Histoire de l'astronomie

Un aperçu de l’astronomie de la préhistoire et de l’antiquité JP Pirau

Un petit rappel La préhistoire, c’est une vaste période qui va des origines de l’homme à la découverte de l’écriture.

Et aussi…

• L’antiquité commence avec l’écriture et se termine à la chute de Rome (476 a.p JC)

Mais attention • Ce qui vient d’être évoqué est tout relatif • Si tout le monde est d’accord avec le début , cela commence bien avec l’écriture.

Pour la fin c’est une autre « histoire » Ces définitions correspondent à nos valeurs européennes.

Les débuts • Europe, bassin méditerranéen et Asie vers 3500 a.v JC

• En Amérique centrale, vers 1200 ap. JC. (avec l’écriture Olmèque)

• la fin est beaucoup plus aléatoire.

• Europe et le bassin historique méditerranéen cela se termine en 476 à la chute de Rome en Asie c’est la dynastie QUIN la termine en 200 a.v JC

• Avec les faibles moyens techniques et scientifiques à la disposition des astronomes de ces époques.

• Il s’agit d’une période très riche et parfois surprenante à plus d’un titre.

Mais • Ils avaient un avantage sur nous, peu ou pas du tout de pollution, principalement lumineuse.

L’astronomie, c’est ….

• La plus ancienne des sciences • La science de l’observation des astres • La recherche afin d’expliquer les influences : – naturelles sur la vie de tous les jours (marées,crues, saisons) – exceptionnelles (éclipses, comètes, étoiles filantes)

LA prĂŠhistoire

Les premières manifestations astronomiques • Certains ont vu des signes au paléolithique mais cela reste à confirmer • Ce qui est certain, avec la sédentarisation au néolithique les preuves sont plus concrètes.

• Elles sont surtout liées avec le développement de l’agriculture avec la création du calendrier afin de pouvoir planifier les travaux.

Nous commençons avec la préhistoire.

• La grotte, avec sa profonde obscurité, a peut-être été le premier centre d'observation du ciel.

• Les repères naturels offerts par les limites de son ouverture, constituent en quelque sorte une lunette géante braquant son objectif vers les reliefs lointains et la lumière du jour , ou vers un morceau de ciel étoilé la nuit.

Le changement de grotte était occasionné par un changement de saison, la recherche du gibier, ou les besoins d'une cueillette nouvelle. Se jouait alors au-dessus des admirateurs du ciel, un spectacle nouveau. Le retour sur un même site si la saison était la même, permettant d'observer encore et encore le spectacle déjà vu, amenait sans doute l'homme à se poser des questions quant à la mouvance des cieux.

Lascaux • Lascaux, le ciel des premiers hommes, est un documentaire réalisé par ARTE qui remonte au temps de la préhistoire avec une théorie mettant en relation les étoiles et les hommes, par rapport aux peintures représentées dans la grotte, comme une carte du ciel

Un objet plus représentatif montrant les phases de la lune

Os sculpté trouvé à l’abri Blanchard en Dordogne et exposé au musée des Antiquités à Saint Germain en Laye.

Cet abri a été occupé à partir du Moustérien (-300.000 à – 30.000) Et sans doute plus précisément de l’homme de Cro-Magnon (-35.000)

Calendrier de l’abri Lartet, grotte Montgautier dans les Charentes.

Première occupation au Moustérien (- 300.000 à – 30.000 ) Lartet est le nom de celui qui a étudié cet objet

Les autres signes confirmés sont : • Les grands cercles mégalithiques • Le disque de NEBRA • les cônes celtiques

• Pour certains les menhirs et les allées couvertes

Les grands cercles mégalithiques Ils sont communs dans toute cette période.

• Les plus anciens remontent à – 7.000 av. JC – Nabta Playa en Égypte – Cercle de Goseck en Allemagne – Stonehenge en Angleterre

Nabta Playa en Egypte • Daté de – 6.000 • Situé en haute Égypte • 4 mètres de diamètre •

Il consiste en une série de tronçons de pierres en grès arrangées en un cercle.

Ces rangées, aussi bien sur que dans le cercle, dessinent deux lignes de vues, orientées l'une nord-sud et l'autre 70° nord-est. Cette ligne vise la position calculée du lever du soleil au solstice d'été, au moment où le calendrier a été construit.

• cette position correspond au début de la saison des pluies dans le désert.

Cercle de Goseck en Allemagne • - 4.800 a.v JC • Diamètre de 75 m • Il comprend une série de trois cercles concentriques de terre et d’épieux de bois avec chacun 3 ouvertures qui coïncident avec les levers et couchers du soleil aux solstices d’hiver et d’été.

