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Les planètes
Histoire des découvertes

Aperçu
Il est bien difficile de dire quand on a commencé à faire la distinction dans le ciel étoilé entre les étoiles qui paraissent, les unes et les autres, conserver, de façon immuable, leurs positions relatives, et ces astres singuliers, qui éprouvent, par rapport aux autres, des déplacements, considérables certains jours, puis diminuant graduellement, jusqu'à devenir nuls, pour augmenter ensuite, en changeant de sens. On sait seulement que les plus anciennes civilisations ayant laissé des traces écrites (en Mésopotamie, en Égypte, en Chine, en Inde, au Mexique, etc.), attachaient déjà une importance particulière à ces objets, et en connaissaient déjà quelques particularités. Ces astres furent appelés par les anciens Grecs du nom qu'ils portent encore aujourd'hui : planètes, c.-à-d. errants (du grec planos). Ils en comptaient cinq : Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, donnant aussi quelquefois le nom de planète au Soleil et à la Lune, mais ne le donnant pas, bien entendu, à la Terre, qu'ils considéraient comme le centre commun de tous les mouvements célestes. 
Le nom de dieux appliqué aux planètes par les Grecs remonte au moins au IVe siècle av. J.C. La première mention certaine de l'étoile de Cronos (c'est-à-dire de la planète Saturne) se trouve ainsi chez Aristote (Métaphysique). Le même nom, avec celui des autres planètes, apparaît également dans l'Epinomis, parfois attribué à Platon, et qui est donc peut-être antérieur. Quant à la latinisation des noms, elle remonte au Ier siècle av. J. C. Cicéron sera le premier auteur latin à parler de la planète Saturnus, par exemple, et l'application de ce nom à un jour de la semaine (samedi) se trouve d'abord chez Tibulle.
Jusqu'au milieu du XVIe siècle, les notions générales ne changèrent guère. Le système de Ptolémée (IIe siècle ap. J.-C. qui n'était, du reste, lui-même que la synthèse des travaux d'Aristarque et d'Hipparque, était demeuré, en effet, malgré quelques tentatives isolées en faveur du système du mouvement de la Terre, le seul officiellement enseigné et admis : notre globe occupait le centre du monde et, autour de lui, dans une série d'orbes parfaitement circulaires, tournaient la Lune, Mercure, Vénus, le Soleil, Mars, Jupiter, Saturne; une voûte sphérique, le ciel des étoiles fixes, enveloppait le tout et elle était elle-même recouverte par l'Empyrée ou séjour des bienheureux. Avec Copernic (1543),  les orbes étaient encore circulaires, mais le Soleil occupait le centre du monde, et Ia Terre, tombée au rang de simple planète, prenait place entre Vénus et Mars. C'était un système dont la logique restait archaïque et inscrite dans une perspective qui n'avait pas varié depuis l'Antiquité, mais il marqua cependant une première étape, à partir de laquelle la conception de l'architecture du monde allait radicalement changer. 

Après, encore, Tycho Brahé, qui préconisa, en 1582, un système mixte et rétrograde, dans lequel le Soleil tournait autour de la Terre immobile et, autour du Soleil, les autres planètes,  Képler, Galilée, Newton divulguèrent successivement, dans le cours du XVIIe siècle, la forme véritable des orbites des planètes, qui sont elliptiques, et la nature, ainsi que l'origine des divers mouvements dont elles sont animées. A partir de cette époque aussi, les énigmatiques comètes, que Galilée croyait encore être des émanations atmosphériques (comme le pensait déjà Aristote), furent elles-mêmes placées sous l'égide des nouvelles lois qui régissent les mouvements des corps célestes, les lois de la dynamique, et celle de l'attraction universelle.

L'utilisation d'instruments optiques (lunettes puis télescopes) à partir de 1610 a marqué avec le passé une rupture tout aussi considérable. Désormais, il a été possible de distinguer la surface des planètes, d'en faire la géographie, parfois la météorologie. On a également commencé à découvrir des satellites autour des autres planètes, autour de Jupiter (dès 1610) d'abord, puis de Saturne (1655), d'Uranus (1787) et de Neptune (1846), et enfin autour de Mars en 1877. La plus grosse surprise de ce point de vue restant cependant la découverte, puis, en 1655, l'identification par Huygens, des anneaux de Saturne. On devra attendre les années 1977-1985 pour comprendre que les quatre planètes géantes en possèdent.

