CONSIGNES :

1 - Réalisez votre représentation schématique du système solaire.

2 - Prendre connaissance de l'évolution historique des idées : repérer les freins et les leviers.

3- Complétez et commentez votre représentation

VIII° av. J.-C. : La Terre solide est un disque plat entouré d'un fleuve circulaire nommé océan et le ciel (domaine des Dieux) s'élève au dessus = Cosmos des Grecs.

VII-VI° av. J.-C.Les philosophes grecs  Thalès et Pythagore font une description géométrique du Cosmos des Grecs.

V° av. J.-C. : La Terre devient sphérique dans un univers sphérique (par exemple chez Parménide). Pour les Pythagoriciens : elle se meut autour d’un mystérieux feu central.

Les spéculations cosmologiques du VIe et du Ve siècles av. J.-C. sont disparates et sources de polémiques : quelle est la place de la Terre, quelle est sa forme, a-t-elle un mouvement ?

IV° av. J.-C. : Platon (428-347 av. J.-C.) reprend le schéma d’un univers sphérique avec une Terre au centre, immobile ou qui tourne sur elle-même. Ce mouvement était conçu pour rendre compte du mouvement apparent des étoiles.

Puis son élève Aristote (384-322 av. J.-C.), dont les textes parviendront aux chrétiens et aux musulmans, reprend aussi le schéma d’un univers sphérique avec une Terre immobile. Pour prouver la sphéricité de la Terre, Aristote présente un argument physique : la tendance vers le bas de chaque portion de terre amène une agglomération, un tassement et une compression qui imposent que la Terre dans son ensemble ait sensiblement la forme régulière et symétrique de la sphère. Il ajoute également des indices sensibles de la sphéricité : lors des éclipses de Lune, l'ombre de la Terre projetée sur la Lune a une forme circulaire, ce qui ne peut être le cas que si la Terre est sphérique.

Pour lui, l’univers se divise en deux zones : le monde sublunaire, c’est-à-dire la Terre et son atmosphère, monde du désordre et des quatre éléments, et le monde supra lunaire, monde d’harmonie et du cinquième élément.

IV° av. J.-C. : Le système géocentrique d'Aristote s'impose mais trois points sont discutés : 

1- La rotation journalière : il est impossible de trancher entre, d'une part, un mouvement journalier du Ciel et une Terre fixe et, d'autre part, un mouvement journalier de la Terre et un Ciel fixe.

2- Le mouvement des planètes : sept corps se distinguent des étoiles : la Lune, le Soleil et les cinq planètes visibles à l'œil nu (Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne). Mais les cinq planètes n'ont pas un comportement similaire. Héraclide propose une solution étonnante : Vénus et Mercure tournent autour du Soleil, qui est lui-même en orbite avec la Lune, Mars, Jupiter et Saturne autour de la Terre donc un modèle partiellement héliocentrique.

3- La place de la Terre : Aristarque de Samos connu pour avoir estimé la taille de la Lune et du Soleil et leur distance à la Terre à partir d'une très belle analyse géométrique, propose un modèle héliocentrique avec une Terre qui tourne sur elle-même et autour du Soleil. Il n’est pas suivi.

II ° ap. J.-C. : Claude Ptolémée (100-168), astronome et géographe, perfectionne le modèle géocentrique en concevant des épicycles et des déférents qui rendent compte du mouvement apparent des planètes (ou astres errants) vues de la Terre. Il réfute la possibilité d’un mouvement de la Terre en arguant que les objets ne pourraient retomber parallèlement à leur point de chute.

XII° : le philosophe arabo-andalou Averroès (1126-1298) refuse les déférents de Ptolémée et revient à l’astronomie d’Aristote.

XV°- XVI° : En 1492, Christophe Colomb (1451-1506) croit avoir trouvé les Indes. Il a découvert sans le savoir l’Amérique. Les marins de Magellan (1480-1521) reviennent en 1522 de leur tour de la Terre.

