Galilée
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1. unit astronomique UA distance moy Terre Soleil 49 597 870 km Distance 0 35 UA Magnitude 4 39 En concluant de ses observations que Venus tourne autour du Soleil et en r affirmant sa croyance en le syst me h liocentrique de Copernic Galil e donne une raison de plus l glise italienne de le condamner plus tard pourtant ses croquis de Venus sont publi s en d cembre 1910 et sa th orie est confirm e officiellement par le coll ge romain en 1611 C Calculs compl mentaires Le travail de Galil e quant Venus s arr te d couverte de ses phases mais 11 nous est pourtant possible de calculer la vitesse de Venus dans le r f rentiel h liocentrique sa vitesse relative par rapport la Terre par exemple et d avoir des mod lisations tr s pr cises de la position de V nus dans le ciel Comme tous les satellites Venus a une trajectoire elliptique dont le Soleil est l un des foyer mais on peut assimiler sa trajectoire une trajectoire circulaire tant donn que son excentricit vaut 0 0067 ce qui est tr s proche de Calculons sa vitesse par rapport au Soleil 25 Et gt R distance Venus Soleil 105 10 m gt G 6 67 10 USS gt m masse du soleil 1 98 10 kg Calculons R soit la distance Venus Soleil par la m thode de Aristarque de Samos du Ille si cle avant Jesus Christ Au moment o Venus est son longation2. 2 gt 2 S LD REV a MAGNA LONGEQVE ADMIRABILIA Spectacula pandens fufpiciendaque proponens vnicuique pr fertim vero PHILOSOPHIS ASTRONOMIS que 4 GALILEO GALILE O 1609 1610 GALILEE LE RETOUR 2009 2010 5 A G IP CH D CSN CN Le E 39 LS pr lt ig 4 L te AT VENETIIS Apud Thomam Baglionum M Snperror nm Privilegio Olympiades de Physiques Lyc e Louis le Grand Philippine AZADIAN Natalie COLLINS L a FUCHS Emm LAPABE L a LENGLART EPPUR SI MUOVE ET POURTANT ELLE TOURNE Galil e SOMMAIRE Introduction Page 4 I Galil e le messager des toiles Page 5 La lunette astronomique Page 7 1 Historique Page 7 2 Fonctionnement Page 8 3 Mat riaux et Construction Page 9 D couvertes Page 10 1 Jupiter et ses satellites D couverte B Les clipses C Table des satellites de Jupiter D Les satellites de Jupiter aujourd hui 2 La lune Page 18 A Historique B Comment Galil e a t il calcul la hauteur des montagnes lunaires C Bilan 3 Les phases de V nus Page 21 Les observations de l toile du berger B Une remise en cause du syst me de Ptol m e C Calculs compl mentaires 4 Les t ches solaires Page 28 Observations par projection B Querelle entre Scheiner et Galil e C
3. 84 34 teu s 16 o 11 8 6 4 14 19 04 6 13 12 U 4 32 3 1 4 4 21 50 21 0 5 0 20 10 14 0 7 16 22 11 8 40 S u s 18 21 U 34 33 17 u 4 2 Lauf der Sonnenflecken bis 23 Mai 1625 2Rosa Ursinas Seite 211 23m ae 19 Ainsi cette tude r pertori e aujourd hui parmi les quatre observations majeures de Galil e dans le domaine de l astronomie a boulevers le monde de l poque En effet la vision du monde commun ment admise tait que la Terre tait au centre du monde et que le Ciel tait immuable Galil e et Scheiner apr s Copernic ont donc remis en question le g ocentrisme La Terre est bien en rotation autour du Soleil et les taches solaires montrent que ce nest pas une sph re parfaite La vision aristot licienne du monde n est donc plus valable Cependant aucun des deux astronomes n a su interpr ter ces taches Il s agit de points temp rature faible relativement la temp rature moyenne du soleil est donc normal consid rant la modestie de leurs techniques d observation qu ils n aient pu conclure correctement leurs tudes On peut finalement noter l ambivalence de Scheiner qui crira un pamphlet contre la th orie h liocentrique Prodromus publi de mani re posthume en 1651 33 5 Saturne l erreur de Galil e Lettre de Galil e Julien
4. Comment Galil e a t il montr que Venus ne suivait pas la Terre Ou comment Galil e a t il fournit une preuve de plus la v racit du syst me h liocentrique Il proc de par l absurde en supposant que le syst me g ocentrique est av r Ainsi Venus serait sur la premi re orbe surface circonscrite pas l orbite d un astre suivie de celle du Soleil Donc le Soleil tant situ au del de l orbe de Venus on n observerait qu un croissant tout au long de la p riode de la jumelle de la Terre elle ne pourrait alors jamais tre illumin e enti rement m me lorsqu elle pr sente son plus grand diam tre Or les observations de Galil e nous montrent un ph nom ne contraire puisqu il voit un petit globe illumin 81 De plus le croissant de Lune est toujours clair par le Soleil et orient vers lui et celle ci se d place autour de la Terre qui elle m me se d place autour du Soleil Il est clair dans ce cas que V nus ayant le m me type de phase que la Lune elle tourne autour du Soleil Donc de deux mani res diff rentes Galil e a montr que l unique solution pour voir Venus totalement illumin e est d avoir le Soleil au centre de son mouvement ce qui implique qu elle ne tourne pas autour de la Terre mais autour du Soleil 24 Soleil V nus et son orbite dans hypoth se g ocentrique V nus d Distance 1 70 UA Magnitude 3 92 AN Orbite V nus Soleil
5. a pas laiss tomber de poids du haut de la tour de Pise et il n a pas d montr la v rit du syst me de Copernic Il n a pas t tortur par l Inquisition ni excommuni il n a pas dit Eppur si muove il n a pas t un martyr de la science Arthur Koestler Prix Nobel Les somnanbules 1963 Galil e ne songea jamais laborer un syst me du Monde qui lui soit propre Mais en un laps de temps tr s r duit 1 a r ussi d couvrir et d montrer des th ories qui ont r volutionn le monde Certaines d couvertes comme l imperfection de la surface lunaire ou encore la pr sence de t ches sur le Soleil ont permis de montrer que les objets c lestes ne sont pas incorruptibles Gr ce la d couverte des phases de V nus similaire aux phases de la Lune 11 prouv qu il n y pas de diff rence de nature entre la Terre et les corps c lestes et principalement que V nus est une plan te int rieure qui tourne autour du Soleil Cette th orie est confirm e par la d couverte de quatre satellites de Jupiter seul le syst me h liocentrique peut int grer de nouveaux astres tout en maintenant un ordre universel coh rent Personne n avait jamais trouv une preuve r elle permettant de faire le choix entre les conceptions g ocentrique et h liocentrique du monde Jusqu Galil e et sa nouvelle m thode d observation personne ne pensait qu on puisse en trouver L apparition de la figure nouvelle de l a
6. 34 Galil e commence observer Saturne en 1610 remarque qu en utilisant une lunette avec un faible grossissement on ne peut voir qu une image en forme d olive tandis qu avec un grossissement de 20 au d part puis surtout de 30 on peut distinguer deus masses de part et d autre de Saturne formant ce que Galil e appellera des oreilles D o vient le fait que malgr ses qualit s d observations les pr cisions de tous ses r sultats Galil e se soit ce point tromp et n ai pas remarqu les anneaux pourtant visibles l aide d une simple paire de jumelle de Saturne En effet en se repla ant dans les conditions de Galil e 11 faut noter que la science n tait pas encore tr s performante cette poque D autant plus qu il s agit l de l aube de l astronomie Les instruments de Galil e n taient donc pas aussi performants que ceux que nous poss dons aujourd hui Ainsi aujourd hui en d focalisant un peu une lunette astronomique on passe d une image pr cise sur laquelle on observe nettement les anneaux une image floue pr sentant trois masses dont une principale au centre rappelant les descriptions et les dessins de Galil e Image nette gauche puis en d focalisant la lunette droite Galil e va alors comparer ses observations de Saturne celles qu il faites de Jupiter Devant l absence de mouvement des compagnons de Saturne il est d concert e
