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En hommage à Galilée

La suite de l'histoire (IV)

Les pieds sur terre et la tête émergeant au-dessus des brumes de la métaphysique, dans son tube optique Galilée découvrit que la Lune présentait un relief tourmenté, que Jupiter était entouré de satellites formant un système à lui seul et que Vénus notamment tournait autour du Soleil. Lui seul était au centre de l'orbe des astres. Cela ne faisait aucune doute. Pour Galilée cette vision était la seule vérité.

Cette fois-ci se dit-il, je vais écrire un nouvel essai sur Vénus et Saturne notamment. Ensuite, un livre sur les deux systèmes du monde, celui de Ptolémée et de Copernic et sans doute plus tard, un recueil de mathématiques.. J'ai vu trop de choses dans le ciel qui sont en désaccord avec les Ecritures et l'enseignement d'Aristote. Mon "Dialogue" sera le nouveau "De Caelo" !

A consulter : Simulation des phases de Vénus

Pourquoi Vénus présente-t-elle des phases ? Vénus est une planète inférieure; elle circule à l'intérieure de l'orbite terrestre. Etant donné que le Soleil se situe au centre du système solaire et que Vénus tourne autour de lui, elle nous présente des phases comme la Lune : un large croissant entre la conjonction et la quadrature, son premier ou dernier quartier au moment des élongations Est ou Ouest, une forme gibbeuse entre la quadrature et la nouvelle Vénus ou enfin son disque totalement illuminé mais tout petit lorsqu'elle est en opposition. C'est aux époques proches de la conjonction inférieure qu'elle brille le plus, sa taille augmentant progressivement d'un facteur 6. A droite reproduction à l'échelle de la variation de la taille de Vénus à mesure qu'elle se rapproche de la Terre (de droite à gauche). Observée dans un télescope, son diamètre apparent est supérieur à celui de la Lune vu à l'oeil nu ! Documents NASA et T.Lombry.

Les premiers croquis de Vénus réalisés par Galilée seront publiés en décembre 1610 et confirmés officiellement par le collège Romain en mars 1611.

Le 14 avril 1611, un banquet fut organisé en dehors de Rome par Federico Cesi en hommage à Galilée. Celui-ci présenta son invention à ses invités et leur fit partager ses découvertes. Les invités étaient tous très curieux et passionnés. On rapporte qu'un invité Grec, poète et théologien proposa de baptiser le nouvel instrument d'un nom emprunté à l'ancien grec. L'idée fut rapidement acceptée et Federico Cesi "christianisa" officiellement l'instrument de Galilée sous le nom de télescope, l'instrument qui permet de voir au loin.

Fort de sa célébrité, bientôt Galilée construisit de nouveaux tubes optiques qu'il vendit dans toute l'Italie et des modèles luxueux qu'il offrit à ses relations à travers toute l'Europe. La lunette de Galilée devint rapidement la pièce maîtresse de nombreux échoppes d'opticiens. Après l'ambassadeur de France à la Haye puis Thomas Harriot, sa lunette astronomique sera achetée par le père Christoph Scheiner, Charles Malapert, Guiseppe Biancani et Charles Mellan parmi d'autres qui observeront tous les cratères de la Lune et nous laisseront quelques magnifiques planches illustrées reproduites ci-dessous.

De gauche à droite, un dessin de Léonard de Vinci réalisé entre 1506 et 1510 pour illustrer son Codex Leicester. Il pensait à l'époque que la Lune brillait parce qu'elle réfléchissait une surface d'eau. A sa droite un dessin réalisé par Thomas Harriot en septembre 1610, par Charles Malapert en 1619 et par Charles Mellan en 1635. Document AMNH et Rice university.

En 1613, après avoir longtemps testé différents types d'oculaires, Galilée remplaça finalement la lentille divergente par un modèle plan convexe. Le fait d'insérer une lentille convexe dans l'oculaire induisait une inversion de l'image de haut en bas mais ce léger inconvénient était gommé par un confort d'observation et une qualité d'image bien supérieurs. L'instrument souffrait cependant d'aberrations optiques. L'image présentait notamment des irisations arc-en-ciel sur le pourtour des objets brillants en raison d'une aberration chromatique très mal corrigée. Cette touche de couleurs n'empêcha nullement Galilée et ses émules d'observer le ciel et de réinventer un monde plus coloré que celui proposé par les Anciens.

