Des lunes de Jupiter aux lois du mouvement : Les contributions de Galileo Galilei à l'astronomie et à la science

Le 15 février 2024 marque le jour de Galilée et le 460e anniversaire de Galileo Galilei - l'un des scientifiques les plus influents de l'histoire. Les contributions de Galilée à l'astronomie et à la physique ont été nombreuses et considérables. Nous vous invitons à nous rejoindre pour célébrer le jour de Galilée et honorer l'homme qui a changé le cours de la science pour toujours.

Contenu

• Les découvertes révolutionnaires de Galilée en astronomie
  • Cratères et montagnes lunaires
  • Les phases de Vénus
  • Les quatre plus grandes lunes de Jupiter
  • Les étoiles de la Voie lactée
  • Taches solaires
  • Librations lunaire
• Les accomplissements de Galilée au-delà de l’astronomie
  • La loi de la chute libre des corps
  • Les propriétés du pendule
  • La théorie des trajectoires paraboliques
• Que n’a pas réalisé Galilée ?
  • Galilée n’a pas inventé le télescope
  • Galilée n’a pas découvert les lois de la gravité
  • Galilée n’a pas démontré que la Terre tourne
  • Galilée n’a pas déclaré « Et pourtant elle tourne »
• Les théories de Galilée : y a-t-il des failles ?
  • La théorie des marées
  • La nature des comètes
  • L’idée d’un vide absolu
• Les traditions d’observation des étoiles selon Galilée se perpétuent
• Les découvertes de Galilée : En résumé

Les découvertes révolutionnaires de Galilée en astronomie

Grâce à ses observations de corps célestes à l’aide d’un télescope modifié, Galilée a radicalement transformé l’évolution de l’astronomie. La plupart de ces observations furent publiées en mars 1610 dans son livre « Sidereus Nuncius ».

Cratères et montagnes lunaires

Galilée fut le premier à observer la surface accidentée et montagneuse de la Lune, un important virage de l’opinion alors prévalente selon laquelle la Lune était une sphère sans relief. Il étudia également les cratères, les vallées et autres caractéristiques lunaires et en effectua des dessins et des descriptions détaillés.

Les phases de Vénus

Galilée découvrit les formes gibbeuses de Vénus ainsi que ses différentes phases, notamment ses croissants, ce qui confirma la thèse selon laquelle Vénus tourne autour du Soleil et non de la Terre. Ces observations furent un important facteur de validation du système copernicien.

Les quatre plus grandes lunes de Jupiter

Galilée fit également la découverte des quatre lunes de Jupiter en 1610. Durant de nombreuses nuit, il observa Jupiter, découvrant ainsi que quatre petits objets célestes gravitaient autour d’elle. Ceci fut une avancée déterminante dans la compréhension scientifique du système solaire : on réalisa alors que les planètes pouvaient avoir leurs propres lunes. Les lunes de Jupiter, désormais connues sous le nom de satellites galiléens, sont parmi les plus grandes du système solaire.

Les étoiles de la Voie lactée

Galilée apporta une contribution essentielle à l’étude de la Voie lactée. Avant ses travaux, la Voie lactée était généralement considérée comme un ruban nuageux dans le ciel. Galilée fut le premier à la reconnaître comme une collection d’innombrables étoiles.

Taches solaires

Les taches solaires sont des zones sombres à la surface du Soleil. Avant leur découverte par Galilée, celles-ci étaient peu connues ou étudiées. Pour observer le Soleil, Galilée utilisa un télescope et décela des taches sombres qu’il consigna dans une série de dessins. Ceci fut une autre découverte majeure, le Soleil étant considéré à l’époque comme un objet immuable. Les observations de Galilée prouvaient donc que le Soleil n’était pas un corps céleste parfait mais qu’il était sujet à des transformations et à des imperfections.

Librations lunaire

Galilée étudia les librations lunaires, de lentes oscillations dans la position apparente de la Lune. Il fut le premier à comprendre leur cause. Grâce à son télescope, il réalisa des dessins détaillés de la Lune, notamment des librations, qu’il identifia comme étant dues aux changements de perspective depuis la Terre et à l’orientation de la surface de la Lune. Les percées de Galilée firent progresser notre connaissance de la Lune et de ses mouvements, étayant le modèle héliocentrique du système solaire.

