« Le témoignage des âges confirme que les mouvements des planètes sont circulaires. Cela tiré de l’expérience, le bon sens conjecture aussitôt que leurs circuits sont des cercles parfaits. Car on estime que le cercle est la plus parfaite des figures, la voûte céleste le plus parfait des corps. En réalité, l’expérience semble informer différemment ceux qui observent avec zèle ; à savoir que les planètes s’écartent de la voie de la ligne circulaire simple ; le plus grand étonnement s’élève alors qui pousse enfin les hommes dans la recherches des causes ». (Kepler, La Nouvelle astronomie, page 3, paragraphe 1)

La voûte céleste

Notre Terre, sur laquelle nous nous tenons, est la grosse sphère bleue ci-dessous, et le cercle bleu autour est l’horizon, la limite de notre vision. Imagine que tu es allongé sur le dos, regardant le ciel étoilé. Regarde attentivement !

Comme tu le vois, cette image ne bouge pas du tout : c’est ça de regarder les étoiles ! Il n’y a pas de mouvement d’étoile, pas plus qu’on ne peut voir l’aiguille des heures tourner sur une montre ; et pourtant un changement a bien lieu. Mettons que tu regardes à nouveau le ciel, une heure plus tard. Voilà ce que tu vois :

Que s’est-il passé ? Jette encore un coup d’œil un peu plus tard, voilà ce que tu vas voir :

Toutes les étoiles semblent avoir bougé dans le ciel. Fais cette expérience pendant une nuit entière, jusqu’à ce que le soleil se lève et t’empêche de voir les étoiles, tu observeras ceci (note cette étoile particulière, brillante, qui se détache des autres) :

Est-ce que certaines étoiles se déplacent plus vite que d’autres ? Il semble que chaque étoile bouge sur un cercle qui lui est propre, et même qu’il existe une étoile qui ne bouge pas du tout. Il semble que les autres étoiles se déplacent autour de cette étoile fixe, qui agit comme un pôle. Nous pouvons appeler cette étoile l’étoile polaire. Maintenant nous avons une direction ! Il semble également que le soleil ne se lève ni ne se couche dans la direction du pôle, ni à son opposé, mais entre la direction du pôle et son opposé. Nous pouvons nommer ces directions : l’étoile polaire est le Nord (à moins que vous ne soyez en Australie, où vous verrez alors quatre étoiles former une croix qui semble tourner et indique le pôle Sud), son opposé est le Sud, et les directions du lever et du coucher du Soleil sont l’Est et l’Ouest.

Premier et second mouvements

Quelques jours plus tard, tu peux te mettre à observer la Lune. Réserve quelques nuits à l’observation du ciel. Il peut paraître simple de comparer deux nuits d’observation de la Lune, mais comment le ferais-tu sans une animation informatique ? Le mouvement se trouverait uniquement dans ton esprit, ou exprimé par ton esprit sur un dessin.

Première nuit

Deuxième nuit

Troisième nuit

Qu’as-tu découvert ?

A quelle hauteur se trouvait la Lune dans le ciel au coucher du Soleil pendant les 3 jours ? Parmi quelles étoiles ?

Tout dans le ciel se déplace-t-il à la même vitesse ?

Qu’est-ce qui bouge le plus vite, les étoiles ou la Lune ?

Tu as maintenant découvert la différence entre le premier mouvement et le second mouvement. Le premier mouvement se présente de lui-même à l’esprit, c’est celui de toutes les corps célestes ; le second mouvement ne se voit qu’à travers la pensée et la comparaison, c’est celui du mouvement de corps célestes particuliers se déplaçant au milieu des étoiles fixes : « Le premier mouvement appartient à celui du ciel tout entier et de toutes les étoiles, de l’orient à l’occident (…). Les seconds mouvements sont ceux de chacune des planètes, du couchant au levant.  » (page 3, notes)

En observant avec plus d’attention, on peut voir que le Soleil aussi se déplace plus lentement que les étoiles. Les étoiles sont un peu plus avancées à chaque coucher de Soleil. Ci-dessous est représentée une semaine de couchers de Soleil, comme elle peut apparaître à un esprit animé (mais pas aux yeux) :

