Ptolémée : un expert de l Antiquité

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1 Ptolémée : un expert de l Antiquité Dotés d instruments logiques et d observations riches, les astronomes grecs conçurent une science apte à prédire le mouvement des étoiles, des astres et des planètes. Notons que le but de l astronomie sera de découvrir quel mécanisme régulier meut l horloge céleste, dont les cinq planètes et les deux luminaires composent les aiguilles. Le but de l astrologie sera de décoder la volonté divine pour chaque âme et chaque époque selon «l heure» qu afficheront les aiguilles. Ptolémée triera et compilera les données et théories de ses prédécesseurs, Apollonios de Perga ( ) et Hipparque (IIe siècle av.) en particulier. Le «modèle abstrait quantifié» de Ptolémée utilise la géométrie et comporte 9 propositions de base (postulats) qui fondent l astronomie. La Terre La Terre est ronde. La «légende urbaine» qui affirme qu on pensait la Terre plate avant Colomb est fausse. Dans le Phédon (vers -385), par la bouche de Socrate, Platon affirme que la Terre est sphérique, centrale et immobile. Dans son traité Des corps flottants (vers -250), Archimède note que tout liquide au repos épouse à sa surface une courbure dont le rayon mène au centre de la Terre. Ptolémée estimait la circonférence terrestre à environ km (20% d erreur comparé aux km). Finalement au Moyen-Âge, dans sa Somme théologique, Thomas d Aquin écrit (Dieu, Q.1, art. 1) : «Ainsi, la rondeur de la Terre est démontrée à la fois par l astronomie [...], et par le physicien.» La Terre est immobile. Les Anciens n avaient aucune raison sérieuse de prétendre que notre Terre possédait un quelconque déplacement. D ailleurs, nous ne percevons aucun mouvement du sol alors que toute personne, à pied ou à cheval, perçoit être en mouvement dès qu il s enclenche. Avant le XVII e siècle, les hypothèses quant à un possible déplacement de la Terre étaient de pures spéculations facilitant l explication des mouvements planétaires. 26

2 De ces observations et déductions dérivent les deux premières propositions de base : T1 la Terre fixe T2 la Terre est centrale Une fois ce centre fixe de l univers établi, il restait aux astronomes à observer, décrire et prédire le mouvement des composantes du ciel. La sphère des étoiles Pour Aristote et les astronomes qui suivirent, l ensemble des étoiles est situé sur la surface interne d une sphère opaque qui tourne sur elle-même selon un axe nord-sud. L ensemble des étoiles bouge en bloc d un mouvement constant. Seule la luminosité varie selon les étoiles. Les Anciens savaient cette sphère immense et fort éloignée de nous. Dans Consolation de la philosophie, le Romain Boèce écrivait en 524 : «On sait que la superficie totale de la Terre, comme l enseignent les astronomes, n a au regard de l étendue du ciel que la valeur d un point.» Hipparque avait estimé avec seulement 10 % d erreur l éloignement de la Lune, le plus proche objet céleste. Sur une échelle d observation de plusieurs milliers d années, les astronomes n ont remarqué aucun changement dans la position relative des étoiles les unes par rapport aux autres. Pour faciliter la mémorisation, ils groupèrent les étoiles en figures. Nous avons hérité de ce ciel imagé où se trouvent la Grande Ourse et Orion, par exemple. Ces figures seront suffisantes pour satisfaire les besoins des astronomes, des astrologues et des navigateurs. L Almageste de Ptolémée contient un catalogue de 1022 étoiles et une liste de 48 constellations. Il est demeuré un ouvrage de référence durant de nombreux siècles. La rotation complète de la sphère sur 360º définit une année. Elle correspond à un cycle de la nature. Si, à minuit, nous observons un réseau d étoiles, haut dans le ciel, nous le reverrons le 27

3 nuit suivante légèrement décalé vers l est. En trois mois, il sombrera dans la lumière du soleil levant. Six mois plus tard, il réapparaîtra à l ouest un peu après le soleil couchant pour remonter dans le ciel et se retrouver exactement à la même place que l année précédente. Une année complète aura passé. De ces observations et déductions sont tirées quatre propositions fondamentales : E1 la sphère céleste clôture l univers E2 les étoiles sont toutes à même distance de la Terre E3 le monde supralunaire («au-delà de» la Lune) est constitué de luminaires E4 aucune modification n a lieu dans l espace supralunaire. La feuille quadrillée des astronomes À l intérieur de la sphère des étoiles se meuvent deux luminaires, le Soleil et la Lune, et cinq planetos, les «errants», ainsi appelés à cause de leur mouvement irrégulier ou hésitant. Ce sont Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. Ces sept objets lumineux se déplacent tous sur une bande de 16º d épaisseur avec un écart de ± 8º de son centre. Cette bande est inclinée de 23º par rapport à l axe de rotation de la sphère. Elle sera coupée en 12 portions égales de 30º et les étoiles importantes s y trouvant seront mémorisées Figure 1 La bande zodiacale se distribue sur l écliptique (Ec) inclinée de 23º par rapport à l équateur, (ligne pointillée E-E ). La ligne pointillée NS représente l axe de rotation de la Terre. en 12 figures mnémotechniques : les constellations du zodiaque européen (figure 1, ci-contre). Les trois dernières propositions de base concernent les planètes et les luminaires. Seule la dernière résulte de l observation. 28

