L'astronomie au Moyen-Age

Au Moyen-Age, l'étude de l'astronomie n'était pas une priorité. Si elle n'a pas complètement disparue pendant cette longue période, elle est néanmoins restée en second plan. La raison étant que les guerres de religion, au nom de l'Eglise, s'enchainaient et que la plupart des gens étaient envoyés sur le front pour combattre les ennemis. Cela ne laissait donc pas beaucoup de place à une réflexion sur l'observation des planètes et des étoiles, tout comme la relation qu'entretiennent ces dernières avec la Terre. Les guerres n'ont par contre pas empêché la lecture et l'apprentissage des sciences chez les ecclésiastiques. Dans la lignée de Ptolémée, l'objectif des astronomes médiévaux chrétiens était de collecter un maximum d'informations sur les anciens travaux de leurs prédécesseurs afin d'en faire une compilation de synthèse, qu'ils résumèrent dans de gros livres. Cette période a surtout était marquée par la récupération et la traduction, du grec au latin, d'une grande quantité d'anciens manuscrits. D'après les éléments que les historiens ont réussi à rassembler jusqu'à maintenant, le clergé ne s'est que très peu intéressé à l'astronomie. Cependant, il y a quelques noms de personnes qui ressortent et qui permettent d'attester d'une pérennisation de l'astronomie jusqu'à la Renaissance. On retrouve aussi certaines formes de calendrier et d'horloges astronomiques au style esthétique particulier et ésotérique qui nous montre qu'en réalité, il se pourrait bien que l'astronomie se soit diffusé dans le secret pour échapper au contrôle et à l'influence monopolisateur de l'Eglise.

Quelques noms d'encyclopédies sur l'astronomie

Avant la prise de pouvoir de l'Eglise pendant une grande partie du Moyen-Age, un jeune étudiant se fait remarquer par ses hautes facultés intellectuelles pour à la fois assimiler les informations mais également pour en tirer des écrits personnels qui vont bien au-delà des capacités de compréhension moyennes de son époque. Ce jeune homme s'appelle Martianus Capella, et fut le premier encyclopédiste médiéval. Il aurait vécu à cheval entre le IVème et Vème siècle de notre ère. Sa vie est encore très mal connue, mais ce dont on est sûr c'est qu'il est l'auteur d'un long poème latin présenté sous forme d'encyclopédie regroupant 9 livres: De Nuptiis Philologiae et Mercurii (les noces de Philologie et de Mercure). La particularité de ce poème est qu'il présente l'astronomie et toutes les autres disciplines du Trivium (grammaire, dialectique, rhétorique [pouvoir des mots]) et du Quadrivium (arithmétique, astronomie, géométrie, musique [pouvoir des nombres]) sous la forme d'une succession d'images. En ce qui concerne l'astronomie, il en fait une représentation allégorique, c'est-à-dire qu'il véhicule des informations à travers des séries d'images qui sont censées décrire le déplacement des planètes et des étoiles dans le cosmos, à partir des modèles d'Aristote et de Ptolémée. La personnification des planètes de notre Système Solaire, qu'il emprunte à ces érudits grecs, est aussi monnaie courante dans sa version. C'est dans le VIIIème livre qu'il aborde la science de l'astronomie en rendant hommage à Eratosthène (diamètre de la Terre), Hipparque et Ptolémée (théorie des épicycles). Ce qui est assez intéressant c'est qu'il expose le modèle d'un système géo-héliocentrique de notre Système Solaire. Celui-ci annonce les prémisses du modèle héliocentrique qu'inventera de nombreux siècles plus tard Copernic.

Alors que l'on pourrait penser que de nombreuses autres personnes l'aurait succédé et serait venu apporter de nouvelles connaissances sur l'astronomie, les savants de cette époque se sont principalement contentés de traduire et de regrouper les informations déjà connues sur le sujet. On a donc rien appris de nouveau pendant cette période. Il y a tout de même certaines personnes qui méritent d'être citées ici, puisqu'elles ont permis la propagation du sujet parmi toutes les classes sociales.  Je peux mentionner Cassiodore (VIème siècle) qui dans le 2ème livre de son ouvrage Institutiones revient sur le rôle des arts libéraux ou encore Isidore de Séville (VIIème siècle) qui a écrit un livre entier sur le sujet et qu'il a appelé De natura rerum ("Traité de la nature"). De plus, comme on peut le constater avec l'image juste à côté, il a repris le modèle de la "théorie des humeurs" d'Hippocrate. Il aura toutefois fallu attendre la Renaissance pour que de grands scientifiques fassent leur apparition afin de nous apprendre une autre façon d'imaginer l'Univers. Mais avant d'en arriver là, il me faut vous parler des types de calendriers et d'horloges en vigueur à cette époque, qui représentaient très bien la vision générale qu'avait l'Eglise de l'astronomie. 