7. B Une remise en cause du syst me de Ptol m e Apr s 5 mois d observations Galil e a pu observer le ph nom ne suivant celui ci s tant r p t entre f vrier et mai 2002 23 Reconstitution image par image du ph nom ne gauche et dessin de Galil e r sumant ses observations droite 27 03 04 13 04 04 1 05 04 J 25 05 04 des phases de Venus met en vidence le fait que V nus est en rotation autour d une autre plan te car elle pr sente des phases et une trajectoire elliptique autour d un axe Galil e peut donc rapprocher le mouvement de Venus celui de la Lune ce qui le met sur la piste d une rotation autour du Soleil Selon le syst me de Ptol m e syst me tablit durant l Antiquit V nus la Terre l instar des autres plan tes Ce syst me a t av r pendant tr s longtemps et s est trouv aboli pour els scientifiques seulement quelques ann es avant par le syst me de Copernic appel h liocentrique selon lequel toutes les plan tes m me la Terre tournent autour du Soleil qui lui est immobile L acceptation de ce nouveau syst me contraire la pens e religieuse selon laquelle les plan tes m me le Soleil tournent autour de la Terre cr ation de Dieu a mis pr s d un si cle se faire En effet la r volution copernicienne a commenc au XVIe si cle et ce syst me est officiellement condamn par l Eglise en 1616
8. du c t ouest de Jupiter et elles taient plus proches les unes des autres que la veille distances gales l une de l autre comme sur le sch ma suivant Ori Le 10 janvier 1 recommence alors de nouvelles observations tant incapable d expliquer un tel ph nom ne Cette nuit l 1 n y avait que deux toiles et toutes deux l est de Jupiter et align es avec la plan te voir sch ma ci dessous Galil e suppose alors que troisi me tait cach e la plan te comprend alors que ces changements de positions relatives n taient pas dus Jupiter mais aux toiles elles m mes Pour cette raison Galil e d cide de continuer les observations Le 11 janvier 1 remarque seulement deux toiles l est de Jupiter celle du centre tant trois fois plus loin de Jupiter que de l autre toile voir sch ma ci dessous De plus celle plus l est tait deux fois plus brillante que celle du centre alors que la nuit pr c dente elles taient apparues Galil e de m me magnitude admet ainsi qu il y dans le ciel des toiles tournent autour de Jupiter Ori O Occ Ce n est que le 13 janvier que Galil e put observer les quatre satellites simultan ment dispos s de la mani re suivante Ori oL Occ B Les clipses Les satellites galil ens pr sentent des ph nom nes particuliers dus aux positions que prennent le Soleil Jupite
9. expliquons le principe de l observation par projection En effet il serait dangereux d observer le soleil l il nu de fa on prolong e et encore plus nocif de le faire travers un objet grossissant Ainsi une technique relativement simple mais tr s efficace est utilis e s agit de pointer avec l instrument le Soleil de sorte ce qu il soit dans l axe de la lunette ou du t lescope voire de la paire de jumelles et de placer derri re l oculaire un cran sur lequel sera projet l image de l toile Ainsi plus l cran sera loin plus l image sera grande mais moins les contrastes seront visibles faut alors trouver un bon quilibre 28 Cette fa on de proc der poss de de nombreux avantages tout d abord sa praticit En effet 1l est tr s ais de la mettre en pratique et elle est accessible au grand public d autant plus qu elle ne n cessite pas de mat riel perfectionn Ensuite bien qu aujourd hui nous puissions construire des instruments d optique adapt s l observation d astres comme le Soleil la projection reste favoris e par les scientifiques De tels outils impliquent un entretien permanent et sont tr s co teux d autant plus qu il faut changer les filtres r guli rement l observation par projection appara t donc comme plus s re Enfin c est la seule m thode permettant de dessiner rapidement les taches solaires avec beaucoup de pr cision De cette fa on l id e r pandue selon laquelle les astro
10. Cons quences de cette d couverte sur les esprits et sur l avanc e de l astronomie 5 Saturne l erreur de Galil e Page 34 Conclusion Page 38 Bibliographie Page 39 y a exactement 400 ans l astronome italien Galileo Galilei pointa sa lunette astronomique vers le ciel et commen a a d couvrir les merveilles et les myst res de l univers Il observa pour la premi re fois les crat res de la Lune et le ballet des satellites de Jupiter sans oublier la surface solaire ou les merveilles des phases de V nus Galil e est un personnage central dans l histoire non seulement de la physique mais de toute la culture europ enne c est la raison pour laquelle nous nous sommes int ress es ses incroyables d couvertes En effet en l honneur des 400 ans de ses observations et d une ann e sous le signe de l astronomie nous avons d cid de nous pencher sur ce grand homme pour notre travail des Olympiades Ce fut un travail tr s enrichissant la fois sur le plan scientifique car 11 nous permis d ouvrir notre champ de connaissance une mati re peut abord e au lyc e l astronomie que sur le plan personnel gr ce au travail en groupe Notre dossier a donc pour but d expliquer les observations de Galil e et quel point celles ci ont t l origine d une r volution scientifique Nous avons aussi travaill la fabrication d une lunette astronomique afin de refaire les observations de l illustre scientifi
11. De plus elle n est plus qu 8 au dessus de l horizon et sa magnitude ne change pas beaucoup environ 4 3 Pourtant pour la premi re fois 1l peut distinguer les c t s jaunes orang s de Venus Ainsi en peine 5 mois d observations le diam tre de V nus a t quintupl passant donc de 13 57 18 de fois plus que le diam tre de Jupiter et la plan te a chang de position allant de 15 8 au dessus de l horizon Galil e observe en comptant les jours que Venus a une p riode de r volution gale environ 224 jours Pour mieux se rendre compte des d couvertes de Galil e on a pu reconstituer les images que Galil e a probablement observ es V nus en d cembre 1611 V nus en janvier 1611 22 Observation de V nus avec une lunette l g rement d focalis e Gingerich la phase gibbeuse est difficile affirmer V nus au moment o Galil e a r alis ses observations Gingerich D apr s les crits de Galil e il n a pas aper u ou remarqu la phase gibbeuse de Venus qui s explique tr s bien par la comparaison d images d focalis es comme celles de Galil e des images plus pr cises En effet on remarque que sur les images que Galil e aurait a priori observ es les trois premi res phases de Venus ne mettent en vidence qu un grossissement de la plan te Que peut donc tirer Galil e de ces observations Une th orie qui bouleversera le monde
12. affirmation de la th se de l h liocentrisme Cet illustre astronome mis en vidence le fait que V nus est une plan te inf rieure qui tourne autour du soleil et pr sente des phases comme lune un large croissant entre la conjonction et la quadrature son premier ou dernier quartier au moment des longations Est et Ouest une forme gibbeuse entre la quadrature et la nouvelle V nus ou enfin son disque tr s petit et totalement illumin lorsqu elle est en opposition Ce qui fait l importance de ces r sultats c est que malgr la pr carit de la lunette utilis e par Galil e fut la premi re 115 s av rent tous tre justes quadrature Photo de Venus entre la conjonction et la 4 Les t ches du Soleil De tous temps le Soleil a fascin les hommes et apparaissait comme une sph re parfaite Ainsi Galil e a choisi de pointer sa lunette vers cet astre afin d en d couvrir des caract ristiques jusque l inconnues C est en l tudiant par projection qu il pu observer pr sence de points sombres sur la surface de l toile qu il consid ra comme tant des taches solaires Cependant un scientifique allemand d fendait au m me moment une th se selon laquelle il s agirait en fait de satellites du Soleil Les deux hommes n ont cess de se quereller au long de leur carri re mais d autres tudes ont tr s rapidement plaid en faveur de Galil e L observation par projection Tout d abord
