Cours d’astronomie Introduction général : Ce cours " principes de l’astronomie "








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Cours d’astronomie


Introduction général :

Ce cours "principes de l’astronomie " étudie les fondements de l’astronomie et son développement historique.

L’astronomie est une science très ancienne. Elles a le mérite d’être considérée comme l’origine des sciences naturelles que nous connaissons aujourd’hui "physique et chimie. »

On va parler dans ce cours de ses historiques dans les civilisations antiques, et jusqu’à ses développements les plus récentes à l’heure actuelle comme l’astrophysique et la cosmologie.

Ce cours, pour tout d’avoir minimum d’idées ce qui est pu être fait cette science…

Bref historique à l’astronomie

Introduction :

Nous allons nous intéresser dans ce 1èr chapitre à l’étude des observations astronomiques dans les civilisations antiques et la civilisation islamique est en exergue dans la dernière paragraphe.

Définition :

Astronomie est une science qui étude le moment de la terre, la lune, soleil, les planètes dans le système solaire.

Elle étude aussi le mouvement des étoiles, des galaxies, en toutes formes de matière dans l’univers.

Les spécialistes de l’astronomie :

L’astre planétaire : elle s’intéresse à l’étude des planètes (terre) et les astres comme la lune et plus généralement le système solaire et d’autant système stellaires qui lui ressemblent.

L’astrophysique : branche de l’astronomie qui s’intéresse à l’étude des phénomènes physiques ayant lieu dans les objets astronomiques comme les planètes, les étoiles, galaxies.

Cosmologie : étude des objets astronomiques à l’échelle intergalactique et plus généralement à l’échelle de l’univers comme la naissance de celui-ci (Big Bang) et le problème actuelle de la matière noir et l’énergie noir.

Astrologie : appelé aussi Horoscope.

N’est pas du tout de science parce qu’elle prétend l’existence d’une influence entre les mouvements des astres et des constellations et les destins des êtres humains sur la terre.

Astronomie dans les civilisations antiques

Définition :

Les civilisations antiques sont des agglomérations d’être humain qui se sont organisées en sociètè, et où les conditions nécessaires à la stabilité étaient réunies, essentiellement l’eau et la nourriture. l’apparition de ces civilisations remonte à plus de 7000 ans avant J.C(Jésus-Christ), et dont la plus ancienne est la civilisation Mésopotamienne (de la Mésopotamieبلاد الرافدين) , où la première écriture humaine est apparue(civilisation Sumérienne)

D’après les monuments et les traces laissées par celle-ci , on peut affirmer qu’elles s’intéressent à l’observation des phénomènes astronomiques, les étoiles filantes, les éclipses solaires et lunaires.

Une question se pose alors :

« pourquoi les civilisations antiques s’intéressent-elles à l’observation des phénomènes astronomiques ? »

Pour répondre à cette question, nous allons poser la question qui lui est équivalente.

Question :

« Quels sont les intérêts que les civilisations antiques trouvaient dans l’observation des phénomènes astronomiques ? ».

Et pour répondre à cette question à son tour, nous allons citer, dans la tableau ci-dessous, les civilisations antiques les plus importantes dans l’histoire de l’humanité les régions géographiques où elles émergeaient ainsi que leurs spécificités.

Civilisation

lieu ou région géographique

spécificité

Mésopotamienne

Assyrienne

Sumérienne

Babylonienne

Mésopotamie

Le tigre et l’Euphrate

Egyptienne

Egypte

Le Nile

Chinoise

Chine

Le Jiang-Tsé

Le Gyang-Tse(le fleuve jaune النهر الأصفر)

Phénicienne

Liban مدينة صور

La méditerranée et le jordain(نهر الأردن)





















Crue : montée des eaux d’un fleuve .

Décrue : descente des eaux (antonyme de crue).

Nous remarquons aussi que certaines civilisations ont émergé aux bords des mers, et elles exerçaient une activité de pêche et de commerce, tel est le cas des civilisations phéniciennes, grecque et romaine .Cette activité de commerce traversait plusieurs milliers de kilomètres dans les mers, et ils étaient obligés de connaitre les positions étoiles nocturnes pour savoir se diriger. Et plus de ces voyages commerciaux, les conquêtes (الغزو) se faisaient, généralement, par voies maritimes. La connaissance de la position de l’étoile polaire était établie chez les phéniciens, les grecs, et les romains.