• Découvert par une photo aérienne en 2003

en jaune : représentation du solstice d'hiver, t.q. projeté sur le site, il y a 6 800 ans (la ligne verticale trace le méridien astronomique).

Stonehenge en Angleterre du sud • La période de construction s’étale de –2.800 à –2.100 • Si cela a servi d’observatoire à l’origine, ces cercles vont plutôt devenir un sanctuaire religieux • Une photo prise en 2010 (sous la pluie) • En 1960 des astronomes anglais affirment que ce site est à la fois un observatoire, un calendrier et un calculateur. Ils y auraient repéré 27 orientations astronomiques

Voici ce que cela pourrait reprĂŠsenter

Le disque de NĂŠbra

Le disque de Nebra • Disque de 2 kg de bronze, avec des incrustations en or.

• Trouvé en Saxe • Il date de –1600 • Date confirmée récemment par la méthode de datation des isotopes du Pb.

• La lune est représentée par ses 3 formes • Les pléiades (7 étoiles) • Les pointes de l’arc de droite, (celui de gauche a disparu), permettent de positionner les solstices

Au solstice d'été, le soleil se couche derrière le sommet du massif du Harz, le Brocken, sommet le plus haut de la partie nord de l'Allemagne (80 km de Nebra). Cet élément permet d'imaginer un alignement possible du disque avec l'arc latéral subsistant orienté vers l'Ouest.

Les cônes • Le cône de Scifferstadt, vers –1500 -1200.

• Le cône de Berlin, (le mieux conservé) vers 1000-800 • Le cône d’Ezelsdorf vers -1000 -800.

• Le cône d’Aventon, vers –1000

Les cônes les plus célèbres.

Avanton

Ezelsdorf-Buch

Schifferstadt

Berlin

Descriptions communes • • • • •

De 50 à 80 cm de haut Sont de l’age du bronze moyen (- 1400 à - 800) En feuilles d’or martelé Commun dans l’Europe occidentale L’hypothèse qui est retenue maintenant figuration d'un calendrier (lunaire) et de notions astronomiques.

Les menhirs • A gauche prés de Loquirec • A droite pas loin de Roscoff • Tous deux dans les Côtes d’Armor en 1976

Les allées couvertes ou dolmens

• Schéma du site de Newgrange en Irlande • L’entrée est bloquée par une grosse pierre • La lucarne creusée audessus laisse passer les rayons solaires au solstice d’hiver.

Allée couverte en Bretagne • Même configuration que la précédente mais en plus petit

• Allée couverte prés de Comana dans les Côtes d’Armor en 1976

l’antiquité

Les pionniers • • • • •

Les sumériens Les égyptiens Les grecs Les chinois Les hindous

Les sumériens • Avec l’écriture cunéiforme ils consignent notamment leurs observations sur des tablettes d’argile • Ils réalisent la première carte du ciel • Et ils décrivent pour la première fois une éclipse (celle du 3 mai –1375)

• Ils ont une remarquable science du calendrier • L’arithmétique est très développée • On a retrouvé des tables d’observations de Vénus datant de – 1700 • Les longues observations ont permis de connaître la durée de : – L’année avec une erreur de 4 minutes 30 – Du mois lunaire avec une erreur de 0.4 sec – Le cycle de Méton (grec qui a repris l’idée aux chaldéens) • 235 mois lunaires = 19 années solaires

• Nous leurs devons la semaine de 7 jours et le système sexagésimal.

Planisphère d’Assurbanipal.

Le plus ancien relevé astronomique connu à ce jour.

Les Égyptiens.

• Plus récente, mais moins avancée que la mésopotamienne • Le calendrier était basé sur les crues du Nil • Essentiellement religieuse.

Les astres représentaient les dieux vaquant à leurs occupations. C’est pourquoi, ils en décoraient les plafonds de leurs tombes

La Constellation Ophiuchus (Serpentaire) représentée sous la forme du dieu Râ, patron des médecins, assis sur une barque dont les extrémités sont les constellations Serpens Cauda (la queue du serpent) et Serpens Caput (la tête)

la tombe de Séthi 1er et son célèbre plafond astronomique

Un décor sur un mur du temple de Denderah • On peut y voir, le soleil, la lune, des représentations d’étoiles (constellations), des signes du zodiaque taureau, serpentaire, gémeaux

Une autre merveille, Dendérah • Ramenée par les français en 1820 et exposée au Louvre • Le plafond du temple

