Les Grandes Dates et Découvertes de l'Astronomie

On connait tous au moins quelques grands noms de l'astronomie comme Copernic ou Newton mais on ne se souvient pas toujours ce qu'ils ont découvert ni exactement quel fut leur rôle dans la chronologie globale des découvertes ou de la pensée scientifique depuis l’Antiquité. 

J'ai donc décide de réaliser une grande frise chronologique compilant les grandes dates et découvertes de l'astronomie mettant en lumière les moments clés qui ont façonné notre compréhension du cosmos.

N'oublions pas que des la Préhistoire, des structures comme Stonehenge démontrent que nos ancêtres avaient déjà une compréhension de certains cycles célestes. Mais c'est vers 3000 avant J-C que les choses sérieuses vont véritablement commencer pour l’astronomie.

Antiquité: les débuts de l'astronomie (de -3000 au Moyen-Age) 

Environ 2000 a 3000 ans avant J-C, en Mésopotamie, les Sumériens, Babyloniens et Assyriens développent des systèmes de calendrier basés sur les cycles lunaires, observent et prédisent les éclipses, et créent les premières cartes célestes et listes de constellations. Ils sont les premiers à utiliser des méthodes mathématiques pour l'astronomie. Ils utilisent notamment des étoiles pour l’agriculture et la navigation.

Les Égyptiens vont également utiliser des étoiles (Sirius par exemple) pour leur calendrier agricole mais aussi, plus célèbre, pour la construction des pyramides alignées sur certains points cardinaux.

 

Vers 2000 - 1400 av J-C, Les Chinois se seront pas en reste et vont tenir des registres d’éclipses solaires et lunaires. Ils vont développer un calendrier solaire et lunaire précis. Ils sont les premiers a observer et enregistrer des supernovæ (étoiles "invitées"), comètes et taches solaires.

Dans le meme temps, les Indiens développement des textes védiques avec des descriptions des mouvements planétaires et des constellations.

Il faudra attendre presque 1000 ans encore pour voir naître une véritable pensée autour de la place de la Terre et le premier concept "d'univers" chez les Grecs. 

Thalès - premier astronome?

Ainsi, au 6e siècle av J-C, Thalès, considéré comme l’un des tout premiers philosophes et savants de l’Antiquité, envisage une Terre flottant librement dans l’espace.

Bien que peu de ses écrits aient survécu, les témoignages postérieurs (notamment ceux d'Aristote ou Hérodote) nous permettent de reconstituer certaines de ses contributions, notamment en astronomie.

Selon Hérodote, Thalès aurait prédit une éclipse solaire qui mit fin à une bataille entre les Mèdes et les Lydiens. Même si les détails sont discutés par les historiens modernes (la précision d'une telle prédiction sans modèles mathématiques avancés reste douteuse), cela témoigne de son intérêt pour les phénomènes célestes cycliques. L’éclipse en question aurait eu lieu le 28 mai 585 av. J.-C., ce qui correspond à une éclipse réellement observable en Asie Mineure.

Thalès aurait voyagé en Égypte et peut-être en Babylonie, où il aurait appris les bases de l’astronomie mésopotamienne, notamment les cycles lunaires et solaires, et aurait introduit ces savoirs en Grèce, jetant les bases de l’astronomie grecque rationnelle.

Il aurait aussi proposé que la Lune n’émet pas sa propre lumière, mais réfléchit la lumière du Soleil, une idée novatrice à l’époque, et que cela expliquerait les phases lunaires. Il aurait avancé que les éclipses de Lune résultent de l’ombre de la Terre projetée sur la Lune, ce qui correspond à notre compréhension actuelle des éclipses lunaires.

Enfin, Thalès est souvent cité comme le premier à avoir tenté une explication rationnelle et géométrique des phénomènes naturels, sans recourir aux mythes. Il aurait aussi mesuré la hauteur des pyramides en utilisant les ombres, montrant ainsi une application du raisonnement géométrique à la nature.

Anaximandre: l'élève dépasse le maître?

L'apport de Thalès ne s’arrête pas la puisque son élève, Anaximandre, a été l’un des tout premiers penseurs à proposer une vision rationnelle et naturaliste du cosmos. Ses apports à l’astronomie sont à la fois fondateurs, audacieux et symboliques, car ils marquent un tournant dans l’histoire des idées : l’abandon progressif des explications mythologiques au profit de la raison et de l’observation.

Ainsi, Anaximandre est le premier penseur connu à affirmer que la Terre “flotte” librement dans le vide, sans être soutenue par quoi que ce soit (ni pilier, ni mer, ni animal mythologique). Il imagine la Terre comme un cylindre suspendu au centre de l’univers, en équilibre par symétrie : n’ayant aucune raison de tomber dans une direction plutôt qu’une autre, elle reste immobile.

