Exercices pour la clef 10D

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exercice 1

Le petit texte qui suit, intitulé "Les grandes révolutions scientifiques: l'astronomie" est passionnant pour qui s'intéresse à l'histoire des sciences sans pourtant en être un expert. Vous savez qu'il comporte pourtant quelques défauts, si vous avec fait l'exercice générique lié aux clefs 1-3 ou l'exercice 2 de la clef 8B. Cette fois, il faut être conscient d'un défaut dans son contenu même. En effet, certains des énoncés qu'il contient sont carrément faux, erronés.

1- Pour vous aider, les deux énoncés les plus problématiques sont mis en évidence par un lien en hypertexte. (1er énoncé problématique / 2e énoncé problématique). Cliquez sur les liens, et vous aboutirez à une question et à une recommandation pour en arriver à éviter ce genre d'erreur.

Texte de base pour l'exercice
(les problèmes sont présentés à la suite du texte)

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La Terre au centre de l'univers

Dans l'Antiquité, les Grecs découvrent tout ce qui est observable à l'oeil nu.

Au-delà de la Terre, ils situent donc le Soleil et la Lune, puis, Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. Plus haut, c'est la sphère des étoiles, toutes situées à même distance, selon eux.

À cette époque, tous les savants sont convaincus que le centre de l'Univers, c'est notre planète Terreouvre dans une nouvelle fenêtre. L'Homme se croit le centre du monde.

La Terre est ronde

Déjà, dans l'Antiquité, les astronomes soupçonnent que la Terre est ronde. C'est ainsi qu'ils expliquent qu'un bateau qui vogue sur la mer disparaisse à l'horizon.

Mais c'est l'astronome grec Eratosthène, trois siècles avant Jésus-Christ, qui le premier a fourni la preuve de la rondeur de la Terre. Deux piquets et un disciple lui ont suffi à faire sa démonstration. À midi, au solstice d'été, Eratosthène plante l'un des piquets à Alexandrie. C'est le moment de l'année où le soleil se trouve à son point le plus haut dans le ciel. Eratosthène note que le piquet projette une ombre sur le sol.

Au même moment, son disciple plante un piquet identique à Syène, une ville située quelques centaines de kilomètres plus loin. Le piquet ne projette aucune ombre.

La Terre ne peut donc pas être plate. Si c'était le cas, les observations faites à la même heure seraient les mêmes partout.

Encore plus remarquable: en comparant les angles des ombres et la distance entre les piquets, Ératosthène a calculé la circonférence de notre planète: 40 000 km. Une erreur d'une centaine de kilomètres seulement. Une force de raisonnement remarquable...

Ptolémée modélise le système solaire

Les astronomes Grecs observent les mouvements de cinq planètes, en plus de la Lune et du Soleil.

Mais comprendre ces mouvements apparents des planètes, vus de la Terre, est une entreprise assez laborieuse. Au deuxième siècle après Jésus-Christ, le grand astronome grec Claude Ptolémée réussit quand même à concevoir un modèle satisfaisant pour l'époque.

Un modèle d'une complexité impressionnante: deux mouvements s'y superposent.

Un grand cercle décrit d'abord le mouvement annuel de la planète autour de la Terre.

En plus, à l'intérieur du grand cercle, la planète exécute une série de petits cercles appelés épicycles, qui illustrent les variations de distance et de vitesse de la planète par rapport à la Terre. Le nombre de ces épicycles varie selon les planètes.

Malgré sa complexité, le modèle de Ptolémée a persisté pendant 1500 ans. Voici pourquoi, selon l'historien des sciences Yves Gingras, de l'Université du Québec à Montréal: " Le système de Ptolémée, fonctionne relativement bien... si on n'observe pas trop précisément le ciel. Et en plus d'être mathématiquement intéressant et à peu près conforme aux données de l'observation, il est fondé sur une vision métaphysique de l'Univers qui est celle d'Aristote, dans laquelle la Terre est au centre de l'Univers.

C'est une physique du bon sens. Aristote et tous ses successeurs, Ptolémée y compris, disent: la Terre ne peut pas tourner. Parce que si la Terre tournait et qu'on lançait une roche dans les airs, elle tomberait derrière nous. Ce qui n'est évidemment pas le cas. "

Copernic: le Soleil est le centre du monde

L'histoire réserve parfois des surprises. C'est un homme d'Église, le chanoine polonais Nicolas Copernic qui, par ses observations, amorce la première grande révolution dans le domaine de l'astronomie.

Il se tourna vers l'hypothèse d'Aristarque de Samos, astronome grec du 3e siècle avant notre ère, selon laquelle la Terre tourne autour d'elle-même et autour du Soleil. C'est l'hypothèse de l'héliocentrisme.