4 Les deux premières sont des propositions métaphysiques (livre 2, ch.3) dérivées des propriétés de la sphère étoilée : P1 la vitesse de déplacement des planètes et luminaire est constante P2 le cercle est l unique forme de déplacement des objets célestes P3 plus un corps céleste s approche de la Terre, plus ses irrégularités de comportement augmentent. L année solaire 1 Une année consiste en un tour de la sphère sur elle-même, les mêmes figures reprenant exactement la même position que l année précédente à minuit. Calculer une année solaire revient à se demander combien de jours, soit de tours du Soleil autour de la Terre, sont nécessaires avant que la sphère étoilée fasse un tour complet sur elle-même. Il faut comprendre la difficulté. Faire le calcul du nombre de jours passés durant une année prend forcément un an. Il faut un système d observation fixe et précis pour obtenir un échantillonnage étalé sur plusieurs années. Les Babyloniens avaient décrété qu une année comptait 360 jours. Profitant d une structure sociale stable, les astronomes égyptiens rectifièrent à 365 jours, un nombre plus pertinent. C est Jules César qui ordonna l établissement d un calendrier annuel plus précis. Le calendrier «julien» adopté comportait l insertion d une journée supplémentaire tous les quatre ans (celle qui est un multiple de 4), portant à 366 le nombre de jours durant l année bissextile («deux six»). L année comportant un 1 Longtemps la rotation de la Lune fut une référence temporelle pratique. Surtout près de l équateur où les variations des saisons sont le moins perceptibles. D ailleurs, l observation facile du croissant de Lune permet de définir quatre phases de sept jours : pleine, demi-pleine ouest, vide, demi-pleine est, les quatre semaines du mois (mens, la lune). Calculer la longueur moyenne d un mois est aisée, l échantillonnage peut s étaler sur plusieurs cycles lunaires. Un tour de Lune dans le Zodiaque varie en moyenne de 27,5 à 29,5 jours, selon le point de départ choisi sur l orbite. Il y a donc un peu plus de 13 lunaisons dans une année solaire. L année lunaire sert à calculer le mois du Ramadan. 29

5 peu plus de 365 jours, cette insertion avait pour objectif de ralentir le compteur, trop rapide. Un tout petit peu trop en fait. Le calendrier julien prend un retard de 11 minutes et 14 secondes sur l année réelle. Un détail à l époque. Les vagabonds de l espace Les astronomes babyloniens avaient mis au point des techniques de calcul pour la prévision de phénomènes astronomiques. Ils avaient consigné soigneusement pendant des siècles de précieuses observations (positions des astres, éclipses ) Hipparque avait intégré ces observations dans sa théorie des épicycles pour calculer les mouvements des corps célestes. Dans son traité, Ptolémée perfectionne le modèle d Hipparque. Ses observations, jointes aux données antérieures, couvrent une période d observation de près de neuf siècles. Les cinq planètes se meuvent elles aussi sur la bande zodiacale. Leur proximité de la Terre fut déterminée par un raisonnement d Aristote de type sacré. Plus une planète fait le tour du zodiaque rapidement, moins elle est pure, car proche du monde terrestre. La plus éloignée serait Saturne (cycle de 29 ans), puis Jupiter (12 ans), puis Mars (2 ans), et enfin Vénus et Mercure (1 an). Un raisonnement qui s avéra heureux. Mais la trajectoire des planètes est capricieuse. D abord Mars, Jupiter et Saturne progressent en sens inverse du mouvement régulier quand elles sont opposées Soleil. Elles sont alors visibles la nuit et plus lumineuses, donc plus proches de la Terre. C est le phénomène de «rétrogradation» des planètes, d où leur errance. Le cas de Vénus et Mercure est plus étrange encore. Ces deux planètes ne s éloignent pas de plus de 45º et 28º respectivement de l astre solaire. Quand elles atteignent cet écart limite, elles s immobilisent puis changent de direction, progressant globalement vers l est par séquences avance-recul. 30