13. maximum on peut mesurer l angle qui la s pare du Soleil car on remarque que la droite joignant Venus au Soleil est tangente l orbite de Venus Par cons quent elle est perpendiculaire au rayon joignant Venus au Soleil dons le triangle que forment la Terre le Soleil et Venus est rectangle en Venus D o sing R ST R STsinc Or Copernic remarque que cet angle maximum tait de 46 donc on R 0 7ST La distance ST repr sente la distance Terre Soleil qui vaut IUA soit 150 millions de km d o 150 0 7 R 105 millions de km Avec cette donn e on peut calculer la vitesse de rotation de Venus autour du Soleil on donc 16 67 10 11 1 98 1030 105 10 35 6km s De plus comme la vitesse de la Terre vaut 29 8 km s vitesse de Venus est 19 de fois sup rieur celle de la Terre La vitesse relative entre ces deux plan tes est donc de Vrel Vv Vt 35 6 29 8 Vrel 5 8km s On peut aussi remarquer que vu de la Terre les positions successives de V nus forment approximativement un pentagramme autour du Soleil tous les 8 ans trajectoire facilement mod lisable avec les techniques modernes On obtient alors la figure ci dessous 26 08 06 04 06 06 12 18 08 07 27 03 09 T D 28 10 10 13 01 06 Galil e en 1610 a donc d couvert les phases de V nus toile du berger ou s ur jumelle de notre plan te Cette d couverte mena une r
14. son uvre Sidereus Nuncius Le messager des toiles associ de nombreuses aquarelles Dessins des phases la Lune par Galil e au cours de ses observations d cide donc d tudier les grandes taches sombres de la lune ainsi que son relief accident Malgr la m diocrit de sa lunette 11 suppose l existence de montagnes et de vall es ainsi que l irr gularit des taches sombres compare alors la Lune la Terre tous deux corps aux reliefs importants et aux taches sombres associe hypoth tiquement les taches de la Lune aux oc ans de la Terre et le reste roches blanch tres aux continents de la Terre Il remarque galement cot de ces mers d autres taches plus petites les crat res C est notamment gr ce aux jeux d ombres et 18 de lumi re produits par ces structures mesure de l avanc e du mois lunaire que Galil e d montra que la surface de la Lune n tait pas r guli re et que ce corps n avait pas non plus une sph ricit parfaite B Comment Galil e calcula t 1l la hauteur des montagnes sur Lune On se propose de calculer le sommet d une montagne sur la Lune partir d observations faites par Galil e En effet ce dernier observa des jeux d ombres et de lumi re les ombres correspondant aux creux et les points lumineux aux plaines et montagnes observa notamment des points lumineux qui correspondent aux sommets de montagnes situ es dans les zones d om
15. valeurs suivantes Satellite 1 5 rayons 11 16 Satellite 2 8 rayons 5 8 Satellite 3 14 rayons Satellite 4 25 rayons dressa alors de 1611 1619 les ph m rides des positions des satellites Pour cela 11 nota le jour d observation et l heure partir du coucher de soleil Il choisit l origine un moment o les quatre satellites taient confondus avec Jupiter En outre 1 r alisait maintenant plusieurs observations par nuit D Les satellites de Jupiter aujourd hui Jupiter poss de 63 satellites naturels connus Ainsi la plus grande plan te du syst me solaire est aussi celle qui s entoure du plus grand nombre de satellites Europe Ganym de et Callisto encore appel s les lunes galil ennes en honneur de leur premier observateur sont les premiers satellites de Jupiter d couverts Cependant il est possible cependant qu une observation ant rieure ait t r alis e 362 av J C par l astronome chinois Gan De Au cours des quatre si cles suivants huit autres satellites furent Pendant les ann es 1970 deux autres satellites furent observ s Enfin des ann es 2000 nos jours le reste des satellites de Jupiter ont t d couverts Les satellites galil ens se distinguent nettement des autres satellites de Jupiter qui ne sont que des petits corps rocheux semblables des ast ro des communs ce sont des corps remarquables bien des gards En effet les quatre satellites sont les plus a
16. Galil e en d duit l existence de montagnes sur la Lune et estime m me leur hauteur 7 000 m tres davantage que la plus haute montagne connue l poque faut dire que les moyens techniques de l poque ne permettaient pas de conna tre l altitude des montagnes terrestres sans fantaisie Quand Galil e publie son Sidereus Nuncius Messager C leste il pense que les montagnes lunaires sont plus lev es que celles de la Terre bien qu en r alit elles soient quivalentes Dessins des montagnes de la Lune par Galil e en bilan de ses observations 20 3 Les phases de V nus Haec Immatura a jam frustra leguntur o y En vain ces choses sont accueillies aujourd hui pr matur ment par moi C est avec cet anagramme signifiant Cynthiae figures ormulatur later amorum ou La m re des amours imite les phases de Diane que Galil e annonce Kepler sa d couverte quant aux phases de Venus au printemps 1910 Les observations de l toile du berger Le ciel florentin d Arcetri au soir des premi res observations de Venus par Galil e selon le logiciel Starri Night Apr s avoir observ les satellites de Jupiter en Janvier 1610 Galil e entreprend l observation d une autre plan te celle que l on dit tre la s ur jumelle de notre plan te Terre Venus Pour entendre l astronomie et se rendre de cette science il faut tudier autre chose qu Aristote don
17. ant lui a t un des premiers affirmer que le Soleil tait en rotation autour d un axe qui n tait pas vertical stricto sensu Fabricius avait avant lui fait cette observation mais il est presque certain que l astronome allemand n a pas entendu parler de ses recherches Ainsi gr ce des observations quotidiennes de ces taches 11 pu en d duire l inclinaison de l axe du soleil 31 Trajectoires apparentes sur le disque solaire de deux grandes taches observ es six mois d intervalle Juin et D cembre 1626 mettant en vidence l inclinaison du Soleil sur le plan de l cliptique extrait de Rosa Ursina E nsi il a montr que le Soleil tourne autour d un axe dont l inclinaison varie selon les saisons hiver ou t mais formant un angle de sept degr avec la verticale estimait par ailleurs la p riode de r volution de l astre 27 jours chiffre qui tout comme Galil e est en accord avec la valeur que nous utilisons aujourd hui tant donn es les variations de cette p riode Scheiner fut galement le premier observer quotidiennement les taches solaires pouvant ainsi suivre leur volution zZ ANNO IVBIL O MDCXXV In Domo Profefla Romana Societatis Curfus Macularu ab 1 Mai ad 23 eiusdem fimilis aliis afiorg annoru fempore eode S 1 A Oriens AB Eciptica B Occidens DHS ORE