En 1543 son idée est faite. Pour Copernic, c'est le Soleil qui occupe cette place. La Terre n'est donc plus le centre de l'Univers. Copernic écrit: " Comment Dieu aurait-il placé ce luminaire extraordinaire qui est source d'énergie ailleurs qu'au centre de l'Univers ? " Mais, conscient des remous que l'image d'une Terre détrônée risque de provoquer, Copernic expose ses raisons avec une extrême prudence: " Le seul avantage qu'il y ait à considérer le Soleil comme immobile et la Terre comme tournant sur elle-même et autour de lui, c'est que les mouvements célestes qui nous paraissent si bizarres deviennent tout à coup d'une étonnante simplicité. "

La révolution copernicienne va bien au-delà de l'aspect scientifique.

" Pour un physicien, c'est un éclair de génie et ça suit la philosophie contemporaine des sciences de simplifier les choses. Car ce modèle est beaucoup plus simple que celui de Ptolémée. Mais à mon avis, et je pense que plusieurs partagent ce point de vue, ce qui est le plus important, c'est que l'Homme n'est plus le centre de l'Univers ", explique l'astrophysicien René Racine, de l'Université de Montréal.

Mais Copernic reste persuadé que les planètes décrivent toujours des cercles autour du Soleil. Il faudra attendre le siècle suivant pour vraiment comprendre leur mouvement.

Kepler et le secret des planètes

En 1601, l'astronome allemand Johannes Kepler reçoit en héritage un véritable trésor: tous les cahiers dans lesquels, pendant 20 ans, son maître, l'astronome danois Tycho Brahé, a consigné, avec une précision exemplaire, ses innombrables mesures sur les mouvements des astres. Tout particulièrement ceux de la planète Mars.

L'analyse de ces données amène Kepler à percer le secret du mouvement des planètes autour du Soleil. Leurs trajectoires ne forment pas des cercles, comme le pensaient les Grecs, mais prennent la forme plus allongée des ellipses. Le Soleil se trouve à l'un des foyers de l'ellipse.

Grâce à Copernic et Kepler, on dispose enfin d'un modèle simplifié, efficace, pour représenter le ciel. Aujourd'hui encore, ce modèle sert de base à l'astronomie moderne.

Les révélations de la lunette astronomique

L'Italien Galileo Galilei mérite le titre de " Père de la physique moderne ". Né en 1564, il entreprend des études de médecine, mais la découverte de la géométrie a un tel impact sur lui qu'il en abandonne la médecine.

Il s'intéresse d'abord au mouvement des objets et à la chute des corps. Puis, à l'astronomie...

Début janvier 1610, il vient de fabriquer sa première lunette astronomique, s'inspirant de l'invention de lunetiers hollandais. Ce qu'il va observer en quelques nuits va transformer l'astronomie à tout jamais.

Dès qu'il braque son instrument vers le Ciel, des éléments jusqu'alors inconnus apparaissent. Des taches sombres à la surface du Soleil, des montagnes à la surface de la Lune, quatre petites lunes qui gravitent autour de Jupiter.

Mieux encore, Galilée démontre que la thèse de Copernic est vraie. Il observe sur la planète Vénus des phases qui ne s'expliquent que si Vénus tourne autour du Soleil. Pour la première fois, on a la preuve qu'un objet céleste peut tourner autour d'autre chose que la Terre.

L'Église catholique condamne Galilée

À la suite de ses observations à la lunette, Galilée s'est fait le chantre d'un Univers centré sur le Soleil.

La parution de son livre, en italien, Dialogue sur les systèmes du monde, a connu un succès immédiat ce qui lui attira les foudres de l'Église catholique.

Galilée fut finalement traduit devant l'Inquisition, contraint de se rétracter et assigné à résidence jusqu'à sa mort en 1642. Son livre " Dialogue sur les deux principaux systèmes du monde " est mis à l'Index.

Devant le tribunal de l'inquisition, il déclare ceci: " Moi Galilée, dans la soixante-dixième année de mon âge, à genoux devant vos éminences, ayant sous les yeux les Saintes Écritures que je touche de mes propres mains, j'abjure et je maudis et je déteste l'erreur et l'hérésie du mouvement de la Terre. "

Puis, en aparté, il aurait dit: " Eppur si muove " (Et pourtant elle bouge!)

Ce n'est que 350 ans plus tard, en 1992, que l'Église catholique reconnaîtra officiellement son erreur envers Galilée.

Malgré sa condamnation, Galilée porte un coup fatal au système géocentrique de Ptolémée. Désormais, l'Homme doit se résigner à occuper une place beaucoup plus modeste dans l'Universouvre dans une nouvelle fenêtre.

Texte de Solange Gagnon et Jeannita Richard, écrit pour l'émission Découverte de Radio-Canada, adapté pour Internet par Karine Boucher et Isabelle Montpetit et tiré du site WEB de l'Agence Science-Presse (http://www.sciencepresse.qc.calien externe), le 20 avril 2001.

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