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En hommage à Galilée

Le ciel Florentin d'Arcetri au soir du 20 septembre 1610 vers 19h TU. Vénus, 5° au-dessus de l'horizon OSO est en conjonction avec la Lune. A cette heure là Galilée n'eut pas beaucoup de temps pour les observer. Simulation réalisée avec Starry Night.

Le croissant de Vénus (III)

Il était 20h locale en ce 20 septembre 1610. Une nouvelle nuit douce et calme s'annonçait à Arcetri. La brume se glissait nonchalamment à travers le paysage tandis que les senteurs méditerranéennes de l'herbe humide et de la résine des cyprès remontaient sur la terrasse. Pour l'heure le Soleil était déjà loin sous l'horizon et Galilée s'accordait quelques heures pour observer le ciel et consigner comme d'habitude ses résultats dans ses cahiers.

Pour la première fois depuis longtemps, Galilée était seul et comptait bien profiter de cette liberté pour se plonger dans l'étude de la Lune et des planètes et dévoiler d'autres mystères du grand Abîme du monde supra lunaire.

Maintenant que l'automne s'était installé, les choses devenaient plus faciles. Les nuits actuelles étaient les plus longues et maintenant que le Soleil était couché depuis un quart d'heure, les premières étoiles commençaient à poindre. Parmi elles, brillait un astre remarquable, Vénus.

C'était pratiquement la conjonction entre la Lune et Vénus. Rassemblées dans le quadrant OSO, les deux astres étaient comme suspendus à la voûte céleste, brillants de mille feux. La Lune brillait à la magnitude -12.7, Vénus scintillait de milles couleurs à la magnitude -4.

Evolution des phases de Vénus entre juillet 1610 et février 1611 simulées avec Starry Night. Cette image correspond à ce qu'on peut observer dans un télescope de 300 mm d'ouverture à 400x. Les bandes sombres sont données à titre indicatif car elles sont pratiquement impossibles à observer sans filtres ni moyens photographiques.

Galilée prit son carnet de notes et sa plume et dirigea pour la première fois son tube optique grossissant 30 fois vers l'Etoile du berger. L'astre qui était couché sur l'horizon présentait à l'oculaire un surface ovale appréciable. Elle était illuminée à 81%. C'était un petit objet jaunâtre et excessivement brillant, d'un diamètre estimé à environ 13", "se piccolo ! Mais pourquoi arrondi ?...", se demanda Galilée. La forme irrégulière de son disque l'intrigua plus que sa taille. Vingt minutes plus tard Vénus plongea sous l'horizon sans révéler son secret.

La lunette de Galilée grossissait peu et il ne put rien conclure de cette observation. Toutefois son intuition parlait pour lui. Cette forme ovale particulière n'était pas compatible avec le modèle de Ptolémée... Soit, il verrait cela un autre jour car il n'était encore sûr de rien. Il nota toutefois dans son cahier cet anagramme devenu célèbre "Haec immatura a me jam frustra leguntur, o. y.", ce qui signifiait "Cynthiae figuras aemulatur mater amorum". Autrement dit que l'aspect de Vénus imitait celui de la Lune, et donc qu'elle avait des phases. Sa découverte aura des conséquences inconmensurables. Mais laissons le temps s'écouler à son rythme.

Galilée se résolut à tenter sa chance sur le croissant de la Lune, un phénomène qu'il ne pouvait observer que quelques jours tous les mois, et encore, lorsque le ciel était serein. La Lune formait un mince croissant âgé d'un peu plus de 3 jours, mais il était si étroit que Galilée n'y distingua aucun détail. Il fut déçu mais savait qu'il pouvait la réobserver le lendemain ou un autre jour.

Cette observation confortait malgré tout une idée qui commencait doucement à le tracasser. Et si les Anciens se trompaient sur la position réelle du Soleil ?... Hérésie certes, mais si j'avais raison ? Il devait étudier la question en observant à nouveau Vénus à différentes époques de l'année afin de mieux comprendre comment évoluait ses phases par rapport à la position du Soleil. Il laissa la question en suspens, attendant un moment propice pour trouver l'idée géniale qui lui permettrait de la résoudre.

A consulter : Les éphémérides de Vénus du 1 jan 1610 au 31 déc 1611

A partir de novembre 1610, Galilée nota que la forme arrondie de Vénus se transformait. Elle apparaissait distinctement au grossissant de 30 mais la planète restait trop petite pour y voir clair, présentant à peine la moitié du diamètre de Jupiter (18" contre 48"). Mais visiblement la phase de l'astre évoluait et sa taille augmentait. Il fallait que Galilée confirme cette découverte dans les jours et semaines à venir.

Galilée mis fin à cette session et pris un peu de repos avant de mettre au net ses précédentes observations de Jupiter et des amas nébuleux (les amas d'étoiles) en attendant de meilleures conditions d'observation.