Question 2 :

« Existe-t-il d’autres raisons ou intérêts pour que les civilisations antiques s’intéressaient à l’observation des phénomènes astronomiques ? ».

En plus des raisons économiques soulevées plus haut, il existe d’autres raisons sociales qui ont poussé les civilisations antiques à s’intéresser à l’observation des phénomènes astronomiques. Nous connaissons, d’après les monuments laissés, que la structure sociale de ces civilisations étaient divisées en classes sociales disjointes, et où chaque classe supérieure dominait la classe qui lui était inférieure, et qu’il était impossible de passer d’une classe sociale inférieure à une autre supérieure.

La classe suprême était composée de l’Empereur ou du Roi et des membres de sa famille. Les Nobles (notable et bourgeois) ainsi que les serviteurs des temples (النبلاء –الكهنة وسدنة المعابد) constitués la 2éme classe sociale. Après ces deux classes supérieures venait la classe de travailleurs, et en dernier, la classe des esclaves. Les serviteurs des temples étaient de bons connaisseurs des phénomènes astronomiques (astrologues) et ce sont eux qui étaient chargés de les

4.L’astronomie dans la civilisation islamique :

4.1.Définition :

La civilisation islamique est l’évolution de la société islamique dans tous les domaines : religieux, socials, économiques et culturels.

La société islamique est fondée sur la religion de l’islam, qui est une réligion monothéiste(دين التوحيد). Les dogmes de la foi islamique stipulent la croyance en un Dieu (ALLAH) seul et unique créateur de toute chose existante dans l’univers.

Remarque :

D’après les dogmes de l’Islam, les phénomènes astronomiques sont eux-aussi- des créatures du Bon Dieu, et cela veut dire qu’ils n’ont aucune relation, que ce soit, avec la volonté et l’influence des être vivants, et ils n’ont aucun statut particulier i.e aucune divinité.

4.2.position de l’islam vis-à-vis de l’astrnomie :

L’islam donne à l’astrnomie son statut de science naturelle, basée sue l’observation, et liant les effets à leurs causes. De cette manière , l’astrologie n’a absolument aucun sens en Islam. Au contraire, elle est interdite par l’Islam, car elle va à l’encontre des dogmes de la foi islamique. A côté de cela, l’Islam accorde une très grande importance à l’observation et l’étude des phénomènes astronomiques, qu’il considère comme signes (des preuves) de leur Créateur. Dans le livre saint de l’Islam, le Noble Coran (القرآن الكريـــــــــــــــــــــــــم) , il existe plusieurs sourates qui portent des noms de phénomènes astronomiques comme par exemple : L’étoile, La Lune, L’aube(الفجر), Le Soleil, La Nuit, Le Jour Montant(الضحى), Le Temps(العصر).

Dans ce qui suit, nous citons quelques versets coraniques, en langue française , en relation avec l’astronomie.

Verset 164 de la sourate de La Vache (Al Baqarah) :

« Certes dans la création des cieux et de la terre, dans l’alternance de la nuit et du jour, dans le navire qui vogue en mer chargé de chose profitable aux gens, dans l’eau qu’ALLAH fait descendre du ciel, par laquelle Il rend la vie à la terre une fois morte et y répand des bêtes de toute espèce, dans la variation des vents, et dans les nuages soumis entre le ciel et la terre, en tout cela il y a des signes pour un peuple qui raisone ».