Enfin, au XVIIIe et au XIXe siècle, la liste des planètes se complète : en 1781, Herschel découvre la septième, Uranus, et Galle, grâce aux travaux de Adams et  Le Verrier, en 1846, la huitième, Neptune. En même temps, est révélée l'existence, entre Mars et Jupiter, d'une multitude de petites corps, que l'on appellera alors des petites planètes, des planètes télescopiques ou encore, du nom qui a fini par prévaloir, des astéroïdes. Le premier de ces objets fut Cérès,découvert en 1801, le premier jour du XIXe siècle

Au XXe siècle, la liste des habitants du Système solaire s'est encore allongée. Une nouvelle famille d'objets (planètes naines et petits corps analogues à de gros noyaux cométaires), en particulier est découverte à la périphérie du Système solaire : Clyde Tombaugh découvre en 1930, Pluton, une planète naine (dont le satellite, Charon, sera découvert en 1978), et l'on doit attendre 1977, pour que  C. T. Kowal découvre Chiron, entre Uranus et Neptune, le premier centaure. Et depuis 1995, la population connue des objets dits transneptuniens s'est considérablement étoffée. Elle a permit de rendre concrètes des hypothèses émises dès les années 1950, selon lesquelles, d'une part il existe au-delà de Neptune un anneau de petits objets, la ceinture de Edgeworth-Kuiper, comparable à la grande ceinture d'astéroïdes entre Mars et Jupiter, et aussi, encore bien plus loin, un grand réservoir de noyaux cométaires à symétrie sphérique, le nuage de Oort, qui constitue la limite extrême du Système solaire.

Mais sans doute encore plus important que le perfectionnement de tout cet inventaire, aura été, à partir de 1959, le démarrage de l'exploration in situ des planètes. L'exploit qu'aura été l'envoi d'humains sur la Lune entre 1969 et 1972 n'est que l'épisode le plus spectaculaire d'un effort de découverte continu, qui transformé en profondeur la connaissance du Système solaire et de son histoire. Enfin, en 1995; la découverte de la première planète située hors du Système solaire (elle tourne autour de l'étoile 51 de la constellation de Pégase) constitue la dernière grande étape en date de la connaissance des planètes. 

Dates clés :
XXIVe siècle av. J. -C. Premières mentions de positions planétaires en Mésopotamie et en Chine.

240 av. J. C. - Premier passage connu de la comète de Halley.

1610 - Première utilisation d'une lunette, par Galilée, Hariott, etc. Découverte des quatre principaux satellites de Jupiter et des phases de Vénus, observation des principales formations de la Lune.

1655 - Découverte par Huygens autour de Saturne de son principal satellite, Titan, et de ses anneaux.

1781 - Découverte d'Uranus par Herschel.

1801 - Découverte de l'astéroïde cérès par Piazzi.

1846 - Découverte par Galle de Neptune, planète prédite par Le Verrier et Adams.

1959 -  Luna 2 / Lunik 2 est la première sonde à atteindre la Lune; c'est aussi la première fois qu'un engin spatial atteint au autre corps céleste; Luna 3 photographie pour la première fois la face cachée.

1995 - Découverte de la première planète extrasolaire dans Pégase, par Mayor et Queloz.


Jalons
Mercure
La planète Mercure fait partie des cinq planètes connues de toute Antiquité; mais elle a été sans doute la dernière découverte et identifiée. Mais le fait que Mercure ne s'écarte que très peu du Soleil rend cette planète difficilement visible, et très peu de temps le matin avant le lever du Soleil, ou plus souvent le soir après son coucher quand l'atmosphère est très pure. L'angle formé par les rayons visuels qui vont de l'oeil de l'observateur au Soleil et à la planète est au plus de 28° : dans les circonstances les plus favorables, le lever ou le coucher de Mercure ne diffère pas de ceux du Soleil de deux heures de temps. Comme la planète est alors très près de l'horizon, elle n'est visible que par un temps fort clair.