Les calendriers

A l'époque médiévale, les calendriers faisaient partie des offices cérémoniales de l'Eglise. On ne pouvait donc pas les retrouver dans des livres spécialisés portant leur nom. En outre, ils reprenaient en totalité la structure homogène du calendrier julien, le nouveau calendrier qui fut imposé lors de l'Empire Romain. Etant donné que les textes liturgiques de l'Eglise sont en latin, ils n'ont fait que calquer ce calendrier avec les différentes fêtes religieuses qu'ils avaient créé en l'honneur de Jésus: 25 décembre (naissance de Jésus selon l'Eglise [Noël]); 9 avril (résurrection de Jésus [Pâques]) etc... Néanmoins, même si leurs calendriers sont religieux et présentent leur propre iconographie, ils s'appuient en grande partie sur les connaissances transmises par certains érudits grecs: convergence de l'astronomie et de l'astrologie, précession des équinoxes, théorie des épicycles, théorie des humeurs. Cela venait s'ajouter en couches supplémentaires par dessus le calendrier julien. En observant ce type de calendrier, on a l'impression de se trouver devant un mécanisme à multiples engrenages faisant correspondre le jour de l'année à un mois de l'année, à une saison de l'année, à la constellation dans laquelle il se trouve, à la position des planètes dans le ciel en tant donné et les "humeurs" qui sont associés aux saisons et aux éléments puis enfin à l'activité correspondante (semence, récolte). Autant vous dire que leur lecture peut quelquefois paraitre très complexe. 

Les horloges

Une des principales particularités de la Renaissance est qu'elle a vu naitre des horloges astrologiques/astronomiques permettant de lire l'heure de façon très précise en relation avec le cosmos. On peut dans un sens dire qu'elles revêtent un aspect multidimensionnel, puisqu'elles considèrent une lecture de l'heure sous plusieurs couches superposées. De plus, il y en a beaucoup qui possèdent un cadran de 24 heures en comparaison aux 12 heures traditionnelles de nos horloges modernes. Sur la plupart d'entre elles, deux aiguilles ont été intégré à la fois pour indiquer l'heure mais également pour montrer la position de la lune et du soleil pendant la journée. Elles auraient été inspiré de l'astrolabe (instrument permettant de calculer la distance séparant les astres) et de la machine Anticythère d'Andromède. Ce qui est fascinant, c'est que chaque version d'horloge est unique en son genre, ce qui permet d'avoir une variété de modèle tout simplement incroyable. Si vous souhaitez en savoir plus, je vous recommande le site patrimoine-horloge.fr qui recense toutes les horloges astronomiques construites à travers le monde et qui m'a servi de support pour la rédaction de cette partie de l'article. 

Par exemple, dans le cadran de la tour de l'horloge d'Auxerre, on peut voir qu'il y a deux aiguilles, la première est surmonté d'un soleil pour indiquer l'heure solaire et est légèrement en avance sur la seconde aiguille, qui indique l'heure lunaire (24h 48m 49s), mais aussi les phases de la lune. Cette seconde aiguille est surmonté d'une lune. Entre chaque chiffre romain, on peut apercevoir en petit, des losanges, qui désignent chaque demi-heure. D'après le site internet, l'horloge fut installée à Auxerre en 1462.

