comment au 18eme sciecle savait on qu'il devait y avoir une planete entre Mars et Jupiter ?

13 juin 2011

Titius (Johann Tietz, 1729-1796) est professeur de mathématiques à Wittenberg. Il traduit, en 1766, l'ouvrage de Charles Bonnet, Contemplation de la Nature.

Ce dernier avait noté que les distances des planètes au soleil formaient une suite numérique fondée sur une progression arithmétique.

Ainsi, si l'on divise en cent unités la distance du soleil à Saturne, Mercure se situe à 4 unités du soleil, Vénus est à 7 (4+3), la Terre à 10 (4+6), puis Mars à 16 (4+12), Jupiter à 52 (4+48) et Saturne à 96 (4+96). Dans cette progression, il n'y a pas de planète pour la distance de 28 unités (4+24).

L'astronome allemand Johann Bode (1747-1826) suggère qu'il manque une planète entre Mars et Jupiter. L'explication actuelle repose sur l'idée que la forme de progression arithmétique de la loi de Titius-Bode est présente dans tout système à symétrie axiale.

http://media4.obspm.fr/AMC/site/pages_uranus-neptune/ha-loi-titius-bode.html

La découverte d'Uranus semblait confirmer la loi de Titius-Bode, puisque la planète découverte par Herschel se situait à une distance de 200 unités soit 4+192 (si l'on prend 100 unités pour la distance soleil-Saturne). Cette confirmation de la progression mise en évidence par Bode, contrastait avec l'absence de planète entre Mars et Jupiter. Les astronomes allemands en particulier s'intéressèrent longuement à ce problème. C'est notamment le cas de Franz Xaver von Zach (1753-1832) qui dirige l'observatoire du Duc Ernest II à Gotha. L'objectif de von Zach est de disposer d'un catalogue très précis d'étoiles zodiacales, afin de trouver la planète manquante entre Mars et Jupiter.

Très vite, l'astronome de Gotha comprend qu'il lui sera impossible de mener ce projet à bien tout seul. En 1800, il visite plusieurs observatoires allemands à Celle, Brême, Lilienthal. Il propose aux savants qui travaillent dans ces établissements, notamment Ferdinand Adolf Freiherr von Ende (1760-1817), Heinrich Wilhem Mathias Olbers (1753-1837) et Johann Hieronimus Schoeter (1745-1816), de fonder une société, qui aurait pour ambition une révision précise des catalogues d'étoiles zodiacale, l'objectif final restant de trouver la planète entre Mars et Jupiter. La Société (Vereingte Astronomische Gesellschaft) est créée à Lilienthal en septembre 1800. Les astronomes se partagent le ciel et chaque astronome s'engage à reprendre, pour la zone qui lui échoit, la position des étoiles. Des observateurs de toute l'Europe sont invités à prendre part au programme de recherche : Thulis à Marseille, Bode à Berlin, Messier à Paris, Schubert à Saint-Pétersbourg, Svanberg à Uppsala.

L'astronome Giuseppe Piazzi de Palerme devait être contacté par von Zach, mais il ne l'a pas été. Pourtant c'est lui qui, le 1er janvier 1801 découvre ce qu'il croit d'abord être une comète et qui s'avéra être une planète.

La découverte de ce que Piazzi croit être une comète est annoncée dans les journaux locaux et étrangers. Les astronomes européens apprennent cette découverte par cette voie, bien avant que Piazzi ne les prévienne directement.

L'astronome sicilien se résout à donner un nom à l'astre. Il souhaite qu'il soit appelé Cerere Ferdinandea. Il s'agit d'un double hommage à la Sicile, puisque le nouvel astre est associé au nom du roi de Sicile et à celui de Cérès, déesse du blé et de l'agriculture, protectrice de l'île : « (...) je lui maintiendrai toujours le nom de Cerere Ferdinandea, parce que je ne veux pas, en lui changeant de nom être taché d'ingratitude envers la Sicile et son Souverain, qui met tant de zèle pour protéger les sciences et les arts... Ce n'est pas de la flatterie mais un juste et convenable hommage ». (Lettre de Giuseppe Piazzi à Barnaba Oriani, 1801).

A la fin de l'été 1801, les astronomes européens cherchent à observer Cérès de nouveau afin de confirmer sa trajectoire, qui indiquerait définitivement son caractère planétaire. Carl Friedrich Gauss (1777-1855), alors jeune mathématicien, cherche précisément, à ce moment là à résoudre la question du calcul des orbites planétaires. Il trouve, dans le cas de Cérès, un moyen de vérifier et de tester sa méthode. Gauss envoie le résultat de ses calculs à von Zach, puis à Oriani, Piazzi et Lalande. Finalement, grâce aux éléments de Gauss, von Zach est le premier à apercevoir Cérès le 1er janvier.

Les astronomes pensaient alors avoir trouvé la planète manquante entre Mars et Jupiter. Toutefois, la découverte d'une nouvelle planète dans cette région du système solaire fit chanceler cette certitude. En mars 1802, alors qu'il prépare les observations ultérieures de Cérès, Olbers observe un astre mobile dans la constellation de la Vierge. Gauss confirme rapidement qu'il s'agit bien d'une nouvelle planète. Il la nomme Pallas, qui est l'épithète rituelle de la déesse Athena (déesse de la Pensée, des Arts et des Sciences).

William Herschel a alors une formidable intuition. Il s'efforce de montrer que les astres découverts par Piazzi et Olbers ne sont ni des planètes ni des comètes, mais qu'ils appartiennent à une nouvelle catégorie d'objets célestes.

« J'ai déduit les distances de ces deux nouveaux astres à la Terre à partir des éléments de leurs orbites calculés par le Dr Gauss, et je suis près d'être convaincu qu'il s'agit de corps extrêmement petits. J'examine ensuite la nature de ces deux astres et je les compare aux planètes et aux comètes. J'ai défini ce que nous appelons planètes et j'ai montré qu'on ne peut les placer dans cette catégorie : non seulement elles ne sont pas dans le zodiaque, mais Mercure, la plus petite de nos planètes est cent mille fois plus grosse que Pallas. J'ai montré aussi, précédemment, qu'elles ne sont pas des comètes (...). Ces nouvelles étoiles sont mêlées aux petites étoiles fixes du ciel, et elles leur ressemblent tant que, même avec un bon télescope on ne peut les différencier. J'ai choisi un nom à cause de cette ressemblance avec les étoiles et j'appelle Astéroïdes ces nouveaux objets célestes. De la sorte, les planètes, les astéroïdes et les comètes formeront trois groupes distincts de corps célestes ». (William Herschel, Corrispondenza Astronomica fra Giuseppe Piazzi e Barnana Oriani, Pubblicazioni del R. Osservatorio di Brera in Milano, T. VI, Hoepli, 1874, p. 62).

Cérès :

http://fr.wikipedia.org/wiki/(1)_C%C3%A9r%C3%A8s