En 1616, paraît sous forme anonyme un opuscule affirmant que les comètes tournent autour de la Terre (fidèle à la théorie géocentrique de Tycho) sur des orbites plus éloignées que celle de la Lune, l'auteur déclarant qu'il étaye ses propos sur base des observations de Tycho. L'auteur souligne toutefois que Mercure et Vénus tournent autour du Soleil (fidèle à la théorie héliocentrique de Copernic). Mais il déclare surtout que Rome supporte en tous points la théorie géocentrique de Tycho Brahé.

Galilée apprit vite que l'auteur était le jésuite Orazio Grassi, professeur de mathématique au Collège romain. Bien que cette même année son ami le cardinal Bellarmin lui avait ordonné de ne plus enseigner comme vérité le système héliocentrique de Copernic, Galilée se sentit directement visé par Grassi. D'abord, Galilée était convaincu que les comètes étaient des effets optiques créés par le jeu de la lumière dans l'atmosphère; il ne s'agissait donc pas de corps supralunaires contre le prétendait Tycho (or Tycho l'avait démontré en mesurant la parallaxe de la Grande comète de 1577).

Il répliqua donc à Grassi sous la plume de l'un de ces anciens étudiants, Mario Guiducci, dans ce qui deviendra le "Discours sur les comètes" qui fut publié la même année. Il s'en suivit une série de répliques de l'un et de l'autre s'accusant chacun de plagiat et de malhonneté intellectuelle, jusqu'à ce que Galilée publie "Il Saggiatore", c'est-à-dire "L'Essayeur". Il s'agit d'un livre de 300 pages dans lequel on retrouve ses croquis des phases successives de Vénus que n'expliquait pas le système de Ptolémée ainsi que ses dessins de Saturne. Galilée décrit également les principes de la méthode scientifique, rédigeant cette admirable déclaration pleine de poésie : "La philosophie est écrite dans ce vaste livre qui constamment se tient ouvert devant nos yeux (je veux dire l'univers), et on ne peut le comprendre si d'abord on n'apprend à connaître la langue et les caractères dans lesquels il est écrit. Or il est écrit en langue mathématique, et ses caractères sont les triangles, les cercles et aures figures géométriques, sans lesquels il est humainement impossible d'en comprendre un mot, sans lesquels on erre vainement en un labyrinthe obscur".

Entre-temps, Bellarmin meurt en 1621 et l'année même de la publication de "L'Essayeur", le cardinal Maffeo Barberini qui avait supporté Galilée lors de la querelle des "corps flottants", est élu Pape sous le nom d'Urbain VIII, trône pontifical qu'il occupa jusqu'en 1644. Galilée estima que les menaces de Rome étaient dorénavant écartées, mais il se trompait.

En avril 1630, Galilée termina la rédaction de son fameux "Dialogue sur les deux grands systèmes du monde", dans lequel il dénonce  le système de Ptolémée et le compare avec celui de Copernic, ridiculisant au passage les idées du Pape. Dans le style littéraire de l'époque, Galilée explique sa théorie à travers un dialogue entre trois personnages : Salviati qui le représente, Sagredo le curieux à l'esprit ouvert et Simplicio l'aristotélicien borné symbolisant le Pape.

C'est ainsi que Galilée avoua publiquement son soutien au système du monde proposé 68 ans plus tôt par Copernic mais qui était toujours mis à l'Index. En d'autres termes le sujet était prohibé, tabou, personna non grata en Italie. Sentant l'air du temps, il en discuta les termes avec ses amis ecclésiastiques de Rome mais décida finalement de l'imprimer à Florence en 1632.

Vénus photographiée le 14 mars 2001 avec un télescope meade ETX 90 (90 mm f/13.9) équipé d'une Quickcam VC et d'un filtre rouge W25A.

