Aristarque de Samos
Aristarque de Samos, en grec Ἀρίσταρχος (env.310–230 av. J.-C.), né à Samos, en Grèce, astronome, et mathématicien.
On sait peu de choses sur la vie d'Aristarque de Samos, sinon qu'il fut probablement l'élève de Strato de Lampsacos, au temps où celui-ci enseignait en Alexandrie.
De ses écrits ne nous sont parvenus que l'ouvrage Sur les dimensions et des distances du Soleil et de la Lune. Il est fort probable qu'il ait écrit d'autres ouvrages disparus lors de la destruction de la bibliothèque d'Alexandrie. Sa théorie sur l'héliocentrisme nous est connue grâce aux commentaires d'Archimède :
- Vous n'êtes pas sans savoir que par l'Univers, la plupart des Astronomes signifient une sphère ayant son centre au centre de la Terre (...). Toutefois, Aristarque de Samos a publié certains écrits sur les hypothèses astronomiques. Les présuppositions qu'on trouve dans ses écrits suggèrent un univers beaucoup plus grand que celui mentionné plus haut. Il commence en fait avec l'hypothèse que les étoiles fixes et le Soleil sont immobiles. Quant à la terre, elle se déplace autour du soleil sur la circonférence d'un cercle ayant son centre dans le Soleil (Archimède - Préface du traité Le sablier).
Il semblerait aussi qu'il ait inventé un gnomon hémisphérique plus performant que ceux de son époque.
L'astéroïde 3999 Aristarque a été nommé en son honneur.
Le mathématicien et l'astronome
Ses mesures du diamètre et distance de la Lune et du Soleil sont remarquables d'avantage pour leur ingéniosité et les méthodes mathématiques utilisées que pour leur exactitude.
Aristarque de Samos avait déjà observé que la Lune met à peu près une heure à parcourir une distance égale à son diamètre. Il observe d'autre part que les éclipses de lune durent deux heures. Il en conclut que la lune reste entièrement dans le cylindre d'ombre de la terre durant deux heures et démontre alors que le diamètre de ce cylindre est égal à 3 diamètres de lune. Il en conclut que le diamètre de la terre est trois fois plus grand que celui de la lune. Outre des imprécisions dans les évaluations, Aristarque commet une erreur de raisonnement en parlant de cylindre d'ombre sans tenir compte des cônes de pénombre. La terre est en réalité 3,7 fois plus grosse que la lune.
Il mesure ensuite sous quel angle on voit la Lune de la Terre. Il trouve 2°. Grâce à la trigonométrie, il peut en déduire la distance Terre-Lune en fonction du diamètre de la lune (57 diamètres de Lune). Cependant sa mesure est gravement imprécise : l'angle est en réalité beaucoup plus petit (0,5°) et place donc la Lune beaucoup plus loin de la Terre. Un calcul plus précis était tout à fait réalisable à son époque et fut conduit par Hipparque (162 - 126).
Pour la distance Terre-Soleil (T-S), il observe la lune lors d'un de ses quartiers exacts. L'angle Terre-Lune-Soleil est alors droit. Terre, Lune et Soleil dessinent un triangle rectangle TLS, rectangle en L. Il lui suffit de mesurer l'angle Soleil, Terre, Lune. Il utilise alors la trigonométrie pour déterminer le rapport des distances Lune-Soleil et Terre-Soleil. Il trouve pour l'angle Soleil, Terre, Lune un angle presque droit (90° - 3°). Il démontre alors que la distance Terre-Soleil est environ 19 fois plus grande que la distance Terre-Lune. Malheureusement, sa mesure est gravement fausse. Seul des instrument précis qui n'apparaîtront que plus de mille ans plus tard permettront d'évaluer cet angle à 90° - 0,15°. Ce qui place le Soleil 20 fois plus loin.
Distance_terre_soleil_aristarque.png
Le Soleil ayant approximativement le même diamètre apparent que la Lune, cela signifie que son diamètre réel est 19 fois plus grand (en réalité 400 fois plus grand).
C'est à l'éclairage de ce résultat qu'Aristarque commence à douter de la théorie du géocentrisme : il lui semble plus logique que les planètes plus petites tournent autour des planètes plus grandes. Il place donc le Soleil au centre de l'univers et décrit le mouvement de la Terre comme une rotation sur elle-même combinée avec un mouvement circulaire autour du soleil.
Cependant, si la terre se déplace, elle devrait voir les étoiles fixes suivant un angle différent selon la période de l'année. Aristarque émet l'hypothèse que cette différence d'angle (parallaxe) existe bien mais n'est pas décelable car les étoiles fixes sont situées très loin de la Terre. Son hypothèse est exacte. Cette parallaxe est maintenant mesurable.
Les opposants
Toutes ces imprécisions et la force des préjugés de son époque expliquent le fait que cette hypothèse soit rapidement tombée dans l'oubli. Ses détracteurs (Archimède, Cleanthes) lui reprochent de mettre à mal la physique d'Aristote. Leurs arguments sont principalement :
- La Terre en tant que siège de l'élément le plus lourd a sa place naturelle au centre du monde. (et pourtant Aristarque a prouvé que le Soleil était beauoup plus volumineux que la terre).
- Le mouvement circulaire n'est pas naturel. Le mouvement naturel est rectiligne.
- Si la Terre se déplaçait, on verrait les étoiles suivant des angles différents en été et en hiver (et pourtant Aristarque a répondu à cette objection).
- Si la Terre tournait autour d'elle-même d'ouest en est, les objets non fixés sur la terre s'envoleraient vers l'ouest. (Il faut attendre Newton pour réfuter cet argument).
- Il est sacrilège d'avoir déplacé le foyer du monde et de s'être opposé au dogme de la Terre-divinité et du feu d'Hestias.
Sa théorie présente un contraste saisissant avec la future cosmologie de Ptolémée.