Verset 190 de la sourate d’Aal-Imrane :

«  En vérité, dans la création des cieux et de la terre, et dans l’alternance de la nuit et du jour, il y a certes des signes pour les doués d’intelligence . »

Verset de 37 à 40 de la sourate de Yaa-Sin :

« et une preuve pour eux est la nuit. Nous en écorchons le jour et ils sont dans les ténèbres (37) Et le soleil court un gite qui lui assigné, telle est la détermination du Tout-Puissant, de l’Omniscient (38) Et la lune. Nous lui avons déterminé des phases jusqu'à ce qu’elle devienne comme la palme vieillie (39) Le soleil ne peut rattraper la lune, ni la nuit devancer le jour, et chacun vogue dans une orbite (40). »

ET dans la Sounna (Tradition ou Méthode) prophétique, il y a beaucoup de Hadiths qui qont reportés et qui concernent les phénomènes astronomiques. L’un des plus célèbres est celui-ci.

« En effet, le soleil et la lune sont deux signes parmi les signes d’ALLAH. Ils ne s’éclipsent jamais à cause de la mort ou de la vie de l’un d’entre vous. »

Ce Hadith été clairement dit et prononcé par le prophète(Que la Prière et la Paix d’ALLAH soit sur Lui) devant ses compagnons(Que la Miséricorde d’ALLAH leurs soit accordée) à l’occasion de l’éclipse solaire qui s’est produite à la Médine, le jour même de la mort de son fils Ibrahim(Que la Paix d’ALLAH soit sur Lui).

Conclusion :

L’astronomie est devenue une science naturelle en civilisation islamique et ce depuis les premiers jours de l’avènement de la religion monothéiste qu’est l’Islam.

4.3.Evolution de l’astronomie en civilisation islamique :

Après la propagation de la religion de l’islam dans le monde et les trois continents(Asie, Afrique et l’Europe), la société islamique contenait plusiuers composantes arabes et autres d’origines différentes. Cette pluralité a contribué à l’évolution des sciences en général, et de l’astronomie en particulier.

L’intéressement des musulmants aux sciences a été culminé par la création de la bibliothèque centrale à Bagdad, par le Califé Haroun Al-Rachid, et qui fut appelée  « Maison de la sagesse بيت الحكمة ». Cette grande bibliothèque au monde, et contenait plus d’un million de livres dans toutes les branches de la science.

Les travaux réalisés par les astronomes arabo-musulmans étaient très importants et ont beaucoup contribué au développement de l’astronomie :

-traduction des connaissances acquises par les civilisations antiques et essentiellement grecques et romaines.

-Observation du ciel pendant de longue années, et l’élaboration de catalogues astronomiques et des cartes du ciel.

Construction des observatoires et des instruments d’observation du ciel, et la reconnaissance des étoiles, comme l’astrolabe.

Parmi les astronomes arabo-musulmans les plus célèbres, on peut citer les suivants :

-Al-Battânî : Il était installé à Damas, où il observait pendant des années, les étoiles et le ciel. Il a élaboré le 1er catalogue astronomique islamique des étoiles. Certaines étoiles portent, jusqu’à nos jours, des noms arabes qui figuraient dans ce catalogue, comme par exemple : le Deneb, le Regel, etc.… .

- Al-Biruni : Il a décrit avec une grande précision les éclipses solaire et lunaire.

- Al-Farghani : Il a écrit le livre  « élément d’astronomie et mouvements célestes » (كتاب الحركات السماوية وجوامع علم الفلك ). Dans ce livre, Al-Farghani, a traduit l’essentiel de l’astronomie du philosophe grec Ptolémée. Ce même livre a été retraduit en latin, et constituait la principale source d’astronomie en Europe, à l’époque de la renaissance.

- Al-Khujandi : Il a construit le 1er observatoire au monde près de Téhéran, en Iran.

-Al-Khawwarizmi : Il est connu pour ses travaux en algèbre et en mathématique en général. Il s’est intéressé à trouver les solutions mathématiques aux problèmes posés par l’astronomie, par exemple, comment déterminer la position d’une étoile par rapport à une autre connue.

Conclusion :

La civilisation islamique a beaucoup contribué au développement de l’astronomie en tant que science moderne, basées sur l’observation et les lois physiques.

5. L’astronomie entre le XV et le XVIII siècle :

L’aphélie de la civilisation islamique a commencé avec la chute de l’Andalousie à la fin du XV siècle (1492), et au début du XVI siècle.

