Astronomie 🌌

I. Qu'est-ce que l'Astronomie ?

A/ L'Astronomie est une science:

Les sciences proposent une démarche particulière pour énoncer des lois. Cette démarche consiste à définir un protocole d'expérience, à réaliser des expériences suivant ce protocole, puis à en analyser les résultats.

Donnons un exemple : attachons une bille de plomb à un fil, et attachons le fil à un crochet. On peut faire balancer la bille au bout de son fil (en l'écartant peu de la verticale). Elle met un certain temps pour faire un aller-retour. Si nous allongeons le fil, ce temps s'allonge. Nous définissons un protocole d'expérience en décidant :

de faire des mesures avec des longueurs de fil de 0,50 mètre, 1 mètre, 1,5 mètre...pour chaque longueur, on notera le temps mis par la bille pour faire un aller-retour. Pour que le résultat soit plus précis, on détermine le temps mis pour faire 10 balancements, et on le divise par 10 ;on refait l'expérience de nombreuses fois, et on observe la moyenne des résultats. Si l'expérience est bien faite, la dispersion des résultats doit être faible (avec la même longueur de fil, on doit retrouver toujours à peu près la même valeur)

On note, dans un tableau, les temps mesurés au cours de ces expériences en regard des longueurs de fil.

Après cette analyse, on tente de formuler des lois. Dans l'exemple donné, on remarquera qu'on obtient toujours le même nombre (à peu près 4,025) si on divise le carré du temps par la longueur du fil. On va considérer cette relation comme une loi potentielle (T2 / L = 4,025), qu'il convient de valider. On refait des expériences, en variant la longueur du fil, et chacune doit vérifier la loi. Même et surtout avec des longeurs de fil non utilisées dans les expériences, car une loi doit être générale !

L'essentiel est que ces expériences doivent être reproductibles, par d'autres personnes, en d'autres lieux. Si les lois obtenues sont contredites par une seule autre expérience (validée évidemment), elles sont abandonnées. Cette méthode permet d'avancer vers une connaissance de plus en plus fine et de plus en plus correcte de la nature. Dans notre exemple, il convient de refaire les mesures avec des fils de toutes longueurs, et en tout lieu : on confirmera la relation, si on s'en tient à des mesures simples, disons au dixième de seconde près. Si on augmente la précision des mesures, on s'apercevra que la loi reste vraie dans son principe, mais que la valeur obtenue peut varier d'un lieu à l'autre : ce n'est pas partout exactement 4,025. Il conviendrait donc de raffiner la loi, de la préciser pour qu'elle tienne compte d'un facteur secondaire qu'on avait ignoré jusque là, et incorporé dans cette fausse constante. Les scientifiques ont le courage d'énoncer et de publier des lois précises, vérifiables (et surtout réfutables...) par tout le monde. D'ailleurs, pour être un grand scientifique, une bonne voie consiste à réfuter une théorie antérieure, et à proposer la sienne, qui va plus loin dans son adéquation avec la Nature.

Nous verrons plus loin l'explication du mouvement des planètes, mais historiquement, les choses se sont passées ainsi :

d'abord, constatation que les planètes tournent autour du soleil, sans savoir pourquoi (Copernic) ;mesures précises des positions d'une planète (Mars, par Tycho Brahé) ;puis, établissement des lois de Kepler (à partir de ces positions), formules mathématiques permettant de faire des calculs, pour bien représenter les mouvements, sans les expliquer ;ensuite, une première explication formulée par Newton, avec la notion de force, mystérieuse action à distance instantanée (Gravitation Universelle) ;enfin, la théorie géométrique d'Einstein qui considère la gravitation comme une déformation de l'espace-temps.

La théorie d'Einstein raffine la théorie de Newton, la précise et lui donne une base plus claire. Elle élimine la génante action à distance instantanée, et la remplace par une propagation des déformations de l'espace-temps. Elle explique davantage de phénomènes que la loi de Newton.