Histoire de l'astronomie


Le principe d'inertie

Si, en ce début de XVIIème siècle, Kepler s'attacha à donner du mouvement des planètes une description géométrique en accord avec ses observations et celles de son maître, Tycho Brahé, Galilée, lui, tenta de donner une explication physique de leur mouvement. Il était une lointaine doctrine élaborée par un grec du nom de Démocrite (460-370 avant notre ère), reposant sur l'idée d'un univers vide et infini dont les constituants, les "conglomérats d'atomes", sont libres de leurs mouvements. Ce mouvement du corps libre se manifeste, soit par un mouvement rectiligne et uniforme, soit par l'immobilité du corps. S'inspirant vraisemblablement de cette doctrine, Galilée énonça le principe d'inertie : "en l'absence de frottement ou de toute autre contrainte ou force, un objet en mouvement continuera sur sa lancée pour toujours". L'univers étant vide par définition, aucun frottement ne s'exerce sur ses constituants ; ce principe peut donc s'appliquer au mouvement des planètes. Ce génial physicien, également auteur de la loi sur la chute des corps, pensa toutefois à tort que le mouvement naturel des planètes consistait en une rotation autour d'un point central, le Soleil en l'occurrence. Une telle assertion ne permettait pas de comprendre la nature elliptique des orbites planétaires. Là s'arrèta donc sa contribution à la physique du mouvement des planètes.

L'erreur de Galilée fut corrigée en l'an 1644 par un certain René Descartes (1596-1650). Aux yeux de ce théoricien, il apparut évident que le mouvement naturel des planètes consistait en un mouvement rectiligne et uniforme. Le principe d'inertie fut donc reformulé en ces termes : "En l'absence de frottement ou de toute autre contrainte ou force, un objet continuera sur sa lancée en ligne droite et à vitesse constante." Il fallait alors admettre que le mouvement des planètes n'était pas "naturel", mais "forcé". En d'autres termes, une force s'exerçait sur chacune des planètes, qui faisait de leur trajectoire rectiligne une trajectoire elliptique. En 1679, Robert Hooke proposa que cette force trouve son origine dans le point commun à toutes ces orbites elliptiques : l'un des deux foyers, celui que le Soleil occupe en l'occurrence. Ainsi le Soleil attirerait-il les planètes ! La forme elliptique de leurs orbites respectives ne serait autre que la résultante d'un fragile équilibre : de cet équilibre entre la tendance naturelle qu'ont les planètes à suivre une trajectoire rectiligne, d'une part, cette force d'attraction solaire les ramenant vers le centre de l'orbite, d'autre part.

René Descartes (1596 - 1650)


L'intensité de cette force serait, de plus, inversement proportionnelle à la distance séparant la planète considérée du Soleil. Sur la base des travaux réalisés par Huygens et Kepler, Hooke parvint en effet à démontrer que cette force d'attraction, qu'il croyait d'origine magnétique, variait en 1/r². Autrement dit, une planète deux fois plus proche du Soleil qu'une autre planète, serait quatre fois plus soumise à cette attraction solaire. Pour éviter qu'elle ne "tombe" sur le Soleil, il fallait que sa vitesse de rotation soit beaucoup plus importante, qu'elle décrive une orbite plus petite en un temps plus court, donc. Ainsi se trouvait vérifiée la troisième loi de Kepler :

T2 (années) = a3 (ua).

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