Ici dans sa version colorisĂŠe au Neues Museum de Berlin

Quelques mots sur cette merveille • Le temple date de Pépi 1er (-2289 à –2255), on pense que ce plafond date de cette période, partie centrale du temple) • Mais elle a été remaniée à plusieurs reprises au cours de l’antiquité • La dernière mise à jour date de –50 • Ce disque est divisé en 36 décans (360 °/10) • En son milieu, différents signes du zodiaque et les 5 planètes • La lune avec le dragon la petite et la grande ourse • Une éclipse solaire et une lunaire (ce qui a permis de dater la dernière m.à.j

Sans oublier les pyramides La pyramide de Khephren avec le sphinx qui regarde vers l’est

Coupe de la grande pyramide de Kheops • (1) grande galerie (2) chambre du roi (3) chambre de la reine (4) chambre souterraine (5) conduits pointant vers des étoiles ou des directions remarquables

Les Grecs • • • • • • • •

THALES de MILET (-625 à –547) ANAXIMANDRE (-610 à –546) ANAXAGORE (-500 à –428) EUDOXE de CNIDE (-408 à 395) ARISTARQUE (-310 à 230) ERATHOSTENE (-276 à –194) HIPPARQUE (-190 à –120) PTOLEMEE ( 90 à 140)

THALES de MILET (-625 à –547)

Surtout un mathématicien (le théorème)

THALES de MILET • • • • •

Découvrit la petite Ourse Conseilla aux marins de s’en servir Calcula la durée de l’année à 365 j un quart Observations de Hyades et des Pléiades Premier à noter le voyage du soleil entre les deux tropiques • Prédit l’éclipse solaire du 28 mai 585 av JC

ANAXIMANDRE (-610 à –546) Bas relief du musée national à Rome Copie romaine d’un original grec

• Successeur de Thalès • Le premier à: – Démythifier le rôle des astres – Concevoir un modèle mathématique du monde (jour, nuit, été, hiver) – Estimer que la terre est isolée dans l’espace et est le centre de l’univers

ANAXAGORE • D’abord un philosophe • Professe que les astres n’ont rien à voir avec des Dieux.

ANAXAGORE • Ce pourquoi l’histoire l’a retenu c’est qu’il fut condamné à mort pour impiété

• Sauvé par Périclès qui l’envoya en exil comme athée

EUDOXE de CNIDE • Confirme que les saisons sont le produit de la révolution du soleil d’est en ouest • Établit une correspondance entre les signes du zodiaque et les mois de la Grèce ancienne

EUDOXE de CNIDE • Fut le premier à calculer la période de révolution de l’année terrestre (365 j 1/4)

• Aurait crée un cadran solaire qui pourrait être le précurseur des astrolabes arabes

ARISTARQUE de SAMOS • Il est le premier à mesurer la distance et les dimensions du soleil, de la terre et de la lune • Professe à Alexandrie

ARISTARQUE de SAMOS • Beaucoup de ces écrits ont été détruits lors des incendies de la bibliothèque [de –42 (luttes entre (César et Pompée) à 642 prise de la ville par les arabes]

ERATHOSTENE • Responsable de la bibliothèque d’Alexandrie • Mit au point une table d’éclipse

ERATHOSTENE • Créa un répertoire de 675 étoiles • Calcula le diamètre de la terre • Définit l’inclinaison de l’écliptique sur l’équateur à 23°51

HIPPARQUE • Inventeur de la trigonométrie • Synthétisa les connaissances des astronomes antérieurs surtout babyloniens

HIPPARQUE • Réalisa le premier catalogue d’étoiles qui sera repris et complété par d’autres • Auteur de la théorie des épicycles

Mouvement du Soleil selon la théorie des épicycles. La Terre (T) est au centre du déférent ; P est le centre de l'épicycle du Soleil (S). En rouge, la résultante.

PTOLEMEE • Auteur de l’ALMAGESTE référence astronomique jusqu’au moyen âge Synthèse arabisée de la GRANDE COMPOSITION

PTOLEMEE • Table pouvant donner à tout moment la position des planètes visibles, du soleil et de la lune.

• Il est surtout connu comme géographe

Les Chinois • Un grand nombre de documents existe depuis – 3.000 • Des apparitions de phénomènes dans le ciel y sont décrits • Avec une certaine poésie, les ETOILE INVITEES • En réalité, il s’agit de comètes et de supernova • Ils signalent en premier le passage de la comète de Haley en - 623

Un exemple

• Un parchemin de soie de 186 Av JC (dynastie HAN). Il montre 29 comètes et précise le présage qui est associé (bon ou mauvais)

• Le découpage du ciel est différent du notre.