Cela explique dans une large mesure la méconnaissance dans laquelle la planète est traditionnellement restée. Copernic se plaignait en mourant de ne l'avoir jamais vue; l'astronome Delambre ne l'avait aperçue à l'oeil nu qu'une seule fois. Le télescope améliore, bien sûr la situation. On observera ses phases, ses passages devant le Soleil, et l'on spéculera sur sa surface et son éventuelle atmosphère. Mais Mercure ne cessera pas d'être un astre furtif, mal connu, et délaissé, même à l'ère spatiale.

Vénus
Communément appelée Étoile du Berger, Étoile du matin, Étoile du soir, Vénus, de même que Mercure, et comme lui, parce qu'elle a son orbite comprise dans celle de la Terre, nous paraît osciller de part et d'autre du Soleil. Suivant les époques, elle est ainsi étoile du matin (Lucifer) ou étoile du soir (Vesper), ce qui a même fait croire pendant longtemps à l'existence de deux planètes distinctes.

A la lunette, Vénus présente des phases analogues à celles de la Lune. Leur découverte par Galilée en septembre 1610 a été un des arguments avancés en faveur du système héliocentrique de Copernic. Par ailleurs, Vénus, peut passer, selon une périodicité complexe, devant le disque du Soleil. Ce phénomène, observé pour la première fois en 1639,  et a été dans le passé très suivi des astronomes en raison de l'importance qu'il présente pour la détermination de la parallaxe du Soleil.
Ces passages ont également été l'occasion d'étudier l'atmosphère de Vénus, et conclure à sa grande épaisseur. A cause de cela, et de l'importance des nuages qu'elle renferme, le sol était difficile (et l'on pourrait dire aujourd'hui impossible) à observer.

Cela a suscité des questions sur la géographie de la planète, mais aussi sur sa rotation. Cassini affirmait en 1666 que sa durée était de 23 heures 15 minutes. Mais en 1887, Schiaparelli, puis, après lui, d'autres astronomes en grand nombre, Lowell, Douglas, Perrotin, etc., nièrent toute rotation : Vénus effectuait seulement, en même temps que sa révolution autour du Soleil, c.-à-d. en 225 jours, un tour sur elle-même. Il faudra attendre les études radar dans les années 1950 et 1960, pour connaître la réponse définitive. A cette époque l'exploration spatiale a démarré. Les sondes qui pénétreront dans l'atmosphère vénusienne et parviendront à se poser sur son sol montreront qu'il y existe des condition de pression et de température extrêmes.

La Lune
Après le Soleil, la Lune est assurément l'astre qui impose le plus sa présence dans le ciel de la Terre. Notre satellite a aussi quelque chose "en plus" : la complexité de ses cycles (phases et retard quotidien de ses levers et couchers, notamment). Cela lui a donné une importance spéciale aussi bien dans les mythologies que dans la plus ancienne astronomie.

Comme cela a été le cas pour tous les astres, à partir du XVIIe siècle, l'utilisation des premières lunettes, puis l'avènement de la mécanique newtonienne, une nouvelle manière de considérer la Lune s'est faite jour. La complexité de son mouvement n'en est devenue que plus évidente, et son étude a relevé désormais des nouveaux outils procurés par la mécanique céleste. Mais surtout, sa surface a désormais pu être étudiée en détail. Les premières cartes de la Lune ont été dessinées et avec elle est née la sélénographie, qui se poursuivra à partir du milieu du XIXe siècle grâce à photographie.

Chemin faisant, les astronomes ont guetté à la surface de notre satellite des variations, réelles ou supposées. Cette questions s'est trouvée intimement liée avec celle de l'éventualité d'une activité géologique présente sur la Lune. En particulier, la question s'est posée de savoir si les cratères et les mers lunaires étaient d'origine volcanique ou s'il fallait invoquer d'autre causes. Si les astronomes ont finalement opté pour l'hypothèse météoritique, il leur aura fallu attendre l'exploration de la Lune à partir des années 1960, pour pouvoir fonder cette conclusion sur une argumentation solide.