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Les accomplissements de Galilée au-delà de l’astronomie

Galilée était plus qu'un astronome renommé : c'était aussi un inventeur et un scientifique prolifique. Il travailla tout au long de sa vie dans des domaines très divers tels que la physique, les mathématiques, l’ingénierie et la philosophie.

La loi de la chute libre des corps

La loi de la chute des corps, également connue sous le nom de loi de la chute libre des corps de Galilée, stipule que tous les objets tombent à la même vitesse, quelle que soit leur masse, dans la mesure où la résistance de l’air est négligeable. En lâchant des objets de masses différentes de la tour penchée de Pise, il démontra qu’ils touchaient le sol au même moment, réfutant ainsi la croyance aristotélicienne selon laquelle les objets lourds tombent plus vite que ceux plus légers. La loi de la chute des corps constitua une étape importante dans le développement de la compréhension scientifique du mouvement. Elle contribua à établir les fondements des lois du mouvement élaborées plus tard par Sir Isaac Newton.

Les propriétés du pendule

Le principe élémentaire du mouvement d’un pendule, également connu sous le nom de loi du pendule de Galilée, établit qu’un pendule se balance d’avant en arrière selon un mouvement régulier et répétitif, le temps requis pour accomplir un cycle (ou période) ne dépendant que de la longueur du pendule et de l’accélération due à la gravité. Cette découverte permit le développement de dispositifs précis de mesure du temps, tels que les horloges. En outre, elle a conduit à une connaissance plus approfondie des lois du mouvements et du comportement de systèmes oscillants.

La théorie des trajectoires paraboliques

Cette théorie de Galilée, également connue sous le nom de loi des projectiles, énonce que la trajectoire d’un projectile sous l’effet de la gravité est une courbe parabolique. La loi démontre que le mouvement horizontal et vertical d’un projectile peut être décrit séparément et que sa trajectoire est en effet une courbe parabolique. Il s’agit d’une étape cruciale dans la compréhension du mouvement, ouvrant la voie aux lois du mouvement de Sir Isaac Newton. La théorie de Galilée reste de nos jours essentielle pour comprendre le mouvement de projectiles, notamment les objets en orbites satellites, les projectiles sportifs et les missiles.

Que n’a pas réalisé Galilée ?

Si Galilée est incontestablement un homme aux multiples talents et réalisations, on lui impute certaines découvertes à tort.

Galilée n’a pas inventé le télescope

Toutes les célèbres observations de Galilée furent faites à l’aide d’un télescope qu'il avait lui-même créé. Il utilisa comme prototype les longues-vues inventées en 1608, des télescopes de faible puissance capables de grossir les objets trois fois. En 1609, après avoir étudié le fonctionnement de la longue-vue, le scientifique en construisit une version perfectionnée pouvant agrandir une vision normale 8 fois. Alors que Galilée continuait à travailler sur cette invention, il fabriqua, quelques années plus tard, un télescope capable d’un grossissement par 20. De nos jours, les astronomes amateurs utilisent des télescopes avec un coefficient de grossissement de 20 ou 30 pour observer les planètes. Les télescopes de Galilée n’étaient pas sans défaut : leur un champ de vision était très étroit, ce qui rendait la recherche d'objets célestes plus difficile. Néanmoins, cela n'a pas empêché Galilée de faire de nombreuses observations.

Galilée n’a pas découvert les lois de la gravité

On attribue souvent à Galilée la découverte des lois de la gravité, mais ce n’est que partiellement exact. Bien qu’il ait contribué de manière significative à la compréhension de la gravité et ses effets, il ne détermina pas pour autant les lois sous-jacentes qui régissent cette force. Le concept de gravité remonte au philosophe de la Grèce antique, Aristote, qui croyait que les objets tombant sur Terre étaient naturellement attirés par celle-ci. Ce sont cependant les travaux de Sir Isaac Newton au 17e siècle qui ont conduit aux lois de la gravitation, décrivant la force d’attraction universelle entre toutes les masses.

