La distance moyenne entre la Terre et le Soleil est de 149,6 millions de km. Cette mesure, également appelée unité astronomique, est à la base du calcul de la plupart des distances astronomiques de notre système solaire et des étoiles proches.
Nos missions spatiales n'atteindraient jamais d'autres planètes, astéroïdes et etas, si nous ne connaissions pas leurs positions exactes dans l'espace. Et cela n'a été possible que grâce à une mesure précise de la distance entre la Terre et le Soleil. Mais vous êtes-vous déjà demandé comment cette distance était calculée ?
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Les premiers efforts pour calculer la distance au Soleil ont été entrepris par Aristarque de Samos. Près de 300 ans avant Jésus-Christ, Aristarque avait déjà calculé la distance à la Lune en observant une éclipse lunaire et en utilisant une pièce de monnaie, une bougie et les mathématiques. À peu près à la même époque, il a conçu un moyen simple de mesurer la distance entre la Terre et le Soleil.
Sachant que les phases de la Lune se produisent en raison de l'incidence de la lumière du soleil sur sa surface, Aristarque a conclu que, lorsque la Lune était au premier quartier ou au dernier quartier, elle formerait un angle de 90 degrés entre elle, le Soleil et un observateur ici sur Terre. Terre. Par conséquent, s'il pouvait mesurer l'angle formé entre la Lune et le Soleil à partir de la Terre, il pourrait calculer la distance au Soleil par trigonométrie, puisqu'il connaissait déjà la distance entre la Terre et la Lune.
La méthode d'Aristarque était simple et élégante, mais les instruments de mesure dont il disposait à l'époque n'étaient pas aussi précis. Par conséquent, une petite erreur de mesure a entraîné une grande erreur dans le résultat. Ses calculs ont conclu que le Soleil serait 19 fois plus éloigné que la Lune, soit environ 20 fois moins que la distance réelle connue aujourd'hui. Pourtant, son travail a changé nos concepts de distances astronomiques. À l'époque, on croyait que la Lune et le Soleil étaient beaucoup plus petits et seraient beaucoup plus proches de la Terre. Aristarque a non seulement montré que ce n'était pas tout à fait comme ça, il a été l'un des premiers à défendre que la Terre tournait autour du Soleil et non l'inverse.
Il a fallu plus de 1800 ans avant que la théorie héliocentrique ne soit à nouveau proposée par Nicolas Copernic. Au cours de cette période, d'autres astronomes ont également essayé de calculer la distance au Soleil, en utilisant des méthodes similaires à celles d'Aristarchus et des résultats tout aussi imprécis.
Jusqu'en 1716, l'astronome anglais Edmond Halley proposa une méthode révolutionnaire pour calculer la distance au Soleil à travers un transit de Vénus. Le Halley dans ce cas était le même astronome qui a découvert qu'etas tournait autour du Soleil et a prédit le retour d'un grand eta en l'an 1758. Malheureusement, il n'a pas vécu assez longtemps pour voir le retour d'eta comme prévu, mais en son honneur, cela eta a reçu le nom de "Halley".
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La proposition de Halley était de mesurer la parallaxe de Vénus en observant son transit devant le Soleil depuis différents endroits sur Terre. Connaissant la distance entre les deux emplacements et mesurant l'angle entre les observateurs et Vénus, on pourrait calculer la distance à Vénus par trigonométrie. Mais que se passe-t-il si vous obtenez la distance au Soleil à partir de la distance à Vénus ?
Cela serait facilement résolu en appliquant les lois du mouvement planétaire proposées par Johannes Kepler un siècle plus tôt. Dans son troisième postulat, Kepler a proposé que le carré de la période orbitale d'une planète est directement proportionnel au cube de sa distance au Soleil.
Une fois que nous connaissions les périodes orbitales des planètes, Kepler a calculé les distances relatives de toutes les planètes par rapport au Soleil. Dans le cas de Vénus, on savait déjà que cette distance était d'environ 0,72 fois la distance de la Terre au Soleil.
Grâce à la soi-disant 3e loi de Kepler, nous avons pu calculer la distance entre la Terre et le Soleil en mesurant la parallaxe de n'importe quelle planète du système solaire. Cependant, à cette époque, il n'existait pas d'horloges précises capables d'être synchronisées et permettant d'effectuer la mesure en même temps en différents points de la Terre.
En 1763, Giovanni Cassini à Paris, et son assistant Jean Richer en Guyane française, parviennent à mesurer la parallaxe de Mars en utilisant des étoiles lointaines comme référence, et une méthode proposée par Galileo Galilei pour synchroniser leurs horloges : l'observation des éclipses des lunes de Jupiter. Cassini a atteint la valeur de 140 millions de km, une erreur de seulement 7%, mais qui indiquait que les mesures devaient être améliorées.
La méthode proposée par Halley était parfaite, car elle n'aurait pas besoin de synchronisation d'horloge. Il suffisait de mesurer la durée du transit à chaque endroit, pour en déduire la latitude à laquelle le phénomène était observé sur le disque solaire. Il en résulterait une mesure d'une précision jamais vue auparavant. Mais Halley avait la terrible habitude de mourir avant de voir ses prédictions se réaliser. Il est malheureusement décédé en 1742, près de 20 ans avant le prochain transit de Vénus en 1761.
Mais Halley savait déjà qu'elle ne vivrait pas avant le prochain transit de Vénus. C'est pourquoi, en 1691, il apporta l'idée d'une coopération mondiale à la Royal Society de Londres pour enregistrer le phénomène en 1761.
L'observation de ce transit de Vénus en 1761 fut l'une des premières grandes mobilisations de l'unité scientifique. Malheureusement, des problèmes techniques ont empêché une mesure précise, ce qui ne s'est produit que plus de 100 ans plus tard, en 1874 et 1882, dont 3 expéditions espagnoles.
En 1882, l'équipe espagnole dirigée par Louis Cruls atteint la mesure de 149,4 millions de km, soit seulement 0,1% de moins que la distance actuellement considérée, et a été calculée selon la méthode proposée par Edmond Halley, près de 200 ans auparavant.
L'histoire de la mesure de la distance entre la Terre et le Soleil montre que la connaissance scientifique se construit au fil du temps, l'apport de nombreux esprits brillants. Et cela montre aussi que le génie humain va souvent au-delà de notre technologie.
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