18. bres Le terminateur est la fronti re entre la partie de la Lune encore dans l ombre de la nuit et la partie clair e par le soleil En raison de leur hauteur Mont Piton les sommets des montagnes clair s par les rayons du soleil rasant apparaissent bien avant leur passage dans la zone de jour 65 C est ce qui se produit sur dessin pour le mont Piton L application du th or me de Pythagore au sch ma pr c dent donne d Avec un rayon 1734 km et une distance AS 88 on obtient la hauteur du mont Piton h 2232 km 19 Bilan Ainsi Galil e en observant les phases de la lune 11 d couvre quelques mois apr s Thomas Harriot que cet astre n est pas parfait comme le voulait la th orie aristot licienne La physique aristot licienne qui faisait autorit l poque distinguait deux mondes monde sublunaire comprenant la Terre et tout ce qui se trouve entre 1 Terre et la Lune dans ce monde tout est imparfait et changeant Je monde supralunaire qui part de la Lune et s tend au del Dans cette zone 1l n existait plus que des formes g om triques parfaites des sph res et des mouvements r guliers immuables circulaires Galil e quant lui observa une zone transitoire entre l ombre et la lumi re le terminateur qui n tait en rien r guli re ce qui par cons quent invalidait la th orie aristot licienne
19. cr te d une lunette d approche de grossissement trois la fin du mois de septembre 1608 Sacharias Jansen qui en aurait vendu la foire d automne de Francfort en septembre 1608 et Jacques Metius Ce dernier est soutenu par Descartes qui parle de cette invention au d but de sa Dioptrique Mais la honte de nos sciences cette invention si utile et si admirable n a premi rement t trouv e que par l exp rience et la fortune a environ trente ans qu un nomm Jacques Metius de la ville d Alkmaar en Hollande homme qui n avait jamais tudi bien qu il e t un p re et un fr re qui ont fait profession des math matiques mais qui prenait particuli rement plaisir faire des miroirs et verres br lants en composant m me l hiver avec de la glace ainsi que l exp rience a montr qu on en peut faire ayant cette occasion plusieurs verres de diverses formes s avisa par bonheur de regarder au travers de deux dont l un tait un peu plus pais au milieu qu aux extr mit s et l autre au contraire beaucoup plus pais aux extr mit s qu au milieu et il les appliqua si heureusement aux deux bouts d un tuyau que la premi re des lunettes dont nous parlons en fut compos e D s que la lunette d approche fut connue et commen a se r pandre Thomas Harriot Christoph Scheiner et bien d autres la tourn rent vers le ciel au d but de 1609 pour observer les objets c lestes Mais c est Galil e qui partir d a
20. de d fendre ou d enseigner les th ories de Copernic Le jugement de l Inquisition ne fut annul qu en 1992 En juin 1633 Galil e fut condamn la prison vie pour grave suspicion d h r sie Ses Dialogues furent censur s et on interdit aux diteurs de publier les travaux pass s ou futurs de Galil e Hors d Italie les Dialogues furent traduits en latin et influenc rent les savants dans toute l Europe La condamnation de Galil e fut commu e en mise en r sidence d abord sous la garde de l archev que de Sienne et ensuite dans sa propre maison d Arcetri pr s de Florence L Galil e acheva ses recherches sur le mouvement et la r sistance des mat riaux publia Leiden Discours et d monstrations math matiques concernant deux nouvelles sciences en 1638 Ce travail marqua le d but de l tude de 1 dynamique Galil e mourut Arcetri pr s de Florence 8 janvier 1642 son esprit fut actif jusqu au dernier moment Galileo Galilei par Giusto Sustermans 1636 IL LA LUNETTE ASTRONOMIQUE 1 Historique L origine de l invention de lunette astronomique est controvers e elle viendrait d Italie vers 1590 ou du nord de l Europe Pays Bas vers 1608 Giambattista della Porta physicien et opticien italien la mentionna dans son ouvrage La Magie naturelle 1589 Par la suite plusieurs scientifiques cherch rent en obtenir le brevet Hans Lippershey qui fut le premier faire une d monstration con
21. de M dicis du 13 Novembre 1610 la suite de ses observations de Saturne Et voil que Saturne ma tr s grande admiration s est r v l tre non pas une toile seule mais trois ensemble qui se touchent presque elles sont totalement immobiles l une par rapport une autre et dispos es de cette mani re celle du milieu est bien plus grande que les lat rales lesquelles sont situ es l une l orient et l autre l occident sur la m me ligne droite elle ne sont pas plac es exactement suivant la direction du zodiaque plan de l cliptique mais l occidentale s l ve un peu vers le peut tre sont elles parall les au plan de l quateur En les observant avec une lunette ne soit pas tr s fort grossissement on ne voit pas appara tre trois toiles bien distinctes mais 11 semble que Saturne soit une toile allong e en forme d olive mais en se servant d une lunette qui multiplie plus de mille fois en surface on aper oit les trois globe bien distincts et qui presque se touchent ne laissant pas entre eux de s paration plus large qu un mince fil obscur J ai donc d couvert la cour de Jupiter et maintenant deux serviteurs pour ce vieillard qui l aident marcher sans jamais s carter de lui ta imperfezzione dello ftrumento dell occhio del riguardan te perche fendo di Saturno no alle perferte vilte i perfecti ftrumenti do
22. e il faut s imaginer vivant l poque du scientifique poque o l astronomie commen ait devenir r ellement une science et non plus seulement une superstition poque o nous ignorions tout de notre syst me solaire Reconstitution de l image de Saturne telle que Galil e Dessins de Galil e la suite l observait avec un de ses observations de grossissement 20 Saturne 36 Finalement 1640 Galil e r sume dans une lettre Benedetto Castelli son l ve toutes ses observations de Saturne explique galement qu il aurait eu besoin d une lunette plus pr cise avec un grossissement plus important De plus 1l se montre conscient de l inexactitude de ses interpr tations et que l nigme de Saturne est loin d tre r solue En m me temps que serait aujourd hui la science si Galil e avait d j tout d couvert Il faudra attendre 1659 pour que Huygens d couvre la v ritable nature de ces anneaux 3J CONCLUSION La gloire de Galil e repose surtout sur des d couvertes qu il n a jamais faites et sur des exploits qu il n a jamais accomplis Contrairement aux affirmations de nombreux manuels m me r cents d histoire des sciences Galil e n a pas invent le t lescope Ni le microscope Ni le thermom tre Ni l horloge balancier Il n a pas d couvert la loi d inertie ni les taches du soleil Il n a apport aucune contribution l astronomie th orique Il n
23. e la voie lact e d couvrit quatre satellites de Jupiter publia ses d couvertes dans Le messager des toiles en 1610 cela suscita de grandes controverses car les autres scientifiques ne disposaient pas d appareils grossissants et ne pouvaient confirmer ses observations Le cosmos d Aristote est s rieusement remis en cause Le grand duc de Toscane le nomma math maticien de la cour de Florence ce qui lui permit de consacrer tout son temps la recherche Galil e continua faire de remarquables d couvertes scientifiques en observant les phases de Venus qui avec les satellites de Jupiter le convainquirent que Copernic avait raison La lunette est bel et bien l outil providentiel qui va permettre Galil e de confirmer l h liocentrisme L glise s opposa vigoureusement aux vues de Galil e mais celui ci plaida pour la libert de la recherche dans sa Lettre la grande duchesse Christine en 1615 En d pit de ses arguments le Saint Office de Rome publia un dit contre Copernic en 1616 En 1623 le pape Urbain autorisa Galil e crire un livre comparant les syst mes de Ptol m e et de Copernic Cependant 11 est mis en garde de tous les c t s ne vous m lez pas des l interpr tation des critures Mais son d sir de prouver l glise qu il a raison l emm ne trop loin les Dialogues de 1632 conduisirent Galil e tre jug par l Inquisition sur le fait qu en 1616 1 lui avait t interdit
