filles de Daksha. Hélas, Soma tomba particulièrement amoureux de l'une d'entre elles, Rohini la rouge, qui correspond à l'étoile Aldébaran. Délaisser 27 épouses ne pouvait que provoquer l'ire de leur père, qui força Soma à maigrir ; celui-ci dut bien revoir sa position, mais Daksha lui rappelle ses devoirs chaque mois par une courte cure d'amaigrissement forcée. Les observations sont claires : phases lunaires (l'amaigrissement de Soma) et trajet de la Lune dans le ciel (28 épouses car la Lune parcourt le ciel étoilé en un peu plus de 27 jours) ; la morale aussi : si l'on possède plusieurs épouses, il faut les traiter de manière égale ! Chez les Inuits du Groenland, la faible luminosité de la Lune et les « taches » que l'on observe à sa surface sont liées à une sombre histoire d'inceste, assurant ainsi par un exemple spectaculaire l'apprentissage de cet interdit essentiel.

 

 

Ensuite, il ne faut pas négliger la puissance des symboles. Ainsi, on ne compte plus les « temples » alignés selon des directions astronomiques (par exemple la direction des lever ou coucher de Soleil aux solstices ou aux équinoxes) que ce soit en Égypte, dans l'empire Maya ou Inca, en Polynésie, au Zimbabwe, ou encore en Chine. Ce genre de choses existe depuis très longtemps , comme l'illustre le cas des mégalithes. Diverses campagnes de mesure de ces monuments néolithiques ont en effet permis de mettre en évidence des alignements privilégiés, solaires ou lunaires. Un bel exemple est l'ensemble mégalithique de Newgrange (Irlande). Datée de 3200 ans avant notre ère, cette construction abrite un long passage sinueux, dont l'entrée est bouchée et qui s'ouvre à son autre extrémité sur trois chambres funéraires. Lors du solstice d'hiver, le Soleil levant pénètre par une tabatière aménagée au-dessus de la porte d'entrée et éclaire la tombe principale. Cet alignement délibéré serait lié à un rituel funéraire : le solstice d'hiver marque en effet la fin de l'interminable déclin du Soleil, et le renouveau de la Nature - il entraînerait donc la renaissance spirituelle des défunts.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Plusieurs autres exemples de symboles célesto-religieux peuvent être trouvés en Égypte : les vivants s'installent à l'est du Nil, dans la direction du puissant Soleil levant, alors que les morts sont enterrés côté ouest, dans la direction de la disparition de l'astre du jour aux forces déclinantes ; la momification dure 70 jours, durée d'invisibilité de l'étoile Sirius, astre dont le retour annonce la si importante crue du Nil ; une fois la momie prête, les prêtres lui touchent la bouche avec un adze, instrument ressemblant à une constellation bien connue, la Grande Ourse, qui tourne inlassablement dans le ciel du Nord et symbolise donc l'immortalité.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Héritée des peuples Mésopotamiens pro-antiques, l'astronomie a été une science ayant eu une place centrale pour de nombreux savants, surtout héllenistiques, dans des travaux majeurs qui ont marqué les civilisations du monde entier. L'interprétation des connaissances liées à l'astronomie ont, pour chaque civilisation, été des facteurs essentiels à la question religieuse, philosophique sur la place de l'Homme dans l'Univers  et traditionnelle quant aux cultures fondamentales de chaque peuple. La conception gécentriste ayant pour interprétation que la Terre était au centre de l'Univers a été la thèse validée par les savants sous pression des structures religieuses comme le Clergé. Cependant, une nouvelle conception de l'Univers surgira, quelques siècles plus tar, à la fin du Moyen-Âge.

 

 

 

 

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