L'histoire du système solaire
Introduction
L’astronomie est une science si ancienne, (plus ancienne encore que les mathématiques) que tenter de définir un terme comme « planète » soulève obligatoirement des problèmes historiques. Nous allons dans cette partie explorer rapidement l’histoire de leur observation afin de mieux comprendre ce que cette définition implique. On pourrait écrire des ouvrages entiers sur l’histoire de l’astronomie ; voici les rudiments permettant d’appréhender la controverse.
L'Antiquité
La première définition d'une planète
Depuis l’antiquité, voire même la préhistoire, les hommes ont observé le ciel et tenté de comprendre la nature des objets qui y brillent. Avant l’invention des instruments d’optique, les seules planètes visibles sont Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. (Ces noms nous viennent bien sûr des romains). Cette observation, d’abord à l’œil nu bien sûr, a dans un premier temps servi à prédire les durées des cycles lunaires et des autres objets visibles à l’œil nu. Ceci a eu de nombreuses conséquences ; la compréhension des saisons, les cycles de marées, la crue du Nil, en Egypte ancienne, et des implications religieuses : dans de nombreuses civilisations, les astronomes étaient chargés d’interpréter les volontés des dieux et de prédire l’avenir. Pour en arriver là, on dresse d’énormes tables d’observations, de mesures, parfois durant des générations. En Egypte ancienne, par exemple, on n’effectue pas de prédiction astrologique, mais les mesures, effectuées avec beaucoup de rigueur, servent à des rites religieux. Ce sont donc les prêtres qui pratiquent l’astronomie.
Tous ces peuples ont remarqué que les planètes ne se comportent pas comme le reste des étoiles ; les planètes se déplacent par rapport à la « voûte céleste » composée des étoiles « fixes » qui se contentent d’une simple rotation. Leur luminosité change au cours du temps, elles ne scintillent pas comme les étoiles et parfois leur mouvement change de sens. Le terme planète nous vient de la Grèce antique : les anciens employaient l’expression « planêtês astêrês », ce qui signifie « astres en mouvement », ou « astre errant », le latin nous donnant « planeta ». (Au passage, les romains méprisaient l’astronomie, réduite à un simple outil de divination). Les anciens ont remarqué que ces astres n’ont pas d’influence sur la Terre, au contraire du Soleil ou de la Lune, qui influe sur les marées.
Les progrès en Grèce
Le véritable changement apparaît donc en Grèce. Les grecs forment des modèles de système solaire, la plupart géocentriques, mais d’autres héliocentriques, voire plus originaux, où les astres tournent autour d’un « feu » central. Ces modèles découlent certes d’observations scientifiques, mais aussi de philosophies différentes. Ceux-ci permettent d’expliquer les mouvements apparents des planètes. Par exemple, Aristote (-384, -322) postule l’existence de cinq éléments, l’eau, le feu, la terre, l’air et l’éther, et il en déduit des lois naturelles. Ils en viennent à appliquer leurs connaissances géométriques à l’astronomie (ignorant quelque peu les calculs arithmétiques effectués précédemment par d’autres peuples), c’est ainsi que l’on passe d’une astronomie descriptive à une astronomie mathématique.
Aristarque (-310, -230) mesure la durée de l’année sidérale avec une excellente précision. Il calcule avec plus ou moins de succès les dimensions de la Terre ou de la Lune, et diverses proportions, mais ses méthodes sont correctes. Il comprend que le Soleil est plus grand que la Terre et donc que celle-ci tourne autour du Soleil. Cette étude mathématique soulève de nombreux problèmes, comme celui de la parallaxe : si l’angle entre deux étoiles ne change pas au cours de l’année, alors que la Terre se déplace autour du Soleil, on rencontre un problème : soit les étoiles sont tellement loin que la distance Terre Soleil est négligeable, soit la Terre est au centre de l’Univers. (En fait la parallaxe existe, mais elle est infime, validant la 1ere hypothèse : ce phénomène est utilisé encore aujourd’hui pour la mesure des distances astronomiques).
Erathosthène (-276, -194) mesure de façon bien connue le diamètre de la Terre avec des ombres, avec une précision remarquable de quelques pourcents, évalue à un tiers de sa valeur réelle la distance Terre Lune (mais l’ordre de grandeur est correct), mesure au degré près l’angle de l’axe de la Terre avec le plan de son orbite.
Pour finir, Hipparque (-190, -120) calculera d’autres grandeurs avec une précision qui ne sera pas améliorée durant plus d’un millénaire. On a donc un modèle, certes géocentrique en accord avec la philosophie aristotélicienne, mais solide et permettant des prédictions précises. Ptolémée fit la synthèse des travaux d’Hipparque. Cependant, la perfection des orbites circulaires autour de la Terre ne fonctionne pas vraiment. La réponse ne sera apportée que dans 1700 ans.
C’est aussi en Grèce que l’on dresse de grands catalogues d’étoiles, commençant ainsi la tache de classification qui nous intéresse.