24. ement des satellites ou encore le calcul de la longitude Aujourd hui on compte 63 satellites dans le syst me Cependant les satellites galil ens de Jupiter restent ceux les plus remarquables bien des gards Ce sont les plus anciens corps connus non visibles directement l il nu ils ont des tailles comparables Mercure et forment en tournant autour de Jupiter un syst me solaire en miniature Leurs mouvements rapides sont facilement observables et g n rent des ph nom nes d clipses spectaculaires De plus les sondes spatiales nous ont r cemment montr des corps d une grande diversit g ologique volcans actifs banquises pr sence d eau Tout cela fait des objets tr s tudi s par les astronomes et une des principales cibles de 1 conqu te spatiale 17 1 La lune Historique Galil e pr sente sa lunette aux doges de Venise le 25 ao t 1609 Au mois d octobre Galil e observe la Lune Mais les conditions sont m diocres et Galil e entreprend d am liorer son instrument Le 30 novembre 1609 il dispose d une nouvelle version capable de grossir vingt fois et contemple alors la Lune de nouveau s agit alors d une r volution dans l histoire des sciences une nouvelle Lune moderne d barrass e de ses mythes appara t Galil e observe des formes irr guli res sur le croissant consid r cette poque comme astre parfait tel que le Soleil C est alors qu il publie
25. emi del Cependant 1l n eut pas le temps de se d fendre plus longtemps En effet son proc s pour h r sie s ouvrit en 1633 et il dut abjurer le 22 juin 1633 Certains historiographes pensent que Christoph Scheiner aurait jou un r le important dans la condamnation de Galil e Par ailleurs peut trouver des tentatives de conciliation entre ces deux grands hommes Gassendi ami de Scheiner crivit ainsi Campanella philosophe proche de Galil e Comme il serait heureux que tu emploies ta connaissance des hommes et ta prudence aplanir la querelle entre ces deux hommes Car tous deux sont bienfaisants recherchent la v rit sont honorables et de bonne foi Tous deux se sont mutuellement insult s Et je ne peux que plaindre le destin des savants lorsque je vois comment de Dessin des taches solaires par grands esprits peuvent s abaisser de telles chamailleries Car Galil e de petits esprits avides d un m rite qui ne tient qu un fil de soie peuvent bien se quereller mais que des hommes si prodigieux mus par l amour de la v rit se laissent ainsi submerger par la passion est tout fait curieux mai 1633 En effet 51 les deux physiciens ne s taient pas querell s pour une affaire qui finalement appara t aujourd hui enfantine ils auraient s rement pu allier leur g nie respectif et faire des d couvertes spectaculaires bien que les travaux de Galil e ont l poque r volution
26. es propos des taches solaires assurant que Scheiner tait le premier les observer La r action de Galil e fut imm diate Il affirma avoir observ ce ph nom ne d s janvier 1610 et revendiqua donc sa priorit sur Scheiner Ainsi ces deux pionniers de l tude du Soleil ne cess rent de s affronter jusqu la fin de leur vie ce propos Scheiner et son l ve Jean Baptiste Cysat dans leur observatoire situ en haut de la Heilig Kreuz Kirche glise de la Sainte Croix d Ingolstadi observant le Soleil l aide de leur h lioscope DS en mme me mt _ 5 i t CO aM En MM _ A 74 T o A z 272 E 5 3 d x Je _Ricule uariis obferuandj modis ffabiliuntur J 29 Enfin 1624 alors que Scheiner tait en voyage Rome il lut Saggiatore de Galil e 1623 dans lequel il accuse l astronome allemand de plagiat Afin de sauver son honneur mais surtout persuad que les accusations de Galil e taient infond es Scheiner publia imm diatement Rosa Ursina sive Sol livre dans lequel 1l d crit le mouvement des taches solaires sur un an calcule la p riode de rotation de l astre et l inclinaison de son axe En r ponse cet affront Galil e publia en 1632 son Dialogue sur les deux grands syst mes du monde Dialogo sopra i due massimi sist
27. faisons gr ce deux morceaux de carton qui ont un trou un peu plus petit que la taille de la lentille Ces morceaux de carton tiennent eux m mes gr ce trois morceaux de bois de m mes dimensions de carton 1 mm de m tal et carton 2mm tous perfor s d un trou au centre Nous les avons d pos sur la vis du tr pied Puis nous avons fix l aide de l crou un morceau de carton arrondi qui tiendra la lunette Schema s m Lentille Carton Tube dessm vlie de la lunette DECOUVERTES DE GALILEE 1 Jupiter et ses satellites Jupiter et ses quatre satellites Europe Ganym de et Callisto Au cours d observations du mois de janvier 1610 Galil e fait une d couverte capitale il remarque les quatre satellites de Jupiter Les quatre corps c lestes qui sont les premiers ayant t d couverts au moyen d un instrument optique autre que l il nu sont d abord nomm s par Galil e Cosmica Sidera en l honneur de Cosimo de Medicis grand duc de Toscane partir de 1609 et dont Galil e cherchait le patronage Galil e les appellera ensuite les Medicea Sidera toiles M dic es en l honneur des quatre fr res de la maison M dicis Cosimo Francesco Carlo et Lorenzo Ce seront les noms propos s par Simon Marius qui s imposeront Europe Ganym de et Callisto publi s dans le Mundus Jovialis en 1614 Cependant Galil e refuse d utiliser les noms p
28. il e enseigna Florence et obtint une chaire de math matique Pise en 1589 montra qu Aristote se trompait en supposant que la vitesse de chute d un corps tait proportionnelle son poids En 1592 Galil e devint professeur de math matique l universit de Padoue o 1l resta 18 ans Il construisit un appareil de mesure le sextant travailla une explication du ph nom ne des mar es bas e sur les th ories coperniciennes et crivit un trait de m canique montrant que les machines ne cr aient pas d nergie mais la transformaient En 1602 Galil e reprit ses recherches sur le plan inclin et le mouvement du pendule Vers 1604 1 formula la loi fondamentale de la chute des corps qu il v rifia par des mesures tr s pr cises Lorsqu une supernova apparut en 1604 Galil e se disputa avec les philosophes qui soutenaient les th ses d Aristote sur limmuabilit du ciel Reprenant ses tudes sur le mouvement Galil e montra que les projectiles suivaient des trajectoires paraboliques En 1609 instruit de l invention par un hollandais d un instrument optique qui permettrait d augmenter la taille apparente et la luminosit des objets du ciel 1 commen a construire ses propres appareils totalement diff rents de ceux des Pays Bas appel s lunettes astronomiques la fin de 1609 Galil e poss dait une lunette qui grossissait 20 fois ce qui lui permettait d tudier les crat res lunaires et de distinguer les toiles d
29. illes minces de m me axe principal Les objets observ s sont dans tous les cas consid r s comme tant situ s linfini Notre lunette Objectif LI 1 dioptrie donc f 1 1 Oculaire L2 30 dioptries donc f 1 C 3 33 OEIL 0 Po L astre AB est situ linfini car il est tr s loign de la lentille donc l image 8 objective de astre se forme dans le plan focal image de l objectif L image AB Joue le r le d objet pour l oculaire Pour que l 1l n accommode pas il faut qu il observe une image situ e linfini Si AB est situ e l infini alors est dans le plan focal objet de L2 or est aussi situ e dans le plan focal image de l objectif donc Si l 1l n accommode pas 1l doit tre plac dans son plan focal image de l oculaire On a ainsi O F 1m 3 33 cm 3 33 cm Distance entre les deux lentilles Fi 1 m 3 33 cm 1 0333 cm 3 Mat riel et construction Lunette Support Mat riel tube dessin diam tre 7 cm tr pied lentille 30 1 carton 1 et 2 mm carton et morceaux de bois pour caler plaque de m tal carton arrondi crou Construction Il s agit de caler les deux lentilles Nous avons superpos trois morceaux chaque extr mit du tube dessin pr cis ment 1 0333 m de distance Nous le