Galilée réobserva Vénus plusieurs jours de suite mais son disque n'évoluait pas. Il estima qu'il lui faudrait attendre plusieurs semaines pour qu'il distingue un éventuel changement.

Et de fait, le 17 décembre 1610, Vénus formait cette fois une demi-lune de 25" de diamètre et scintillait à la magnitude -4.4, plus brillante que jamais à 15° au-dessus de l'horizon ouest-sud-ouest..

Vénus photographié le 17 avril 2004 par Ron Wayman avec un télescope Meade LX 200 GPS de 200 mm d'ouverture équipé d'un oculaire grand champ de courte focale.

L'aspect de Vénus début janvier 1611.

Les indices se confirmaient lentement. Galilée répéta son observation quelques jours en décembre puis en janvier mais le ciel s'étant couvert plusieurs jours de suite, il ne put compléter son étude et dut reporter ses observations à plusieurs reprises.

Que faire face aux caprices du temps si ce n'était d'attendre la clémence de dame Nature et un ciel serein. Dans tous les cas, ce retard affectait peu son travail car il savait qu'il était le seul à observer Vénus. Quand bien même il ne pouvait plus l'observer, il pouvait réfléchir aux questions qu'il avait soulevées et déjà en tirer certaines conclusions, hardies certes, mais pas dénuées de sens.

Une éclaircie de quelques jours se manifesta enfin en décembre permettant à Galilée de constater que la demi-Lune de Vénus commencait à s'échancrer. Le mouvement semblait s'accélérer et il estima que les jours et semaines à venir allaient être cruciaux.

Malheureusement le mauvais temps revint et avec lui le ciel plombé. Puis il eut les fêtes de fin d'année, des contacts épistolaires et des tracasseries administratives, si bien que Galilée fut éloigné de son tube optique durant plusieurs semaines.

Fin décembre 1610 ou début janvier 1611, Galilée écrivit à Castelli : "il y a environ 3 mois, j'ai commencé à observer Vénus avec l'instrument, et j'ai vu sa forme arrondie et très petite". S'il écrivit ce commentaire qui peut nous paraître banal c'est parce dans son esprit cet aspect était tout à fait extraordinaire.

Puis vint le soir du 15 février 1611. Cela faisait plus d'un mois qu'il n'avait plus observé le visage de Vénus. Habillé d'une chaude cape, Galilée était à nouveau sur sa terrasse, son tube optique fin prêt et mis en température pour une nouvelle soirée d'observation.

Même à quelques degrés seulement au-dessus des collines de l'horizon ouest, l'Etoile du berger était très brillante, d'une magnitude qu'il estima à -4.3. Evoluant entre les Poissons et le Verseau, elle faisait un écart d'environ 38° avec le Soleil. A cette heure crépusculaire, le ciel était encore teinté de bleu et une lueur pourpre enveloppait l'horizon ouest.

Cette fois-ci Galilée s'était organisé et voulait commencer sa soirée en beauté. Il contrôla une dernière fois la mise au point en faisant coulisser le nouvel oculaire d'avant en arrière. A présent il était prêt. Ayant noté l'évolution des précédentes phases de Vénus, Galilée ressentit le besoin de bafouer à nouveau l'enseignement d'Aristote et de réécrire le Caelo, l'ouvrage de référence sur le ciel écrit par les Anciens. Il voulait se donner plus de temps pour affiner ses théories mais il savait déjà qu'il écrirait un nouveau livre-vérité pour partager ses découvertes.

Lorsqu'il pointa sa lunette astronomique en direction de Vénus, Galilée ne put s'empêcher de lâcher un cris d'étonnement. 

Se détachant avec douceur sur le ciel bleu nuit, cette fois la déesse de l'Amour lui présentait un profil des plus gracieux et de nouveaux atours. Elle formait un magnifique croissant subtil de 57" de diamètre, à peine 5% illuminé. 

Malheureusement elle était redescendue à 8° au-dessus de l'horizon et Galilée dut se dépêcher de l'observer avant qu'elle ne s'enfouie à nouveau sous l'horizon.

En consultant ses notes, Galilée se souvint que quelques mois auparavant Vénus avait un tout autre aspect : plus brillante que jamais au firmament, elle était pratiquement ronde mais d'une taille minuscule, moins de 10". 

Quelques mois plus tard elle forma un quartier comme le faisait la Lune.

Aujourd'hui près de six mois s'étaient écoulés et Vénus présentait un beau croissant très échancré aux contours diffus qui s'estompaient aux extrémités des cornes. Galilée en était ému.

En quelques mois Vénus était devenue 5 fois plus grande et même 18% plus grande que le globe de Jupiter pourtant imposant ! Cette nuit, Vénus avait perdu une demi-magnitude mais elle brillait malgré tout plus fort que tous les autres astres exceptés la Lune.