Traitant d'une réalité et d'objets contre-nature, dès la publication du "Dialogue", l'ouvrage fit grand bruit car il bouscula la théorie du système du monde et l'ordre établi. Il apprenait au monde que la Lune n'était pas une sphère parfaite et qu'elle était couverte de cratères, que Jupiter formait un système planétaire à lui seul et que la Voie Lactée était poudrée de millions d'étoiles. Mais pire encore, il rejetait le système géocentrique au profit du système héliocentrique, celui-là même qui fut condamné par l'Inquisition sur le lit de mort de Copernic. Mais Galilée croyait plus en ce qu'il voyait qu'aux préceptes de l'Eglise et avait foi en sa théorie, jugeant les conseils de prudence de ses amis inutiles.

Mais si Galilée savait comment allait le ciel, il ne savait pas ce que disait le ciel à son sujet et il ignorait les réactions épidermiques de certains conseillers du Pape à propos de ses idées. Dans ce monde obscurantiste, ses idées "hérétiques" faisaient peur à Rome mais Galilée n'en avait cure au point qu'il n'hésita pas à ridiculer le Pape et son aréopage.

Galilée savait qu'il mettait sa vie en danger à parler de choses sensibles en public. L'Inquisition était toujours très active et avait même coupé la langue et brûlé vif Bruno 11 ans plus tôt parce qu'il soutenait la pluralité des mondes habités. En fait la culture faisait peur à Rome et il était dangereux de publier des ouvrages "hérétiques" comme le furent tous les livres de Galilée.

Mais peu importe se dit Galilée, je suis certain de ne pas me tromper et de détenir la vérité; la réalité de mes découvertes célestes n'est pas une hypothèse de travail comme le pense le Pape ! Qu'ils regardent bien dans mon tube optique et jurent sur la Sainte Bible que je mens, les yeux grands ouverts face au Vieil Abîme... Oui, je reste persuadé que le monde doit connaître la vérité.

Déjà en 1615, il avoua dans des missives adressées les unes à la Grande-Duchesse de Toscane, la princesse Christine de Lorraine, au Cardinal Piero Dini ou à ses adversaires que "la Bible n'avait rien à voir en matières scientifiques [...] et qu'avant de condamner une proposition scientifique il fallait prouver par tous les moyens possibles qu'elle n'était pas rigoureusement démontrée". Cette réflexion lui coûtera cher quelques années plus tard. De plus il ne prêta pas attention aux rumeurs qui couraient à son encontre dans les milieux ecclésiastiques jusqu’à ce que deux Dominicains de Florence, P.Lorini et P.Caccini s’intéressèrent à sa théorie. Ce sera le début de ses querelles avec le Pape et ses démêlés avec l'Inquisition. Trop confiant en son pouvoir de persuasion, cette fois-ci Galilée allait devoir plier le genoux ou mourir.

Après ses premiers démêlés avec l'Inquisition en 1616 pratiquement passés sous silence, en 1633 Galilée dut abjurer ses découvertes. Il fut considéré comme la bête noire du Pape Urbain VIII et assigné à résidence à Arcetri. Cela ne l'empêcha pas de poursuivre ses travaux mais nous verrons qu'il prit soin de publier ses résultats à l'étranger.

Galilée continua également à enseigner l'astronomie à son domicile malgré l'injonction de l'Inquisition. Parmi les visiteurs les plus célèbres qui lui rendirent visite, Galilée reçut des pères Jésuites, ceux-là même qui enseigneront l'héliocentrisme en Chine et un certain John Milton qui, après avoir observé la Lune, le croissant doré de Vénus et la Voie Lactée, écrira "Le Paradis perdu" et fera l'élogue de son "tube optique" en 1667 et qui sera traduit très fidèlement en français par Chateaubriand en 1836.

A gauche, le frontispice et la page de titre du "Dialogue" de Galilée édité en 1632. A droite, Galilée décrivant la fonction de son tube optique à ses amis de l'Académie des Lynx venus lui rendre visite à Arcetri. Peintre inconnu.