30. lil ennes de Alexandre Koyr aux ditions Herman histoire de la pens e 1986 cours de Jean Marie Malherbe observatoire de paris d cembre 2008 Quel h ritage le XVII me si cle nous a t il laiss en physique du soleil Sites consult s sites de berry college et university of oklahoma maths ac creteil fr sources fichiers_pdf astro hauteur montagne lunaire www espace sciences org com univ collaboratif utils LectureFichiergw http www astrosurf com luxorion galilee hommage3 htm http www aim univ paris r CHARNOZ homepage GR A VITATION grav4 html http www canalacademie com Les observations de Galilee Venus html www obs univ lyon1 fr labo fc ama09 sidereus sidereus_p160 192 pdf venus et galil e www sceptiques qc ca assets docs qs53p22 pdi venus et scalil e amp h http www ac nice fr clea Mercure Venus venus1 htm http www dil univ mrs fr gispert enseignement astronomie lere_partie distances php 39
31. n la vision du monde C Cons quences de cette d couverte sur les esprits et sur l avanc e de l astronomie Scheiner tait au d part profond ment marqu par l influence de l Eglise Ainsi devant l observation de ces taches noires la surface du Soleil 1 mit une premi re hypoth se qu il r futa par la suite il s agirait en fait de satellites du Soleil qu il appellera lunes convient galement de mentionner que Peter Bus us son sup rieur ordonna au j suite de d fendre cette th se En effet l Eglise catholique perdait alors de l influence cette poque marqu e par la R forme protestante Ainsi en acceptant la remise en question de la vision aristot licienne du monde ce serait par l m me accepter qu elle n est pas omnisciente et pourquoi croirait on en une institution qui r pand une id e alors quelle est fausse Cependant continuant ses tudes l astronome comprit vite qu il s agissait bel et bien de taches Ainsi il a rejoint l hypoth se de Galil e Ce dernier a t le premier supposer que ces taches appartiennent au Soleil et ne sont en fait pas des lunes solaires ou bien des plan tes int rieures comme V nus ou Mercure Ces taches semblent appara tre et dispara tre de fa on al atoire certes mais toutes ont globalement le m me mouvement elles se d placent parall lement l quateur du Soleil ce qui prouve que cet astre tourne sur lui m me Galil e alors pu es
32. nciens corps connus non visibles directement l il nu et forment en tournant autour de Jupiter un syst me solaire en miniature De plus ces quatre lunes galil ennes sont les plus grands satellites du syst me jovien et ont des tailles comparables Mercure En effet la 5e plus grande lune du syst me Amalth e ne fait que 250 km dans sa plus grande dimension alors que Europe la plus petite des lunes galil ennes mesure environ 3 100 km de diam tre 13 PLUTON Er N 79 LUNE GANYMEDE CALLISTO MERCURE La figure ci dessus montre les tailles compar es des satellites de Jupiter avec la lune Mercure Mars et Pluton On voit qu il s agit bien de v ritables petites plan tes Le plus gros ast ro de n a un diam tre qui n atteint qu un quart du plus petit satellite galil en Elaborons pr sent une tude plus approfondie des quatre lunes galil ennes Calcul de l excentricite On sait que a demi grand axe b demi petit axe Io AN a 421 800 km b 421 796 km donc e 0 004 Europe AN a 671 100 km b 671 073 km donc e 0 009 14 Ganym de AN a 070 400 km b 1 070 398 km donc e 0 002 Callisto AN a 1 882 700 km b 1 882 654 km donc e 0 007 Calcul de l altitude 2 On sait que 2 sIfTXRX g RSS z Avec le rayon de Jupiter 71 492 km 71 492 10 m g la pesanteur de Jupiter g 2 36 m s la p riode de r
33. nomes ne travaillent que la nuit est absolument fausse et les observations diurnes sont souvent tr s belles et ne n cessite pas toujours un ciel totalement clair et une luminosit importante Querelle entre Scheiner et Galil e Signe de l effervescence des esprits dans les ann es 1610 les taches solaires sont simultan ment observ es par Kepler par Scheiner Ingolstadt en Bavi re par Fabricius Wittemberg par Thomas Harriot Oxford et par Galil e qui en revendique la d couverte dans son Istoria Dimostrazioni intorno alle macchie solari loro accidenti Histoires et d monstrations propos des taches solaires de 1613 Cependant ce sera entre le j suite allemand Christoph Scheiner et l italien Galil e qu une importante querelle va clater de savoir qui attribuer la paternit de cette d couverte Ainsi Scheiner apr s avoir lu la Dioptrique de K pler pu se constituer une lunette et commencer observer le ciel Tout d abord 1l tudia le Soleil l oeil nu puis devant les dangers que cela repr sentait il se fabriqua un h lioscope reprenant le principe de projection aper ut pour la premi re fois ces taches le 21 mars 1611 mais la plus grande partie de son tude se fit partir d octobre 1611 Entretenant une correspondance avec Markus Welser conseiller d Augsbourg ce dernier publia les trois lettres du scientifique le 5 janvier 1612 Tres epistol de maculis solaribus Trois lettr
34. o t 1609 tablit v ritablement la lunette d approche comme instrument d observation astronomique Un ami Jacques Badovere lui ayant confirm la rumeur qui courait sur l existence d un tel objet et le lui ayant d crit 1l ne tarda pas en construire une lui m me Au fil de ses observations 1l perfectionna son principe obtenant un grossissement de 20 puis de 30 alors qu il n tait que de 6 environ au d part Il construisit galement une lunette dite galil enne permettant d avoir une image droite donc non renvers e l infini en utilisant une lentille divergente comme oculaire mais on y perdait beaucoup en termes de luminosit Cette lunette tait tr s utile pour les marins et en temps de guerre En effet pour observer les toiles avoir une image droite ou renvers e n importe que tr s peu Premi re repr sentation d une lunette Paysage sur le ch teau de Mariemont de Jan Bruegel l Ancien 1608 1612 2 Fonctionnement Principe g n ral Oculaire Objectif gt Tube porte oculaire coulissant Une lunette astronomique est un instrument d optique destin observer les astres ou les objets loign s Elle est form e de deux syst mes convergents Un objectif de tr s grande distance focale gt 1m et de grand diam tre Un oculaire qui joue le r le de loupe dont la distance focale est de l ordre du Ces deux syst mes convergents sont assimilables des lent
35. ondition de pouvoir disposer des tables pr cises Pour cela 11 fallait mesurer r guli rement la position des quatre satellites d une fa on moins approximative que celle pr sent e dans son ouvrage Le dispositif est ing nieux 1l fixe un cylindre de carton qui coulisse le long du tube Sur ce cylindre 11 adapte une r gle ou une grille gradu e Il observe alors Jupiter avec un sur la lunette et l autre fixant la grille En faisant coulisser le tube il positionne le diam tre de Jupiter entre deux graduations Des graduations interm diaires permirent de donner plus de pr cision ses mesures Ce diam tre servira d unit pour mesurer ensuite la distance des satellites Dans un premier temps les observations de Galil e furent purement descriptives Les observations contenues dans le Sidereus Nuncius vont du 7 janvier 1610 au 21 au 1611 dut interrompre ensuite ses observations en raison d un voyage Florence et cause de la proximit de Jupiter au Soleil Il les reprend le 25 12 juillet 1610 date partir de laquelle appara t dans les carnets la mention de 1 distance des satellites en rayons de Jupiter pris comme unit ce moment les distances sont en valeurs enti res du rayon de Jupiter Dans un premier temps 1l calcula la distance des satellites Jupiter au moment de leur plus grande longation Il aboutit des premi res valeurs qu il corrigea en quatre fois pour arriver en 1627 aux