Mars
Mars a attiré l'attention pour de nombreuses raisons. Sa couleur rouge éclatante,  lui a conféré une valeur symbolique particulière dans de nombreuses sociétés. Cela explique que l'on découvre des mentions de Mars dans les plus anciens documents astronomiques connus. En Mésopotamie, en Chine, ils remontent à plus de 4000 ans. Avec l'apparition des premières lunettes astronomiques, ce sont les détails que l'on a commencé à distinguer à la surface de Mars qui signalé sa singularité. La planète possédait des calottes de glace, mais aussi des continents et, semblait-il des océans, et peut-être même une végétation changeante au fil des saisons... 

Un monde à la fois semblable et différent de la Terre, un monde avec son atmosphère qui était parfois le siège de tempêtes et d'autres phénomènes météorologique qui nous sont si familiers. Un monde, en somme, propice à tous les emballements de l'imagination. Certes, l'exploration spatiale, depuis les années 1970, a transformé notre vision de la planète, et on ne croit plus depuis belle lurette, comme on s'en était persuadé à la fin du XIXe siècle, qu'il y ait des canaux sur Mars, pour y réguler la circulation des eaux. Et les Martiens, aujourd'hui, ne se rencontrent plus que dans les ouvrages de science-fiction. Mais en a-t-on vraiment terminé avec tous les fantasmes suscités par cette planète?.

Les astéroïdes
C'est à Kepler que remonte la remarque qu'il existait un hiatus dans le groupement des planètes, une lacune entre Mars et Jupiter. Il y supposa une hypothétique planète, mais cette idée fut rapidement oubliée. Du moins jusqu'en 1872, quand Titius, donna dans sa traduction en allemand de la Contemplation de la Nature de Charles Bonnet, une série particulière de nombres, pour montrer que les distances des planètes au Soleil sont soumises à une loi, dont l'invention a été à tort attribuée à Bode. Cette série, aujourd'hui appelée loi de Titius-Bode,  est représentée par la progression géométrique de 0, 1, 2, 4, 8, etc., chacun de ces termes étant, à partir de zéro, multiplié par 3, et le produit augmenté de 4. On obtient alors la série de nombres : 4, 7, 10, 16, 28, 52, 100, etc., qui représente assez bien les distances moyennes (en dixièmes d'unité astronomique (UA)) qui séparent les différentes planètes principales au Soleil. La Terre correspondait ainsi à 10 (ou 1 UA), Mars à 16 (1,6 UA), Jupiter à 52 (5,2 UA), etc. Restait le nombre 28, qui suggérait qu'une planète eut pu circuler à la distance de 2,8 UA.

Persuadés par ce seul argument de l'existence d'une planète intermédiaire entre mars et Jupiter, vingt-quatre astronomes s'associèrent en Allemagne sous la présidence de Schroeter pour se mettre à sa recherche. Lalande s'intéressa lui-même vivement à cette association. Mais cela n'amena aucun résultat. La planète supposé, dont le baron de Zach avait vainement essayé de calculer les éléments, se présenta un jour (ou plutôt la nuit du 1er janvier 1801) d'elle-même au bout de la lunette de Piazzi, qui ne la cherchait pas, et qui la baptisa Cérès. Beaucoup d'autres corps seront ensuite découverts, dans les années, les décennies suivantes. De nos jours, les découvertes sont devenues quotidiennes.
 

Les météorites

Les météorites ont d'abord été appelées des aérolithes, autrement dit des pierres tombées de l'air. Les témoignages ces sortes de pierres, qui font le lien entre le ciel et la Terre, entre l'astronomie et la géologie, se perdent dans l'obscurité des siècles. Pourtant, pendant longtemps elles n'ont suscité que peu d'intérêt, et encore seulement de quelques observateurs que le hasard avait rendus témoins oculaires de leur chute. Il était difficile d'y croire tant leur origine paraissait étrange. Et lorsqu'on y croyait, c'était souvent pour en faire des prodiges, plutôt que des phénomènes naturels. Aussi leur témoignage a-t-il longtemps été  repoussé avec une espèce d'indignation par la plupart des physiciens; et les objets dont ils proclamaient l'existence étaient, comme on le disait autrefois, "relégués dans la classe de ceux que l'imagination enfante et que la nature désavoue". C'est seulement à partir de la seconde moitié du XVIIIe siècle, qu'il n'a plus été permis de douter de existence de ces pierres tombées du ciel, et diverses conjectures ont commencé à être proposées sur leur formation.