A cette même époque, l’Europe commençait à retrouver son chemin vers la renaissance, et a pu profiter du développement scientifique atteint par la civilisation islamique en déclin. Les ouvrages et les travaux traduits de l’arabe au latin sont une preuve tangible de la dynamique scientifique et culturelle qui commençait à se propager, petit à petit, en Europe. Beaucoup de scientifiques, qui s’intéressaient à l’astronomie, ont contribué à la naissance de cette dynamique, et ont réalisé les travaux en astronomie moderne. A cette même époque, la 1ére révolution scientifique a émergé, et que l’on appelle actuellement, « mathématisation de la philosophie naturelle ».

Parmi les astronomes les plus connu de cette époque de la renaissance, on peut citer les noms suivants :

Nicolas Copernic : En 1543, il publia son livre, écrit en latin, " Orbite céleste et révolution" (الحركات الدورانية و الأفلاك السماوية), dans lequel il proposa le soleil comme centre de l’univers au lieu de la terre, mais sans en donner la preuve.

Tycho Brahé : Il est connu pour sa longue observation du ciel, et c’est lui construit le 1er observatoire en Europe, à Uranieborg en Allemagne, en 1576.

Johannes Kepler : Il utilisa l’idée de N.Copernic et les travaux d’observation de T.Brahé, pour publier son livre, écrit en latin, « Nouvelle astronomie », en 1609. Dans ce livre, J. Kepler considéra que le soleil est le centre du mouvement de la terre et du système solaire. Il énonça dans ce même livre deux lois qui portent son nom.

Galileo Galilée : c’est le 1er astronome et physicien en Europe à l’époque de la renaissance. Il construisit des lunettes astronomiques, et les utilisa pour observer la lune, et les autres planètes du système solaire, en 1610. A l’aide de ces lunettes, il parvint à la découverte de la planète Jupiter (المشتري) et nombre de ses satellites. C’est aussi lui le 1er qui fit une comparaison entre le système de l’univers de Ptolémée et système de N.Copernic. Il énonça son « Principe de l’inertie », où l’effet de la gravitation terrestre est senti par tous les corps qui tombent dans voisinage.

-Isaac Newton : Il est considéré comme le plus grand physicien et astronome de l’époque de la renaissance, et de tout les temps. Il fonda les lois de la mécanique classique publiées dans son livre, écrit en latin, et intitulé : « Fondements mathématiques de la philosophie naturelle » (الأسس الرياضية للفلسفة الطبيعية’ الفلسفة الطبيعية= الميكانيك الكلاسيكية، أو الفيزياء النيوتونية ), où il montra que les mouvements des objets célestes et les corps astronomiques, comme les planètes et leurs satellites, sont dus à l’attraction gravitationnelle entre ces planètes et leurs satellites d’une part, et le soleil de l’autre part. I. Newton est considéré comme le point culminant (i.e. le summum) des connaissances cumulées par toutes les générations des astronomes et des scientifiques, qui l’ont précédé.

CHAPITRE 2

ASTRONOMIE SPHERIQUE ET MECANIQUE CELESTE

1. Introduction :

Ce 2ème chapitre sera consacré à l’étude des différents mouvements de la terre et les conséquences qui en résultent. Cette étude nous permettra aussi de comprendre et d’expliquer certains phénomènes liés à ces mouvements, comme par exemple, l’alternance des jours et des nuits, l’alternance des saisons, et bien sûr les diverses manières, inventées par l’homme ; pour comptabiliser les jours, la semaine, le mois, et l’année, dans différents calendriers.

2.1.Définition :

La terre est une planète faisant partie d’un système de planètes régulières, appelé système solaire, où elles effectuent des mouvements de rotation autour d’elles-mêmes et de révolution autour du soleil, qui est l’étoile de ce système solaire.

La terre possède un seul satellite naturel, la lune, et tourne autour de son axe propre. On dit alors, qu’elle a un mouvement de rotation intrinsèque, en plus de celui qu’elle effectue autour du soleil, et que l’on appelle révolution terrestre autour du soleil.