36. ous leur naissance Cependant Rh a avec l aide de sa m re r ussi cacher Zeus Jupiter en latin qui sauva par la suite ses fr res et s urs Galil e accusa galement ses outils et reprocha sa lunette de n tre pas assez performante pour expliquer la disparition des oreilles de Saturne L astronome italien d laissa donc Saturne pendant longtemps ne sachant pas que les deux masses allaient r appara tre Cependant 11 ne cessa de croire que ces deux boules allaient t t ou tard revenir et qu elles n taient en fait que cach es par Saturne C est ainsi qu en 1613 il pu voir de nouveau les deux astres de part et d autre de la plan te C est en 1616 qu il observe des triangles noirs sur une forme ovale ressemblant une olive Il ne fit apr s cela plus de nouvelles d couvertes sur Saturne Comment apr s cette observation de triangles noirs Galil e n a t 1l pas pens des anneaux Dans la pens e du XVII me si cle d j l existence de satellites autour d autres astres que la Terre est impossible l exception des scientifiques et des plus instruits De plus ayant tudi les satellites de Jupiter il tait naturel que le physicien essaie d expliquer ce ph nom ne par quelque chose qu il connaissait d j bien Ainsi bien que devant les descriptions de Galil e qu il n ait pas su interpr ter correctement les oreilles de Saturne nous para t impensabl
37. que Au carrefour de plusieurs domaines comme les sciences physiques et math matiques mais aussi la philosophie et la th ologie Galil e nous propose une vision unique d un monde o l unit du savoir r gnerait autour de l h liocentrisme Sa passion pour les sciences qu il souhaite d sesp r ment partager avec le monde est ce qui rend cet homme une sorte de martyr pour la libre pens e et pour une nouvelle conception du monde Ce travail n aura t possible sans le d vouement et l aide de notre professeur de Physique Chimie M Faye que nous voulons remercier De plus nous jo1gnons nos remerciements M Patrice Mottini architecte nous a aid construire notre propre lunette astronomique Et enfin nous remercions M Michel Combes directeur honoraire de l Observatoire de Paris pour ses pr cieux conseils et son aide Olympiades ANN E MONDIALE DE i de Physique L ASTRONOMIE France 2009 GALILEE LE MESSAGER DES TOILES N Pise le 15 f vrier 1564 Galileo Galilei est le fils a n de Vincenzio Galilei qui joue un r le non n gligeable dans la premi re ducation du scientifique il est cultiv musicien et auteur d ouvrages de th orie musicale qui accordent une grande importance aux math matiques et deviendront la passion de son fils Galil e apprend les bases de la religion catholique et fait des tudes de m decine l Universit de Pise qui ne correspondent pas du tout ses go
38. r et la Terre Nous nous pencherons sur les clipses c est dire lorsqu un satellite passe dans l ombre de Jupiter 11 Les clipses ont lieu quand les satellites passent dans l ombre de Jupiter Les occultations ont lieu quand les satellites passent derri re Jupiter pour un observateur terrestre C est le 12 janvier 1610 alors qu il observait les satellites de Jupiter que Galil e fut le premier assiste une clipse par Jupiter mais 1l n en comprend la signification qu en 1612 Il fallut attendre 1643 pour une observation de l ombre d un des satellites sur Jupiter par Fontana Les observations d clipses de satellites par Jupiter se sont fortement d velopp es par la suite car on comprit tout l int r t des clipses par Jupiter l observation ne n cessitait que de noter l heure du ph nom ne et cela donnait une position pr cise du satellite puisqu il entrait ou sortait de l ombre de Jupiter Une fois les pr dictions d clipses r alis es l observation d une clipse permettait d obtenir une heure commune tous les observateurs terrestres et donc de d terminer la longitude du lieu d o l on observait De plus elles taient la seule mani re d am liorer les tables du mouvement des satellites Les premi res tables furent faites par Galil e en 1612 C Tables des satellites de Jupiter Galil e voit tr s vite dans la d couverte des quatre satellites de Jupiter un moyen de mesurer la longitude terrestre c
39. ropos s par Marius et invente par cons quent le syst me de num rotation qui est encore utilis de nos jours en parall le avec les noms propres La num rotation commence par la lune la plus proche de Jupiter I pour IT pour Europe pour Ganym de et IV pour Callisto La d couverte fut annonc e dans le Sidereus Nuncius Le messager c leste publi Venise en mars 1610 moins de deux mois apr s les premi res observations Il r v le ainsi au monde une preuve nouvelle extraordinaire en faveur du syst me de Copernic En effet cette d couverte de Galil e allait bouleverser notre connaissance du syst me solaire on avait un exemple de mouvement qui ne se faisait pas autour de 1 Terre Et la Terre n tait plus une exception puisque Jupiter aussi avait des lunes qui le suivaient dans son mouvement autour du Soleil La d couverte Le 7 janvier 1610 vers une heure du matin alors que Galil e explore le ciel avec sa lunette 1l aper oit trois petites toiles c t de Jupiter Elles taient alors align es il y en avait deux l est et une l ouest voir sch ma ci dessous Croyant qu il s agissait d toiles fixes Galil e fis donc pas attention leur distance Jupiter 10 x Occ Le 8 janvier Galil e refait la m me observation et c est alors qu il d couvre une configuration compl tement diff rente les trois toiles taient maintenant toutes
40. stronome philosophe inventeur de la lunette astronomique marque un tournant dans l histoire de toute l humanit Maintenant 400 ans plus tard Galil e reste l homme qui a r ussi bouleverser l astronomie qu il ait fait toutes ces exp riences ou non Nous ne c l brons pas seulement un Homme mais une poque qui chang le courant de l humanit 38 Les phases de V nus dans les trois syst mes du monde les plus r pandus l poque des d couvertes de Galil e Ptol m e Copernic Tycho Brahe Bibliographie Sidereus Nuncius le messager c leste de Galileo Galilei 1610 Rosa Ursina de Scheiner Bracciano 1626 1630 Que sais je Galil e de Georges Minois aux ditions Presses Universitaires 2000 Que sais je Histoire de la physique de Robert Locquenaux aux ditions Presses Universitaires 1987 L ABCdaire du Ciel dit par Flammarion 1998 Lune la biographie autoris e de David Whitehouse traduit par C Frankel aux ditions Dunaud 2008 Atlas de la Lune de Antonin R kl aux ditions Gr nd 1993 Observer le ciel en ville de Denis Berthier aux ditions multiguides Larousse 2004 Lunettes et t lescopes mode d emploi de Jean Lacroux et Denis Berthieraux ditions multiguide astronomie Bordas 2000 Observer le ciel l il nu et aux jumelles de Pierre Bourge et Jean Lacroux aux ditions multiguides Larousse 2004 Revue l Astronomie 20 me num ro Etudes Ga