Jupiter
La plus grosse planète du système solaire a très tôt affiché ses singularités. Cette planète brille dans le ciel comme une étoile de première magnitude, blanche ou légèrement jaunâtre, à peine moins brillante que Vénus.  A partir du XVIIe siècle, quand l'utilisation de la lunette et du télescope ont permis d'en révéler le système satellitaire et la richesse des structures atmosphériques. Le premier de ses satellites, le troisième et le quatrième ont été découverts par Galilée, le 7 janvier 1610, le deuxième par Simon Marius, lendemain, la première fois qu'ils dirigèrent les lunettes, tout récemment inventées, vers le ciel. Un cinquième satellite, très faible et visible comme une étoile de treizième grandeur dans les instruments très puissants et lorsqu'il est à sa plus grande élongation, a été découvert le 9 septembre 1899 par Edward Barnard. Depuis, quantité d'autres satellites, ainsi que des anneaux ont été découverts autour de Jupiter. 

En examinant le disque de Jupiter avec une lunette astronomique, on y a également remarqué très vite des bandes alternativement sombres et brillantes, parallèles à l'équateur de la planète, des taches brunes et une tache rouge, qui ont permis de déterminer la durée de la rotation de cette planète, en particulier grâce aux observations de Cassini (découvreur de la Grande tache rouge) en 1665, et celles d'Herschel en 1778. A partir de 1864, l'analyse spectrale de la lumière de cette planète a montré à Huggins et Miller qu'il existe autour de Jupiter une atmosphère absorbante et des vapeurs que l'on a jugées alors semblables à celles de l'atmosphère terrestre. L'utilisation de sondes spatiales a fait de Jupiter, depuis les années 1970 (Pioneer et Voyager), puis depuis la fin des années 1990 (Galileo), la planète géante la plus étudiée et la mieux connue

Saturne
Saturne a été connue de tout temps, car, bien que moins éclatante que Vénus, que Jupiter, que Mars et même que Mercure, elle brille encore comme une étoile de première grandeur, et il nous en a été conservé des observations, qui, à Babylone, remontent au IXe siècle avant notre ère. Cette planète a marqué jusqu'à la découverte d'Uranus, c.-à-d. jusqu'à la fin du XVIIIe siècle, la limite extrême du monde solaire. Cette circonstance, jointe à la lenteur de son mouvement et à sa teinte terne et plombée, l'avaient fait tenir par les Anciens et, plus tard, par les astrologues du Moyen âge, en piètre considération : c'était une divinité détrônée, un roi en exil, dont l'influence était particulièrement néfaste, et, parmi les jours de la semaine, le dernier, le samedi, lui était consacré, parmi les métaux, le plus vil, le plomb.

En Chine, Saturne, ou T'ien-sing, était nommée la planète sempiternelle, qualification due à ce fait que la lenteur de son mouvement embrasse celui de toutes les autres planètes. Cette planète était féminine chez les Chinois : elle veillait sur les femmes, soit pour les protéger, soit pour les punir.

Uranus
Située à la limite de la visibilité à l'oeil nu, Uranus avait échappé à l'attention des anciens observateurs et, il a fallu encore attendre un siècle et demi après Galilée et sa première lunette pour que la planète soit enfin remarquée par William Herschel en 1781. Avec cette découverte le Système solaire s'est trouvé considérablement agrandi. Uranus circule sur une orbite qui est le double de celle de Saturne, considérée pour ainsi dire depuis toujours comme le dernier monde avant les étoiles. Une fois la surprise passée, les astronomes ont mis en évidence le riche système satellitaire de cette planète géante, finalement si semblable à Jupiter et à Saturne. L'image de son disque est cependant restée décevante. Jusqu'en 1986 et son survol par la sonde spatiale Voyager 2 on en saura peu de choses en définitive. A l'exception sans doute du basculement étonnant de son axe sur le plan de son orbite et de cette autre grande surprise qu'aura été la découverte de ses anneaux dès 1977, les premiers a être connus après ceux de Saturne.
 