Comme deuxième exemple, je peux prendre l'horloge astronomique de la cathédrale de Chartres. Je la trouve personnellement somptueuse. Tout comme l'horloge précédente, elle possède un double cadran (2 fois 12 heures), une aiguille qui indique l'heure solaire et des marques associées aux demi-heures (ici ce sont des trèfles). Mais comme on peut le voir, celle-ci est encore plus complexe que l'horloge précédente. Tout d'abord, elle contient un anneau intérieur bleu qui tourne sur lui-même et présente une ouverture ronde pour indiquer les phases lunaires. Ensuite, elle possède un disque intérieur sur lequel sont figurés les douze signes du zodiaque et le déplacement du Soleil dans un jour sidéral, c'est-à-dire complètement calqué sur l'astronomie. Puis pour finir, on retrouve un demi-cercle rouge qui indique l'horizon de Chartres ainsi que le lever et le coucher du Soleil dans cette ville. Elle aurait été créé au début du XVème siècle.

Pour conclure cette partie très intéressante consacrée aux horloges, je ne peux pas me permettre d'omettre l'horloge astronomique la plus connue au monde, que j'ai pu voir lorsque je suis parti quelques jours à Prague: l'horloge astronomique de Prague. Cette horloge est indéniablement l'une des horloges astronomiques les plus compliquées à comprendre et à déchiffrer tant sa conception est minutieuse et élaborée. Mais ne vous en faites pas, je vais tout vous expliquer dans les lignes qui vont suivre. Je vais commencer par l'extérieur puis poursuivre vers l'intérieur du cadran. Sur l'anneau bleu extérieur du cadran de l'horloge, on peut observer 24 nombres dorés écrits en chiffre arabe. Juste à l'intérieur de cet anneau, on peut voir 12 nombres dorés répétés 2 fois (double cadran) mais cette fois-ci écrits en chiffre romain. Ensuite, on a 12 nombres écrits en noirs allant de 1 à 12. Puis, pour finir, on retrouve au centre un disque comportant les 12 signes du zodiaque. Alors, les 24 nombres dorés de l'anneau extérieur désignent l'ancienne heure locale tchèque. Le double cadran renvoie quant à lui à l'heure occidentale actuelle qui correspond à l'heure française. Enfin, les douze nombres en noirs correspondent aux heures planétaires diurnes. Une heure planétaire est interprétée à partir d'un jour planétaire. Pour faire simple, un jour planétaire est un des sept jours de la semaine qu'on associe à une planète. Par exemple, lundi est associée à la Lune, mardi à Mars, mercredi à Mercure etc... Les douze heures planétaires ne sont pas égales à 60 minutes et sont changeantes puisqu'elles prennent en compte la période de l'année traversée (saison) et l'heure de lever et de coucher du soleil. Si la première heure planétaire correspond au jour planétaire, les heures suivantes sont attribuées aux planètes allant du plus loin au plus proche du Soleil. Ce cycle débute au lever du soleil et se termine au coucher du soleil. Passons maintenant aux aiguilles. Si on observe bien, on peut voir qu'il y a trois aiguilles. La première aiguille est surmontée par un soleil (comme dans les deux cas précédents) et possède une main à son extrémité. Le soleil se fixe devant le signe astrologique correspondant à la période de l'année dans laquelle on se trouve tandis que la main indique l'heure occidentale et l'heure ancienne tchèque. La deuxième aiguille, présentant une boule noire à son extrémité, s'occupe quant à elle de désigner le signe astrologique dans lequel se trouve la lune en temps donné. Pour finir, la petite aiguille avec une étoile au bout, nous informe de l'heure sidérale. L'heure sidérale est spécifique au rapport qu'il peut y avoir entre le déplacement de la voute céleste et notre méridien local. Le calcul pour la déterminer est assez complexe, je n'entrerais donc pas dans les détails. Passons maintenant à l'observation des différentes couleurs à l'intérieur de l'anneau. Comme on peut le voir sur cette image, l'horloge astronomique de Prague comprend 4 couleurs distinctes. Tout en bas, la sphère noire représente la nuit astronomique. Quand l'aiguille indiquant l'heure sidérale s'y trouve, il fait forcément nuit. Ensuite, la partie orange représente l'aurore (moment où le jour apparait) et le crépuscule (moment où il fait encore jour mais que le soleil s'est couché). La partie supérieure, un peu grise, représente le lever du soleil et le coucher du soleil (quand il apparait et disparait de l'horizon). Enfin, la grande partie bleue supérieure correspond à la journée diurne (période pendant laquelle le Soleil est présent). Les petits traits entourant les signes du zodiaque représenteraient les décans. Comme il y en a six pour chaque signe, cela veut dire que la durée du décan est de cinq jours.  Mais il y a une autre possibilité intéressante à envisager. Quand j'ai multiplié les 6 crans ou traits avec les 12 signes j'ai trouvé 72, soit le nombre d'années qui sépare chaque inclinaison de la Terre lors de la précession des équinoxes ! Enfin, au centre de l'horloge, se trouve un planisphère qui indique le lieu de l'observation, c'est-à-dire Prague. Bon je m'arrête là pour les horloges astronomiques. Pour les plus curieux d'entre vous, sachez qu'il y a un calendrier à analyser juste en dessous l'horloge astronomique. 