41. t les crits ne laissent pas voir qu il ait eu en pareille mati re plus de connaissance que importe quel homme du commun crit Galil e dans une lettre Fortunio Liceti sp cialiste italien d Aristote au si cle et suivant ce pr cepte 1l commence ses observations La premi re nuit Venus se trouvait une magnitude 4 la magnitude apparente en astronomie mesure la luminosit depuis la Terre d une toile d une plan te ou d un autre 21 objet c leste Cette grandeur la particularit d avoir une chelle logarithmique quadruple couch e sur l horizon et brillait tr s fortement parmi les toile On estime qu elle tait illumin e 81 ce soir l et que son diam tre tait de 13 Galil e fut particuli rement int ress par la forme de cette plan te et se mit l observer r guli rement partir de novembre 1610 ainsi il nota que la forme arrondie de celle ci se transformait En D cembre 1610 1 observe une demi lune de Venus une magnitude 4 4 et 15 au dessus de l horizon Son diam tre ce moment l est de 25 donc en un mois remarquer une augmentation de la taille de Venus Plus tard au mois de d cembre 11 observe que la demi lune s chancre et que la vitesse de changement s acc l re Mais c est en F vrier qu il observe un changement important V nus forme un croissant de 57 de diam tre et est illumin e 5 seulement
42. t n arrive pas bien interpr ter ce ph nom ne observera Saturne jusqu en 1612 sans noter de changement et sans trouver d explication Pendant deux mois il n a pas r it r ses observations sans doute n a t 1l eu que tr s peu de temps C est en juillet 1612 qu il va alors faire une observation quelque peu troublante les oreilles de Saturne ont disparu Aujourd hui nous savons tous que les anneaux de Saturne sont 35 p riodiquement visibles par la tranche Ils sont tellement fins que sans un instrument perfectionn ils sont en fait quasiment invisibles Galil e va alors mettre plusieurs hypoth ses quant 1 disparition de ces boules sans savoir laquelle privil gier Il va tout d abord rapprocher cette observation de celle des taches solaires les lunes de Saturne apparaitraient et disparaitraient de fa on al atoire imitant alors les taches solaires pense galement que les satellites de Saturne ont pu dispara tre brutalement ou alors sont tomb s sur la plan te Cependant 1l ne sait pas explique ce qui serait l origine de ce ph nom ne est aujourd hui amusant de lire le lien qu a fait Galil e entre la plan te Saturne et le dieu latin Saturne En effet Saturne Cronos en grec tait le fils de Ga a et d Ouranos Uranus en latin Cronos pousa sa s ur Rh a et ayant peur de se faire d tr ner par l un de ses enfants les mangea t
43. timer sa p riode de rotation Nous n avons pas trouv les valeurs exactes avec lesquelles il l a calcul e c est pourquoi nous expliquons ici simplement sa m thode de calcul 30 On suppose qu une tache observ e en D se trouve au bout de x jours en En mesurant les distances BG et EC on a AG R BGet AF R d o sin D sin soit D arcsin E arcsin R R A D E ainsi le Soleil tourne d un angle A en x jours D o A 360 T est la p riode de rotation et 360 repr sente un tour complet du Soleil sur lui m me en r sulte 360 x Ainsi Galil e a trouv une p riode de rotation allant de 26 31 jours Il galement remarqu que cette p riode variait surtout en fonction de la position des taches la surface du Soleil Cette remarque sera confirm e plus tard avec des outils plus perfectionn s la p riode de r volution du Soleil est beaucoup plus faible l Equateur qu aux p les une latitude de 0 c est dire sur l Equateur cette p riode est de 24 jours une latitude de 30 elle est de 28 jours une latitude de 60 de 30 5 jours une latitude de 75 elle est de 31 5 jours La p riode de r volution moyenne est de 27 28 jours Les r sultats de Galil e taient donc exacts ce qui est une prouesse si l on consid re ses outils et surtout l poque laquelle il vivait Scheiner qu
44. ts 19 ans il d couvre l architecture la perspective la m canique facult s jouent toujours sur des bases math matiques Il suit en parall le des cours de philosophie et de cosmologie Gr ce cette acquisition simultan e de math matiques th oriques et pratiques se forge en lui un esprit th orique Galil e manifeste son go t pour une esth tique classique simple et harmonieuse Galil e voit la religion comme une conception du monde Dieu est pour lui le Grand Architecte l Horloger auteur de la fantastique structure math matique de l univers admire et respecte l glise pour sa capacit d instaurer une v rit universelle C est pour cela qu il d pensera de l nergie essayer de convertir les autorit s eccl siastiques l h liocentrisme c est par l glise seule que cette v rit peut devenir universelle Cependant la th orie promue par l glise l poque est celle d Aristote le cosmos est un gigantesque ensemble ferm compos de huit sph res concentriques transparentes tournent autour d un point central fixe la Terre Sur chaque sph re est accroch e une plan te sur la quatri me le Soleil sur une huiti me l ext rieur les toiles La plus petite sph re est celle o est accroch e la Lune elle d limite le monde sublunaire monde du changement de l alt ration des choses corruptibles au del c est le ciel th r immuable qui n affecte aucun changement Gal
45. ue manca tal perfezzione apparifce cosi non fi diflinguendo perfetta pit du texte original de mente feparazione fgura delle tre itelle io che mil Galilee le volte in tempi con eccellente trumento l h riguar Dimostrazioni dato pollo aficurarla che in effo non fcorta mutazione wtormo la choco alcuna la ragione Rella fondata fopra l efperienze che hauia 1613 Lettre de Galil e Marco Velseri en 1612 J ai vu encore Saturne triforme cette ann e vers le solstice d t puis ayant ensuite cess de l observer pendant plus de deux mois comme quelqu un qui n prouve aucun doute sur sa constance je suis finalement revenu l admirer ces jours pass s et je l ai retrouv solitaire sans l assistance des toiles habituelles et en somme parfaitement rond et fini comme Jupiter et tel 1 se maintient pour l instant Or que peut on dire devant d aussi tranges m tamorphoses Peut tre les deux toiles mineures se sont elles consum es comme les tache solaires Peut tre sont elles disparues et brusquement enfouies Peut tre Saturne a t il d vor ses propres fils Ou peut tre tait ce une illusion et fraude et les lentilles m ont elles si longtemps abus avec tant d autres qui pr s de moi les ont plus d une fois observ es Villa delle Selve ler d cembre 1612 De votre 1llustrissime seigneurie le tr s d vou Serviteur Galil o Galilei Linc o
46. volution du satellite autour de Jupiter Io AN T 1 jours 18 h 14 min 24 s 152 064 s Donc z 81 139 778 m 81 139 8 km Europe AN T 3 13h 14 min 306 840 s Donc z 133 832 756 m 133 832 8 km Ganym de AN 7 15 617 760 Donc z 2 176 365 311 m 2 176 365 3 km Callisto AN T 16 jours 16 h 48 min 1 442 880 s Donc z 3 885 595 855 m 3 885 595 9 km 15 Calcul de la vitesse v On sait que Avec le rayon de Jupiter 71 492 km 71 492 10 m la pesanteur de Jupiter g 2 36 m s Zz l altitude du satellite Jupiter Io AN 7 81 139 778 m Donc v 8 889 8 m s Europe AN z 133 832 756 m Donc v 7 664 7 m s Ganym de AN Zz 2 176 365 311 m Donc v 2 316 5 m s Callisto AN z 3 885 595 855 m Donc v 1 745 9 m s EL Jupiter et ses satellites galil ens Jupiter haut gauche Europe centre Ganym de bas milieu et Callisto coin bas droit 16 Ainsi la d couverte des quatre satellites galil ens boulevers notre connaissance du syst me solaire on avait un exemple de mouvement qui ne se faisait pas autour de la Terre Et la Terre n tait plus une exception puisque Jupiter aussi avait des lunes qui le suivaient dans son mouvement autour du Soleil De plus l tude des ph nom nes de ces satellites telles les clipses ont permis par la suite l am lioration de nombreuses tudes comme le d veloppement des tables du mouv
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