Neptune
Neptune est la dernière découverte des quatre planètes géantes du Système solaire. Son histoire est donc courte et se résume à trois chapitres principaux : celui de sa découverte, celui de son exploration in situ, par la sonde spatiale Voyager 2, et, enfin, celui de la découverte de ses satellites et de ses anneaux, qui s'est faite en partie depuis la Terre et en partie sur place. Déjà vue à plusieurs reprises, Neptune mais n'a été reconnue comme planète, avec la première observation qu'en a faite Galle, le 23 septembre 1846, et qui se basait sur les prédictions de Le Verrier et d' Adams. Une découverte remarquable, témoin du haut degré de précision que pouvaient atteindre à cette époque les calculs astronomiques.

Sans soute les grands télescopes actuels, et l'accès qu'ils ouvrent aux divers domaines du spectre électromagnétique (UV, radio et infrarouge...) permettent désormais d'aller beaucoup plus loin dans les observations de la planète depuis la Terre. Reste que l'on doit l'essentiel de ce que l'on sait aujourd'hui sur Neptune à l'exploration spatiale, qui à ce jour, n'a d'ailleurs été le fait que d'une seule sonde, Voyager 2, parvenue à proximité de la planète le 25 août 1989. La mission Voyager a également permis la découverte de plusieurs satellites, ainsi que d'anneaux autour de Neptune. Auparavant, on n'en connaissait que deux : Triton et Néréide. L'observation du premier satellite de Neptune avait été dès 1847 par Lassell. Pour le second, il avait fallu attendre plus d'un siècle pour que Kuiper, l'observe en 1959 .

Les comètes
Il y a des comètes qui visitent périodiquement les cieux, et d'autres, qui ne font que les traverser sous tous les angles possibles, une seule fois et à jamais, sans qu'on sache ce qu'elles deviennent. Mais les comètes quel que soit leur destin semblent bien s'inviter à partager celui des humains, d'une manière ou d'une autre - variable selon les époques. Tout au long de l'histoire, les connaissances et les fantasmes qui leurs sont attachés n'ont cessé ainsi de s'entremêler. D'abord considérées comme de simples exhalaisons de l'atmosphères terrestres, elles ont fini par être admise au rang d'astres comme les autres. Ou presque. Elles obéissaient sans doute à l'attraction universelle. Mais quelle était donc leur taille réelle, leur masse, leur composition chimique? Au fil des époques, chaque question  a obtenu sa réponse, mais n'est jamais parvenu à dissiper complètement les angoisses que le passage impromptu de ces astres vagabonds suscite. Parfois même, à parcourir leur histoire, il semble que mieux on connaît les comètes, et plus on se trouve des raisons de les redouter
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La comète de Halley

Un comète est célèbre entre toutes. C'est la première dont on ait vraiment réussi à montrer qu'elle était effectivement périodique, et dont le retour ait pu être prédit. Il s'agit de la comète de Halley qui en calcula en 1682 les éléments d'après les observations de La Hire, Picard, Hévélius et Flamsteed. Halley appliqua les mêmes calculs aux observations d'une belle comète parue en 1607, étudiée par Képler et Longomontanus, et il lui trouva les mêmes éléments. Une autre observation, faite en 1531 par Apian, lui fournit les mêmes résultats, de sorte qu'Halley crut pouvoir attribuer ces trois apparitions à un même astre, dont la périodicité serait d'environ 76 ans. Beaucoup de travaux ont été consacrés à la recherches de passages plus anciens de cette comète. C'est seulement depuis quelques années que l'on dispose des témoignages de tous les passages de cette comète depuis 240 av. J. C..

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