Galilée n’a pas démontré que la Terre tourne

On attribue à tort à Galilée la démonstration de la rotation de la Terre. L'idée que la Terre tourne autour d’un axe a d’abord été posée par Pythagore, un philosophe de la Grèce antique, puis développée par Aristarque au 3e siècle av. J.-C. Cette idée fut ensuite largement rejetée au Moyen ge et ne sera plus acceptée jusqu’aux travaux de Galilée et autres scientifiques au cours de la Révolution des sciences. Galilée réalisa d’importants travaux et expériences contribuant à soutenir la thèse d’une Terre en rotation, mais il ne l’a lui-même jamais prouvé de manière concluante. La rotation de la Terre fut établie de manière irréfutable grâce aux travaux de scientifiques comme Johannes Kepler et Isaac Newton.

Galilée n’a pas déclaré « Et pourtant elle tourne »

Cette phrase est souvent attribuée à Galilée comme symbole de sa défiance envers les positions de l’Église catholique concernant la place de la Terre dans l’univers. Toutefois, les origines exactes de la phrase ne sont pas connues et il n’y a aucune certitude que Galilée l’ait jamais prononcée. Il est possible que cette citation lui ait été attribuée par la suite afin de souligner son courage face à l’opposition de l’Église et des autorités de l'époque. Quelle que soit son origine, cette phrase est devenue une référence populaire des idées et des découvertes révolutionnaires de Galilée et de son impact sur l’histoire des sciences.

Les théories de Galilée : y a-t-il des failles ?

Si les idées de Galilée ont toujours été avant-gardistes, elles étaient toutefois limitées par la compréhension scientifique et technologique dont il disposait. Il contribua de manière significative à la science, mais certaines de ses idées s’avérèrent incorrectes par la suite.

La théorie des marées

Galilée était convaincu que les marées étaient causées par le clapotis d’avant en arrière de l’eau dû au mouvement de la Terre. Il fut toutefois prouvé plus tard que le phénomène de marées est causé par l’attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil.

La nature des comètes

Galilée considérait que les comètes étaient des phénomènes atmosphériques plutôt que des objets célestes. Il fut plus tard établi que les comètes sont en fait de petits corps glacés provenant des confins du système solaire.

L’idée d’un vide absolu

Galilée pensait que la création d’un vide absolu, un espace dépourvu de toute matière, était possible. Cependant, il fut démontré plus tard que le vide absolu est irréalisable, car des particules, telles que les électrons et les photons, sont présentes même dans le vide.

Les traditions d’observation des étoiles selon Galilée se perpétuent

Galilée était fasciné par l’observation des étoiles et encourageait les autres à étudier le ciel nocturne et explorer l’univers. Il produisit de nombreux écrits sur ses observations et découvertes, partageant ses connaissances et son enthousiasme en matière d’astronomie.

Il est encore aujourd’hui possible pour les astronomes amateurs de faire de nouvelles découvertes. Avec les progrès technologiques et les nouveaux équipements disponibles, ces amateurs peuvent contribuer au domaine de l’astronomie de manière significative.

Terry Lovejoy en est un exemple marquant. Celui-ci a en effet découvert plusieurs comètes grâce à des équipements disponibles dans le commerce !

Gennadiy Borisov est autre découvreur contemporain qui a contribué de façon majeure à l’astronomie. En 2019, il fit la découverte de la première comète interstellaire, 2I/Borisov, initialement désignée C/2019 Q4 (Borisov), démontrant ainsi que des comètes originaires d’autres systèmes stellaires peuvent entrer dans le système solaire. Sa découverte souligne le rôle d’astronomes amateurs dans l’avancée des connaissances, en dépit de ressources limitées.

Ces exemples montrent que les passionnés d’astronomie peuvent apporter des contributions significatives et que leur passion pour l’observation des étoiles peut aboutir à des découvertes majeures.

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Les découvertes de Galilée : En résumé

Galileo Galilei (1564-1642) a été le premier à observer les montagnes et les cratères sur la Lune, les phases de Vénus et les quatre plus grandes lunes de Jupiter. Il a également étudié les taches solaires et prouvé que la Voie lactée était une collection d'étoiles plutôt qu'un immense nuage cosmique. Pour ces réalisations et bien d'autres, il est souvent appelé le « père de l'astronomie observationnelle ». Il a également fait de nombreuses découvertes scientifiques en dehors du domaine de l'astronomie.