Pour des raisons pratiques, l'Histoire ne retiendra finalement que la lunette astronomique de Kepler équipée d'un système oculaire constitué d'un groupe de deux lentilles convexes, le véhicule redresseur, qui permettait de redresser l'image inversée.

Vers 1650, ce modèle disposera de quatre lentilles convexes : l'objectif, l'oculaire, le véhicule redresseur et la lentille de champ, cette dernière permettant d'agrandir le champ de vision. Bien que cette série de lentilles induisait de nouvelles aberrations optiques, la lunette de Kepler sera commercialisée et devint la fameuse lunette d'approche utilisée par tous les marins et que l'on retrouve aujourd'hui sur les foires d'antiquité. Pour des raisons d'encombrement et pour lui conférer une meilleure rigidité, ce modèle sera construit en cuivre et repliable au moyen de tubes coulissants. C'est ainsi que l'on qualifie de "télescopique" les tubes qui s'emboîtent les uns dans les autres.

Depuis lors, les ingénieurs et les maîtres-opticiens n'eurent de cesse d'améliorer l'invention de Galilée et de Kepler pour observer les planètes et les étoiles d'encore plus près si l'on peut dire avec encore plus de netteté. Bientôt montée sur une monture équatoriale pour compenser le mouvement de rotation de la Terre, cette invention sera utilisée par les plus grands astronomes, depuis Huygens ou Hévelius jusqu'à Lowell, Schiaparelli ou Flammarion plus récemment.

A gauche, la lunette de 18 m de longueur construite par le Hollandais Johannes Hévelius en 1673. Malgré son apparence, son diamètre n'était que de 6 à 7 cm. Elle grossissait 100x et présentait un champ oculaire d'à peine 15 minutes d'arc. L'image devait être très sombre. Voici un autre modèle d'environ 110 mm de diamètre et de 46 m de focale soit offrant un rapport focal de f/418 ! Au centre, la "grande équatoriale" de 91 cm ou 36" de l'Observatoire de Lick construite entre 1876-1887 par Alvan Clarck & Sons et utilisée par Herbert Curtis. A droite, son aspect actuel après restauration. Documents Lick Observatory, Rice University et Josef Salgado.

Malheureusement, les grandes lunettes d'Hévelius étaient difficiles à manoeuvrer et avec leur petit objectif de 6 à 23 cm de diamètre mais au rapport focal gigantesque dépassant parfois f/400, elles offraient un champ très étroit et une image excessivement sombre, à se demander comment Huygens et Hévelius pouvaient encore voir quelque chose à des tels rapports focaux. D'ailleurs, ces modèle furent rapidement remplacés par le télescope inventé par Newton en 1671.

Face à ces inconvénients, très tôt dans son histoire, les maîtres-opticiens améliorèrent la conception de la lunette képlérienne, son diamètre s'agrandit et son rapport focal se réduisit aux alentours de f/19 au foyer primaire pour aboutir à une lunette apochromatique constituée d'un objectif à 3 ou 4 lentilles différentes corrigeant la plupart des aberrations optiques. On les utilise encore occasionnellement à l'Observatoire de Nice-Côte d'Azur (depuis 1867), de Lick (depuis 1888), de Paris-Meudon (depuis 1896) ou de Yerkes (depuis 1897) où elles suscitent toujours l'admiration du public (car sur le plan professionnel, elles sont évidemment démodées et remplacées par des télescopes bien plus performants). Les plus grandes pèsent plus de dix tonnes; elles atteignent près d'un mètre de diamètre et grossissent près de 1000 fois, ce dont Galilée avait toujours prétendu... Juste retour des choses.

Enfin, en hommage à Galilée, un observatoire d'astrophysique fut fondé à Arcetri en 1894. En raison de l'urbanisation, il est aujourd'hui intégré à la commune de Florence. Il abrite une tour solaire et une lunette Amici de 280 mm f/19. Des radioastronomes y travaillent également en coopération avec l'Université de Bologne et l'infrastructure VLI du LAMA (ex-LSA/MMA) installée dans le désert d'Atacama au Chili.

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