2.2. Mouvement intrinsèque de la terre :

La terre est une sphère rigide aplatie aux pôles nord sud, son rayon maximal est d’environ 6378,14 km, et son rayon minimal 6356,75 km. Elle tourne autour de l’axe passant par ses pôles nord et sud, et qui est incliné d’un angle α=23°27’ (voir figure ci-dessous). Ce mouvement a pour conséquence l’alternance des jours et des nuits.

d:\amine bureau\des photos\w056.jpg

image fournie par le site web :

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/86/Obliquite_plan_ecliptique.png

Remarque :

Le fait que la Terre tourne autour de son axe propre, et à cause de la force centrifuge qui en résulte, la Terre paraît un peu dilaté au niveau de l’équateur, et aplatie au niveau des pôles nord et sud.

2.3. Mouvement extrinsèque de la Terre :

Les observations réalisées par l’astronome allemand J.Kepler ont montré que la Terre tourne autour du soleil sur une orbite elliptique fermée, dont le soleil occupe l’un des foyers. La terre effectue un toure complet autour du soleil en 365 jours et un quard de jour. Lors de ce mouvement, elle occupe quatre position principales qu’on l’on appelle saisons célestes :

Le périhélie (الحضيض) : c’est la position la plus proche du Soleil.

L’Apogée (الأوج) : c’est la position la plus loin du Soleil.

Equinoxe (الاعتدال) : la position moyenne du Soleil.

Remarque :

La conséquence de la révolution de la terre autour du soleil et l’alternance des saisons céleste :

Il existe une nette déférence entre la saison céleste la saison météorologique : la première étant la durée du temps écoulé entre deux positions successives principales de la terre sur son orbite autour du soleil. Alors que la deuxième ; est la durée du temps plus ou moins prolongé du aux changements climatiques dans une région donnée de la planète.

Les «saisons célestes » sont les mêmes entre l’hémisphère nord l’hémisphère sud de la planète, alors que les saisons météorologiques sont inversées c’est-à-dire que dans l’hémisphère nord et l’hémisphère sud ; alors que les « saisons météorologiques » sont inversées, c’est-à-dire, que quand l’hémisphère nord est en hiver l’hémisphère sud est en été, et vice versa.

3. Temps et calendrier :

3.1. Définition :

Depuis l’antiquité, l’être humain cherchait un moyen pour définir et mesurer le temps. Le moyen le plus simple était de diviser la journée en deux journées en deux parties : le jour et la nuit.

Durant le jour, le Soleil peut fournir un moyen pour mesurer le temps, comme par exemple, l’usage de l’ombre des objets. Et par la nuit, la position occupée par la Lune peut, elle aussi, donner des informations sur le temps écoulé depuis le coucher du Soleil (crépuscule).

La mesure du temps s’est développé au fil des millénaire dans les civilisations antiques, et elles ont pu définir d’autres périodes et durées de temps qui étaient étroitement liées aux activités socio-économiques et culturelles, telles que : la semaine, le mois, la saison et l’année solaire.

3.2. Définition du temps en astronomie :

En astronomie, le temps est défini par la rotation de la terre d’elle-même :

Jour sidéral (الفلكي) : c’est la période d’une rotation complète de la terre autour d’elle-même lorsqu’elle est en position d’équinoxes.

Jour synodique (الاقتراني) : c’est la durée d’une rotation complète de la terre autour d’elle-même lorsqu’elle est en position d’apogée ou de périhélie.

Remarque :

-Le jour sidéral moyen comptabilisé comme la moyenne arithmétique des deux jours sidéraux au passage à l’équinoxe valait, pour l’année 2011, 23h 56min. 04s.et 0.09053s. L’année sidérale calculée sur la base de ce jour 31556925.2 s 365 jour et jour, (cette valeur est prise de la revue scientifique PDG 2012 & PDG 2014).

- Le jour synodique est plus long que le jour sidéral et vaut exactement 24 heures, c’est-à-dire, plus long de 3m56s.

- La différence entre la durée du jour sidéral τ*, et la durée du jour synodique τ, peut s’écrire sous la forme suivante :



Où P=365 jours, ce qui est la période moyenne de révolution de la terre autour du Soleil.

3.3. Définition du temps en physique :





4ème année




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