Cette idée est révolutionnaire : elle rompt avec les modèles mythiques dans lesquels la Terre repose sur une structure matérielle. C’est la première tentative connue d'expliquer la stabilité de la Terre par des principes rationnels et géométriques.

Ses théories ne s’arrêtent pas a la Terre, puisque Anaximandre propose une structure de l’univers ordonnée, constituée de cercles ou roues de feu entourant la Terre. Le Soleil, la Lune et les étoiles seraient des ouvertures (comme des bouches ou soupapes) dans ces roues de feu. Les éclipses se produiraient lorsque ces ouvertures se ferment temporairement. 

Bien que ce modèle soit erroné, il est remarquable car il repose sur des principes mécaniques plutôt que mythiques et cherche à unifier les phénomènes célestes (lumière, mouvement, éclipse) dans une même logique.

Plus encore, il propose que le Soleil est plus grand que la Terre, ce qui était audacieux à son époque, mais aussi que le Soleil et la Lune ne sont pas des disques plats accrochés au ciel, mais des objets éloignés et circulaires.

Cela implique une tentative de quantifier la distance et la taille des astres, même si les valeurs qu’il propose sont arbitraires.

Il aurait été l’un des premiers Grecs à utiliser un gnomon (instrument vertical projetant une ombre) pour mesurer la hauteur du Soleil, les solstices et les équinoxes et les saisons. Cela montre un effort de mathématisation du ciel à des fins pratiques.

Héritage et importance

Bien que ses modèles aient été dépassés, Anaximandre est crucial pour l’histoire de l’astronomie car il ouvre la voie à une pensée rationnelle en cherchant des causes naturelles aux phénomènes ; géométrique en pensant le cosmos en volumes, distances et cercles ; et théorique en ne se contentant pas seulement d’une observation empirique. Il influence de nombreux penseurs qui vont lui succéder en posant les bases d’une cosmologie cohérente et systémique.

Apports de l’antiquité jusqu'au Moyen-Age

Pythagore (vers -570 à -495 av. J.-C.) est traditionnellement considéré comme l’un des premiers à avoir proposé que la Terre était sphérique, plutôt que plate, une idée qui allait profondément influencer la pensée grecque et occidentale.

Vers le 4e siècle av J-C, c'est Aristote qui propose un modèle géocentrique : la Terre est au centre de l’Univers.

 

Environ 150 ans plus tard, vers -250, Aristarque propose audacieusement un modèle héliocentrique (Terre qui tourne autour du Soleil), mais son idée est rejetée au profit du géocentrisme, défendu notamment par Aristote, avec la Terre immobile au centre.

Ératosthène calcule la circonférence de la Terre avec une remarquable précision vers l’année -240 av. J.-C., alors qu’il était directeur de la célèbre bibliothèque d’Alexandrie.

Vers -150, Hipparque crée le premier catalogue d’étoiles connu et découvre la précession des équinoxes.

Ptolémée et son Almageste: un modèle qui perdurera 1300 ans !

Vers 150 après J.-C. Ptolémée (Claudius Ptolemaeus), astronome et mathématicien grec vivant à Alexandrie, a formalisé le modèle géocentrique de l’Univers dans son ouvrage majeur, l’Almageste. 

Ce modèle dominera la cosmologie pendant plus de 1300 ans, jusqu’à ce qu’il soit renversé par Copernic au XVIe siècle.

Le titre original grec était "Μαθηματικὴ Σύνταξις" (Mathēmatikē Syntaxis, « Composition mathématique »), mais il est devenu connu sous le nom d’Almageste via les traductions arabes (al-Majisti). 

Dans cet ouvrage, Ptolémée développe un système géocentrique très sophistiqué où, notamment, la Terre est au centre de l’univers. Les planètes, le Soleil et la Lune tournent autour de la Terre selon des cercles appelés épicycles et déférents pour expliquer les mouvements rétrogrades.

L’Almageste est aussi un recueil d’observations, de catalogues d’étoiles (hérités notamment d’Hipparque), et de mathématiques astronomiques.

Crise Cosmologique en Europe

Après Ptolémée, l’astronomie européenne connaît un long ralentissement, voire un quasi arrêt des découvertes, pendant près de 1000 ans. Cette période, parfois appelée à tort "âge sombre", s’explique par un ensemble de facteurs plutôt que par un manque d’intérêt pour le ciel, et particulièrement: la chute de l'Empire romain et émergence et le développement de l'Eglise catholique. 