La Renaissance

D'un point de vue historique et chronologique, la Renaissance couvre une période comprise entre 1330 et 1630 selon les historiens. C'est pendant cette période que la vision académique et religieuse de l'astronomie changea complètement. Ceci se fit sous l'impulsion de quelques grands scientifiques et d'innovations technologiques majeures. En ce qui concerne les astronomes, le premier qui remit en question le modèle astronomique préétabli depuis Aristote et Ptolémée est Copernic. Nicolas Copernic (nom francisé) était polonais et a vécu pendant le XVème et le XVIème siècle. Sa principale révolution fut d'envisager le Soleil au centre de l'Univers en lieu et place de la Terre. Cela créa ce que l'on appelle le système héliocentrique. Même si au départ son hypothèse et son modèle étaient purement théoriques, d'autres astronomes confirmèrent son interprétation quelque temps plus tard à l'aide d'un nouveau materiel qui facilitait l'observation à distance: la lunette astronomique.

Un siècle plus tard, dans le grand observatoire de la ville de Prague, l'astronome danois Tycho Brahé, grand admirateur du travail de Copernic, modelisa un système géo-héliocentrique, par peur de se faire railler par l'Eglise. Il considéra ainsi que la Terre restait au centre de l'Univers mais que toutes les autres planètes tournaient autour du Soleil alors que ce dernier faisait sa révolution autour de la Terre.

Dans la continuité des choses, il transmit ses connaissances à un jeune homme qui deviendra l'un des plus grands astronomes de son époque: Johannes Kepler. Pour ceux qui me suivent sur les réseaux sociaux, vous savez sûrement que je suis un grand admirateur de son travail, qui symbolise selon moi un bon modèle de la science holistique. La première fois qu'il se fit remarquer dans la communauté scientifique est lorsqu'il écrivit son premier ouvrage sur l'astronomie, qu'il intitula Mysterium Cosmographicum (1594). Dans ce livre, il essaie de résoudre le mystère entourant la structure de notre univers. Il s'interroge également sur le nombre de planètes composant notre Système Solaire, leur distance au Soleil et leur vitesse. En se posant ces questions, Kepler fut malgré lui le précurseur de l'astrophysique, avant l'arrivée de Newton. Avant d'en arriver aux conclusions de ses recherches, il faut savoir que Kepler soutenait le modèle héliocentrique de Copernic et qu'il fut influencé par les travaux de Platon. En lisant notamment le Timée de Platon, il s'est rendu compte que les cinq solides dont il fait référence (tétraèdre, cube, octaèdre, icosaèdre et dodécaèdre) peuvent s'intercaler entre l'orbite planétaire de chacune des sept planètes connues à son époque, à savoir: le Soleil, Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter et Saturne. Il partait du principe que notre Univers était sphérique, comme établit par Platon. En examinant ces formes géométriques, il eut l'inspiration de deux nouveaux polyèdres réguliers, qu'il nomma: le petit dodécaèdre étoilé et le grand dodécaèdre étoilé (1619). Il établit de ce fait une corrélation entre l'astronomie et la géométrie sacrée. Dans son deuxième ouvrage sur l'astronomie, Kepler explique que Tycho Brahé lui demanda à un moment de calculer l'orbite de Mars. C'est en étudiant la trajectoire de la planète rouge qu'il fit la découverte des deux premières lois astronomiques régissant toutes les planètes de notre Système Solaire. La première loi s'appelle la "loi des orbites" et la deuxième loi, la "loi des aires." La loi des orbites nous fait comprendre que les objets célestes gravitant autour du Soleil suivent obligatoirement une trajectoire elliptique, et que le Soleil ne se trouve pas au centre mais dans un foyer de cette ellipse. La deuxième loi, nommé loi des aires, nous apprend que "des aires égales sont balayées dans des temps égaux". Pour bien comprendre cela, il faut savoir que Kepler a nommé la zone (l'aire) proche du Soleil, la périhélie, et la zone (l'aire) la plus éloignée, l'aphélie. La périhélie est une aire assez petite alors que l'aphélie est très grande. Ainsi, en suivant cette logique, le vitesse d'une planète est proportionnelle à sa position par rapport au Soleil. Quand elle s'en rapproche, sa vitesse grandit, alors que quand elle s'en éloigne, elle ralentit. Il inscrivit ces deux lois dans son deuxième livre: Astonomia Nova (1609). Une dizaine d'années plus tard, Johannes Kepler inventa une troisième loi, qu'il nomma "loi des périodes". Cette dernière loi est la plus complexe, puisqu'elle fait intervenir un calcul mathématique élaboré. Je peux la résumer ainsi: il y a un rapport constant entre la force exercée par une planète et sa masse. Cette loi fut ensuite reprise par Isaac Newton pour élaborer sa formule mathématique sur la théorie de la gravitation universelle. Ensuite, il écrivit un nouveau livre dans lequel il synthétisa toutes les notions importantes à retenir concernant le travail de Copernic et de son système héliocentrique: Epitome Astronomiae Copernicae (1618). Un an plus tard, il rédigea l'un de ses meilleurs livres, qui avait pour but d'établir une connexion entre l'astronomie, l'astrologie, la géométrie sacrée et la musique: Harmonices Mundi (1619). On peut considérer que ce fut son dernier ouvrage évoquant l'astronomie. Ce livre est divisé en cinq chapitres:

1. Les polygones réguliers

2. les figures

3. L'origine des proportions harmoniques en musique

4. Les configurations harmoniques dans l'astrologie

5. L'harmonie des mouvements des planètes

A la même époque que Kepler, un autre grand astronome se fit remarquer à travers son usage de la lunette astronomique: Galilée.  Galileo Galilei (de son vrai nom) observa la voute céleste pendant de nombreuses années avec son instrument et confirma sans équivoque l'hypothèse théorique de Copernic conernant son modèle de notre Système Solaire et plus particulièrement de l'attribution du Soleil au centre de notre Univers. Il commença tout d'abord par chercher à valider le modèle d'Aristote en observant de près la lune, comme c'était l'astre le plus proche de nous et par conséquent le plus facile à contempler. Il s'apperçut alors que ce modèle ne collait pas du tout à la réalité de ses observations, ce qu'il mentionna dans son premier livre astronomique: Sidereus Nuncius (Le Messager Céleste). Ce faisant, il anéantit le modèle d'Aristote tant vénéré par l'Eglise. Mais cela ne fut que le début d'une longue série de rectifications. L'usage de la lunette astronomique lui permit d'enchainer les découvertes. Pour commencer, il se rendit compte que la voie lactée était notre galaxie. Ensuite, il dénombra les étoiles de la constellation d'Orion et observa des étoiles multiples (étoiles qui cache d'autres étoiles). Puis, peu de temps plus tard, il releva la présence de quatre satellites naturels autour de Jupiter, qu'il nomma "astres médicéens" en l'honneur de son élève Cosme II de Médicis, avant de prendre les noms qu'on leur connait. A ce moment-là, nous sommes au début du XVIIème siècle. Ses découvertes furent tellement remarquées que cela arriva jusqu'aux oreilles de Kepler qui apporta immédiatement son soutien à l'italien. Toujours la même année, il fit la découverte des anneaux de Saturne et des phases de Vénus. pour finir, en 1612, il aurait été le premier homme à observer Neptune sans pour autant qu'il la considère comme une planète.

Un siècle plus tard, l'astronome néerlandais Christian Huygens, poursuit le mouvement de révolution en marche et découvre le plus gros satellite de Saturne, Titan. Il décrit aussi dans son livre le Système de Saturne (1659) la dimension exacte de notre Système Solaire et la position qu'occupe la Terre en son sein. Toutes ces découvertes menèrent progressivement à l'époque de Newton et à sa théorie de la gravitation universelle. En procédant ainsi, Isaac Newton mit un terme à l'astronomie et inventa une nouvelle branche scientifique dans la science qu'il nomma l'astrophysique.