Malgré la légère turbulence provoquée par l'atmosphère terrestre et les vibrations générées par la précarité de sa monture, en y regardant de près, Galilée distinguait mieux à présent la couleur jaune pâle et les contours duveteux de l'Etoile du berger. Le spectacle était merveilleux, un véritable don du Créateur...

Mais en réalité c'était encore mieux que cela. Le célèbre professeur de mathématiques de l'Université de Padoue ressentait dans son for intérieur l'émotion des inventeurs.

Pour la première fois au monde, Galilée savait qu'il était le premier à violer l'intimité de la déesse de l'Amour et à dévoiler son véritable visage. Nul autre avant lui n'avait jamais observé ce spectacle !

C'est à cette époque et suite également aux observations de Jupiter que Galilée se rendit compte qu'il lui manquait un accessoire, le micromètre. Cela lui aurait permit de mesurer directement le diamètre exact des planètes et la séparation des étoiles Médicéenne de Jupiter. Il y avait encore pensé cette fois-ci et puis oublia l'idée. Ce n'est que plusieurs décennies plus tard que finalement il prendra le temps de constuire un instrument en bois.

Evolution des phases de Vénus en soirée entre février et mai 2004. Galilée observa le même phénomène entre septembre 1610 et février 1611, lui suggérant que Vénus gravitait non pas autour de la Terre, mais du Soleil.

Maintenant qu'il pouvait comparer le croissant de Vénus à celui de la Lune, il comprit que l'Etoile du berger suivait le mouvement du Soleil, en tous cas c'était une explication plausible !

L'Etoile du berger suivait les phases de la Lune d'une manière bien particulière et mille questions surgirent à présent dans son esprit. Toute son intuition se trouvait confortée dans ses six mois d'observation. Et si l'explication du système du monde proposée par Copernic était correcte, se demanda-t-il, j'en aurais la démonstration sous les yeux. Il se mit alors à réfléchir à la variation progressive de la forme de Vénus à mesure que les mois passaient.

Oui, l'explication tenait dans les phases de Vénus. Galilée comprit ce jour là que l'orbe de Vénus n'était pas centrée sur la Terre.

Comme s'il préparait déjà sa défense, Galilée fit une expérience de pensée pour tenter d'expliquer la nature. Si le croissant de la Lune est éclairé par le Soleil, observa-t-il, le croissant de Vénus est lui aussi éclairé par le Soleil et toujours orienté vers lui. Comme la Lune se déplace autour de la Terre, la Terre se déplace autour du Soleil, et Vénus fait de même ! Quod erat demonstrandum...

Galilée demeura songeur quelques secondes en regardant la forme délicate de Vénus. Pour conforter son idée de la place centrale qu'occupait le Soleil, il joua l'avocat du diable en imaginant que le Soleil tournait autour de la Terre comme le proposait le système classique de Ptolémée (cf. illustration ci-dessous, schéma de gauche). Vénus serait sur la première orbe, suivie de celle du Soleil. Si ce système est juste se demanda alors Galilée, à quoi ressembleraient les phases de Vénus ?

"Essendo il Sole situato oltre sfera di Venere. Oh, scusa". Le Soleil étant situé par-delà l'orbe de Vénus, on observerait un croissant, comme sur les documents ci-joint, j'en conviens.

Mais objecta-t-il aussitôt, lorsque Vénus présente son plus grand diamètre et est donc au plus près de la Terre, dans le système du monde de Ptolémée dans lequel l'orbe du Soleil est centrée sur la Terre, elle n'est jamais illuminée entièrement. Or à la fin de l'été 1610, j'ai vu distinctement que Vénus présentait un petit globe arrondi.

Selon les configurations planétaires, lorsque le Soleil fait un angle supérieur à 90° avec la Terre et Vénus, celle-ci devrait présenter à l'occasion un disque totalement illuminé, et même d'autres anomalies, mais cela n'arrive jamais !, "Mai !"... Pour que Vénus soit totalement illuminée ainsi que je l'ai vue, la seule solution consiste donc bien à placer le Soleil au centre de son orbe... (cf illustration ci-dessous, schéma de droite).

A voir : Ptolemaic Phases of Venus - Phases of Venus, UNL

D'autres applets sont disponibles sur le site de l'Université de Nebraska-Lincoln

L'astronome alors âgé de 47 ans détenait son explication, schéma à l'appui si nécessaire. Encore fallait-il que ses nobles amis le croient. Ce serait sa prochaine tâche, convaincre les sceptiques Docteurs de Florence et de Venise.

Sortant de sa géniale rêverie, il savait qu'il devait rapidement revenir à son tube optique car entre-temps Vénus se déplaçait et il devait tant bien que mal la recentrer dans le champ de son oculaire. Et ainsi se termina la soirée de Galilée.

Prochain chapitre

La suite de l'histoire

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