Nicolas Copernic (1473-1543), chanoine polonais et astronome, publie le résultat de ses recherches l’année de sa mort en 1543. Il propose un modèle héliocentrique mais son univers reste fini. Copernic révolutionne le cadre interprétatif et renverse les hiérarchies : il remplace les mouvements apparents des astres par les mouvements réels de la Terre.

Giordano Bruno (1548-1600), qui soutient l’héliocentrisme et un univers infini comme Épicure et Lucrèce, est brûlé à Rome le 17 février 1600.

XVII° : 1610, Galilée observe le ciel avec une lunette astronomique, il publie le Messager des étoiles qui consigne ses découvertes et laisse entendre que l’astronomie géocentrique peut être remise en cause.

L’astronome protestant Johannes Kepler (1571-1630) le soutient. Dans le même temps, ce dernier publie sa découverte des deux premières lois qui portent son nom : 1. Les planètes décrivent des trajectoires elliptiques dont le Soleil est un foyer. 2. Le mouvement de chaque planète est tel que le segment de droite reliant le Soleil et la planète balaie des aires égales pendant des durées égales.

26 mai 1616 : Galilée se fait de nombreux ennemis mais le cardinal Bellarmin fournit à Galilée un document indiquant qu’il n’a pas été condamné mais qu’il lui est interdit de défendre et d’enseigner l’héliocentrisme.

1618 : Kepler découvre sa troisième loi : Pour toutes les planètes, le rapport entre le cube du demi grand axe de la trajectoire et le carré de la période est le même — cette constante étant indépendante de la masse de la planète.

1632 : Galilée, protégé notamment par le pape, fait publier, en italien et non en latin, le Dialogue sur les deux plus grands systèmes du monde, qui oppose le système géocentrique de Ptolémée au système héliocentrique de Copernic. L’ouvrage est un succès mais le pape lui-même ne peut qu'avaliser le reproche des adversaires de Galilée à qui il avait demandé une présentation neutre des deux théories, pas un plaidoyer en faveur du seul Copernic. Galilée est accusé d'hérésie mais une fois de plus le pape est clément et commue sa condamnation en résidence surveillée, il n'ira pas en prison.

16 33 : Descartes décrit un monde infini, sans vide et en constant mouvement. Une matière subtile remplit entièrement l'espace entre le Soleil et les planètes. Elle est organisée en d'énormes tourbillons imbriqués les uns dans les autres à l'origine de la gravité. Le tourbillon principal est mis en mouvement par la rotation propre du Soleil, qui en occupe le centre. Il emporte les différentes planètes sur leurs orbites.

1665-1666 : Newton découvre la loi de la gravité et montre que les planètes subissent une attraction de la part du Soleil qui varie en 1/r2 (r étant la distance au Soleil) et que la force qui retient la Lune sur son orbite est de même nature que celle qui fait tomber une pomme à la surface de la Terre.

1666 : Hooke explique qualitativement les mouvements planétaires grâce à une force d'attraction due au Soleil.

1670 : Hooke postule la gravitation universelle de la matière : tous les corps célestes, sans en excepter aucun, attirent tous les autres corps célestes qui sont dans la sphère de leur activité. Mais il ne sait pas en donner la loi mathématique.

1679-1680 : Newton démontre magistralement les deux premières lois de Kepler grâce à la loi d'attraction en 1/r2 et calcule l'attraction exercée par une sphère à sa surface.

Bilan : La représentation de l’univers et du système solaire a évolué au cours du temps. Chaque nouvelle observation (fait scientifique), par exemple au XVIIème siècle, l’observation du mouvement relatif de Jupiter et de ses satellites naturels par Galilée, et chaque nouvelle découverte (fait scientifique), par exemple au XVIIème siècle, les lois de Képler sur les mouvements, permet une remise en cause des représentations précédentes et/ou une précision dans la nouvelle représentation. Mais les preuves scientifiques apportées ne suffisent pas à une adoption des nouvelles idées, le contexte religieux notamment a été un frein en imposant la représentation géocentrique.