Une semaine de couchers de Soleil

« Cette première ébauche de l’Astronomie qui consiste en vérité en la seule et très bornée expérience des yeux, sans aucune explication de cause  ». (page 4, paragraphe 2)

Au même moment de l’année, lorsque l’étoile rouge se lève alors que le Soleil se couche, elle est particulièrement brillante (est-ce que d’autres étoiles changent de d’éclat pendant l’année ?) ; elle est au plus haut vers le milieu de la nuit. En utilisant notre esprit pour annuler le mouvement quotidien du ciel, nous pouvons concentrer notre pouvoir de raison sur le second mouvement de cette unique étoile. C’est-à-dire que nous revenons chaque nuit prendre note de la position de cette étoile au moment où les étoiles fixes reviennent à la même position. Cela va nous donner encore plus de problèmes ! Si nous combinons plusieurs semaines d’observations, nous créons l’animation suivante dans notre esprit :

Cette étoile brillante est habituellement plus lente que les autres : comme le soleil, elle prend d’une nuit sur l’autre un peu plus de retard dans le mouvement vers l’ouest (on a l’impression qu’elle se dirige vers l’est par rapport aux autres étoiles). Mais arrive un moment où elle reste fixe au milieu des autres, puis effectue un mouvement inverse à celui qu’elle avait au début (elle se retrouve plus vers l’ouest de nuit en nuit), avant de s’arrêter encore une fois et de reprendre son mouvement vers l’est…

« Le plus grand étonnement s’élève alors et pousse enfin les hommes dans la recherches des causes  ». (page 3, paragraphe 1)

Rétrogradation

Un paradoxe : « En effet, il apparut d’abord que les trois planètes supérieures, Saturne, Jupiter et Mars, ajustaient leurs mouvements dans le voisinage du Soleil. C’est que si le Soleil s’approchait d’elles, elles s’avançaient sans détour, plus rapides qu’habituellement. Quand le Soleil venait vers les signes opposés aux planètes, elles-mêmes repassaient par le chemin déjà parcouru, d’une marche rétrograde ». (page 5, paragraphe 3)

Clique ici pour voir comment Ptolémée et Brahe concevaient la chose

C’est ce qu’on appelle une rétrocession, ou un mouvement arrière, et cela arrive toujours quand le Soleil se trouve à l’opposé de la planète (planète signifie « errante » en grec) dans le ciel. Notre étoile brillante rouge, Mars, se déplace à travers les étoiles et revient à sa position originelle en un peu moins de deux ans, mais le temps exact change de cycle en cycle, sous l’influence de la proximité du Soleil.

Ces deux tendances dans le second mouvement de la planète, différentes mais interagissantes, sont nommées « première inégalité » (ses mouvements d’accélération et de décélération à travers les étoiles) et « seconde inégalité » (en rapport avec la proximité du Soleil sur son chemin).

Dans le but d’étudier la première inégalité en elle-même, nous allons devoir supprimer l’influence de la seconde inégalité.

« Donc, pour séparer de cette première inégalité, la seconde, il ne purent faire autrement que d’observer les planètes au cours des nuits au début desquelles elles se lèvent au Soleil couchant, qu’ils appelaient de là "au commencement de la nuit". (…) Donc dans ces points mêmes de conjonction et d’opposition avec le Soleil, eux-mêmes franchissent leur position. En réalité, comme ils ne peuvent pas être aperçus dans la conjonction avec le Soleil, la seule opposition avec le Soleil reste propre à cette observation » (page 7, paragraphe 4)

Mouvement rétrograde au moment de l’opposition. Le point bleu clair est le lieu opposé du Soleil.

Note la latitude – c’est-à-dire la hauteur par rapport au zodiaque – extrême de Mars au moment de l’opposition. La ligne bleue au bas de l’animation est l’écliptique, c’est le chemin que trace le Soleil sur les étoiles, c’est aussi la latitude moyenne de Mars.

(A venir !!) – (Clique ici pour visualiser une version 3D de cette animation sphérique)