• 28 loges lunaires au lieu de 12 chez nous Carte du ciel trouvée dans la cité interdite. Les rayons indiquent les limites des loges lunaires ou pavillons

• Il utilise un calendrier lunaire de 12 mois aux quels tous les 2 ou 3 ans ils ajoutaient un mois. Ce qui nuisait à la précision • De plus il y avait un autre calendrier le GANZHI basé sur un cycle de 60 jours • Devant une telle complexité, les chinois furent d’excellents observateurs mais de piètres mathématiciens.

• Cela évoluera au début de notre ère.

Les Hindous • Le premier traité d’astronomie date de –320 • Mais cette science a surtout un rôle religieux • Les calendriers inspirés de celle-ci servent à déterminer les dates des fêtes et des rites religieux • Cela se rapproche plus de l’astrologie • Il faudra attendre Alexandre pour que les idées grecques pénètrent en Inde

• Si les chinois étaient de piètres mathématiciens il en va autrement avec les hindous • Invention du 0 (zéro) au VIII éme av JC • des nombres négatifs • Développement de la trigonométrie • Définition du nombre PI à 5 décimales • Précurseurs du calcul différentiel qui sera complété par d’autres à l’époque moderne

Pour observer les anciens avaient besoin • D’un œil (un bon) • De quoi consigner les observations – Un outil qui marque • Burin, stylet, charbon de bois, plume d’oie,etc..

– Un support pour les conserver • Mur, plafond, os plat, peau de bête, papyrus, papier, etc.…

– Et quelques outils simples de l’époque • Règle pour mesurer les longueurs • Compas pour tracer des cercles • Rapporteur pour mesurer les angles

Et surtout beaucoup de …

• Neurones • Avec les créations de nouvelles conceptions mathématiques – Système décimal et le sexagésimal – La géométrie – la trigonométrie

• Logique et beaucoup de temps et de patience • Communications et de de contacts avec d’autres

Les premiers instruments • • • • • •

Le gnomon Le clepsydre Les cartes du ciel L’astrolabe La sphère armillaire Et plus tard la lunette avec le développement de l’optique et l’amélioration de la production dans la qualité des verres

Le gnomon • instrument astronomique servant à établir la hauteur du soleil • la hauteur du soleil sera donnée par tg h = g / l.

– « g = hauteur du gnomon et l = longueur de l’ombre »

• Il est à la base des cadrans solaires

Le clepsydre • Premier chronomètre de l’histoire • Probablement inventé par les égyptiens • Le plus ancien trouvé se trouve au musée du Caire et date de –1400 • Basé sur le principe de l’écoulement d’une quantité d’eau. La précision était de 5 à 10 min.

Dans la tombe de Ramsès VI Un bien curieux clepsydre

Les cartes du ciel • Régulièrement mises à jour, elles gagneront en précision au fil des années • En haut à droite celle de Ptolémée • En bas une chinoise du -2000

L’astrolabe.

• Sa découverte est à attribuer aux grecs entre – 400 et 150 (plusieurs la revendique) • instrument pour prendre la hauteur des astres et de lire l'heure en fonction de la position des étoiles ou du soleil.

• Un astrolabe se compose d'un disque gradué en degrés avec un bras tournant attaché à son centre, l'alidade. La marque 0° sur le cercle est alignée avec l'horizon

Le centre de l'astrolabe est une abaque permettant de déterminer l'heure à partir de la hauteur de l'astre, et de là, sa direction.

Il fut utilisé dans sa forme simplifiée par les marins jusqu’au 18 éme siècle.

Une découverte extraordinaire la machine d’Anticythère Plus ancienne machine à engrenages connue.

Elle date de – 90 et trouvée dans une épave entre Cythère et la Crète Probablement originaire de Syracuse en Sicile

Fragment principal découvert

Une reconstitution moderne la machine d’Anticythère par Mogi Vicentini.

• 365 : nombre de jours du calendrier égyptien • 19 : nombre d'années du cycle de Méton • 235 : nombre de lunaisons du cycle de Méton • 239 : nombre de mois anomalistiques dans un saros • 223 : nombre de lunaisons dans un saros • 127 : (235 + 19)/2 • 53 : (2*127*223 - 235*239)/9.

Ce nombre intervient dans le taux annuel de rotation de l’orbite elliptique de la Lune.

Sources.

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Ciel et espace avril 2004 Astrosurf Photos personnelles Histoire de l’astronomie de Ch Netschelm L’astronomie des anciens Y Naze Mille ans d’astronomie P de Felice Et bien sur WIKIPEDIA