Après la chute de l’Empire romain d’Occident en 476, l’Europe entre dans une période d'instabilité politique, économique et culturelle. Les structures de transmission du savoir antique (bibliothèques, écoles, académies) disparaissent ou se réorientent vers la religion.

Non seulement l’Almageste de Ptolémée est un système extrêmement cohérent, mathématiquement puissant et prédictif, mais surtout, l’Église chrétienne adopte cette vision comme conforme à la théologie biblique. Toute remise en cause du modèle était perçue comme une atteinte à l’ordre cosmique et religieux, freinant l’innovation.

Ajoutons a cela que l’éducation est dominée par les monastères, où les sciences naturelles sont secondaires, voire suspectes. Le christianisme médiéval voit dans l’astronomie une tentation païenne ou une menace à la doctrine (l’idée d’un univers infini ou en mouvement pouvant sembler hérétique). Le modèle cosmique devient symbolique plutôt que scientifique : les cieux sont les lieux de Dieu et des anges, et non des objets physiques à analyser.

Ainsi, le modèle de Ptolémée est devenu incontestable pendant des siècles... et même plus d'un millénaire !

L'Âge d'Or de l'Astronomie Islamique: 8e - 13e siècles

Tandis que l’Europe stagne, le monde arabo-musulman devient, entre le 8et le 13siècle, le grand foyer de la science. Les astronomes comme Al-Khwarizmi, Al-Battani, Al-Zarqali, Al-Tusi corrigent et enrichissent le système ptolémaïque. 

Ce savoir sera redécouvert par l’Europe au Moyen Âge tardif, notamment via l’Espagne andalouse et les traductions latines.

S'inspirant des Grecs et leurs écrits, le monde arabe développe de nouveaux instruments (astrolabe perfectionné, quadrants), construit des observatoires sophistiqués pour observer les étoiles et créent des tables astronomiques. Cela contribuera a l'amélioration des modèles ptolémaïques. 

Al-Battani (vers 858 – 929)

Egalement connu sous son nom latinisé Albatenius, fut l’un des plus grands astronomes du monde arabo-musulman. Son œuvre a marqué un tournant majeur dans l’histoire de l’astronomie médiévale. Héritier de l’astronomie grecque (notamment de Ptolémée), il l’a corrigée, perfectionnée et enrichie par des observations rigoureuses et une approche mathématique fine.

Al-Battani a réalisé des observations astronomiques extrêmement précises pendant plus de 40 ans, depuis son observatoire de Raqqa (dans l’actuelle Syrie). Il a amélioré les valeurs de nombreuses constantes astronomiques, comme:

- l’inclinaison de l’écliptique (qu’il mesure à 23° 35’, très proche de la valeur réelle)

- la durée de l’année solaire, qu’il calcule à 365 jours, 5 heures, 46 minutes et 24 secondes, soit seulement 2 minutes d’erreur comparé à la valeur actuelle.

Il ne remettra pas en cause le modèle géocentrique de Ptolémée , mais il en corrigera certaines erreurs importantes. Il constate par exemple que l’orbite du Soleil n’est pas parfaitement circulaire et remplace certains dispositifs compliqués de Ptolémée (comme l’équan) par des modèles plus simples, mais tout aussi précis. Il améliore également les calculs des équinoxes, solstices, et phases de la Lune.

Il découvre par ailleurs la variation de l’aphélie du Soleil. Il observe que la position du Soleil à son apogée (ou aphélie) change lentement au fil du temps, anticipant ce que l’on appelle aujourd’hui la précession de l’ellipse terrestre.

Cette variation de l’orbite du Soleil autour de la Terre (selon son modèle) traduit en réalité un phénomène héliocentrique, mais à son époque cela restait encore inconcevable.

Al-Battani est l’un des premiers à utiliser la trigonométrie dans les calculs astronomiques, remplaçant progressivement les méthodes géométriques grecques par une approche algébrique et trigonométrique.  Il introduit l’usage du sinus, du cosinus et de la tangente dans ses calculs. Il établit de nombreuses formules trigonométriques, encore utilisées aujourd’hui.

Son œuvre principale est le Kitāb al-Zīj (le "Livre des Tables"), un traité monumental rassemblant ses observations et ses calculs. Il est traduit en latin au XIIe siècle sous le titre De Scientia Stellarum.

Ce texte influencera durablement les astronomes européens, notamment Copernic, Regiomontanus, Tycho Brahe et Kepler.

Al-Sufi (903-986)

Al-Sufi (nom complet : Abd al-Rahman al-Sufi, parfois latinisé en Azophi) fut un éminent astronome persan du Xe siècle, né en 903 à Rey (près de l’actuelle Téhéran) et mort en 986. Il est surtout célèbre pour avoir fusionné l’héritage grec (notamment le catalogue d’Hipparque et de Ptolémée) avec les observations propres à la tradition islamique et à son époque. Son œuvre a eu une influence profonde et durable, tant dans le monde islamique que dans l’Europe médiévale.

 
Son œuvre majeure s’intitule en arabe: "Kitāb Ṣuwar al-Kawākib al-Thābita" , ou Le Livre des Constellations des Étoiles Fixes, achevé en 964.

Cet ouvrage est l’un des premiers manuels d’astronomie illustrés de l’histoire. C'est une mise à jour critique - et illustrée donc - du catalogue de Ptolémée, tiré de l’Almageste, enrichi par des observations propres d’Al-Sufi, des descriptions plus précises des constellations,  des illustrations détaillées montrant les étoiles sous deux angles.

Al-Sufi compare systématiquement les données de Ptolémée (magnitudes, positions) avec ses propres observations réalisées depuis la Perse. Il corrige les magnitudes apparentes de nombreuses étoiles, il ajuste leurs coordonnées (longitude et latitude célestes), il ajoute des commentaires culturels (noms arabes, légendes, positions saisonnières).

C’est un effort de synthèse entre science grecque et traditions arabes, marquant une grande rigueur scientifique. 

L’un de ses apports les plus remarquables est la première mention historique connue de la galaxie d’Andromède. Al-Sufi décrit un "petit nuage flou" dans la constellation d’Andromède.

Ce "nuage" est aujourd’hui reconnu comme la galaxie M31, visible à l’œil nu par ciel clair.

Le Livre des étoiles fixes a été copié pendant des siècles, souvent accompagné de magnifiques illustrations manuscrites. Il a influencé les astronomes musulmans et les savants européens du Moyen Âge, via les traductions latines ultérieures. L’astronome Johann Bayer et d’autres se sont appuyés sur ses travaux pour établir des cartes stellaires modernes.

En son honneur, un cratère lunaire a été baptisé "Azophi".

Ibn al-Haytham (965 - 1040)

Ibn al-Haytham (en arabe : ابن الهيثم, latinisé en Alhazen) est l’un des plus grands savants du monde islamique médiéval, né vers 965 à Bassora (actuel Irak) et mort vers 1040 au Caire. Il est surtout connu comme le père de l’optique moderne, mais ses travaux ont également eu un impact important sur l’astronomie, les mathématiques, et la méthode scientifique dans son ensemble.

Il faut avant tout souligner que l’approche scientifique d’Ibn al-Haytham est révolutionnaire pour son époque. Il insiste sur l’observation rigoureuse, l’expérimentation, et la vérification mathématique. Il rejette les simples arguments d’autorité (comme Aristote ou Ptolémée) s’ils ne sont pas vérifiés par l’expérience.

Dans plusieurs traités, Ibn al-Haytham remet en question le modèle géocentrique de Ptolémée, non pas parce qu’il propose une alternative (il reste géocentriste), mais parce qu’il dénonce les irrégularités géométriques du système (notamment l’usage de l’équan, qui viole le principe du mouvement circulaire uniforme). Il considère aussi que les hypothèses de Ptolémée ne sont pas en accord avec la physique d’Aristote. 

Bien qu’il n’apporte pas de modèle alternatif au géocentrisme, son œuvre alimente un débat critique sur la validité du système ancien, essentiel pour faire évoluer l’astronomie.

Cependant, son oeuvre maîtresse, le Kitāb al-Manāẓir (Le Livre de l'Optique), révolutionne la compréhension de la vision et de la lumière.

Il démolit l’idée grecque que la vision résulte d’un rayon émis par l’œil (théorie de l’émission) et démontre que la lumière entre dans l’œil depuis une source extérieure, ce qui jette les bases de l’optique moderne.

Il décrit avec précision la réfraction de la lumière dans différents milieux, le fonctionnement de l’œil humain et la formation des images sur une surface.

Ces concepts seront fondamentaux plus tard pour la construction de lentilles, lunettes astronomiques et télescopes, bien que ceux-ci apparaîtront bien après sa mort.

Son œuvre a été traduite en latin dès le XIIe siècle, notamment en Espagne (Toledo), sous le nom Alhazen. 

Elle influence profondément les savants médiévaux comme Roger Bacon, Vitellion, Peuerbach, et les grands penseurs de la Renaissance, dont Kepler et même Descartes.

Kepler, en particulier, reconnaîtra l’importance des travaux d’Ibn al-Haytham sur la vision dans ses propres études sur l’optique astronomique.

Aujourd’hui, le cratère lunaire Alhazen porte son nom.

A SUIVRE...