Pour schématiser globalement, disons que si la distance Terre-Soleil était représentée par un micron (1 millième de mm, or elle est en moyenne de 149 600 000 km), le diamètre de notre Galaxie serait de 6,3 km, Andromède serait à 126,6 km, l'amas de la Vierge à 2 278,8 km, l'amas éloigné de la Grande Ourse à 106 344 km et les limites supposées de l'Univers à 759 600 km. Modèles de l'Univers selon A. Friedman Si l'on admet que l'Univers a les mêmes propriétés dans toutes les directions et que la matière y est uniformément distribuée, 3 modèles d'Univers sont envisageables : - sphérique, ou à courbure positive (à 2 dimensions, l'espace peut être représenté par la surface d'une sphère) : Univers fini mais sans frontières ; - hyperbolique, ou à courbure négative (à 2 dimensions, l'espace peut être représenté par la surface d'une selle de cheval) : Univers infini ; - euclidien, ou à courbure nulle (à 2 dimensions, l'espace peut être représenté par une surface plane) : Univers infini. Dans les 3 cas, le rayon de courbure de l'Univers varie avec le temps : s'il croît, l'Univers est en expansion ; s'il décroît, l'Univers est en contraction. On peut imaginer un type d'Univers pulsant, passant par des phases d'expansion et des phases de contraction. A un instant donné dans le passé, le rayon de l'Univers était nul : c'est l'origine de l'Univers actuel. Peut-être l'Univers existait-il antérieurement, mais on ne peut le savoir. Selon les observations astronomiques, l'Univers semble effectivement homogène et isotrope à grande échelle. Les systèmes à travers les époques Les Babyloniens, les Egyptiens et les Chinois observaient le ciel et connaissaient la révolution des planètes ; Babyloniens et Chinois savaient prédire les éclipses. Mais les systèmes cosmologiques étaient naïfs et imprégnés de mythologie. Pour les Babyloniens, l'Univers est une voûte et la Terre flotte sur l'océan ; pour les Egyptiens, le Nil est un bras de l'océan et le Soleil y flotte en barque, etc. Systèmes géocentriques grecs Pour Anaximandre (610-547 av. J.-C.), la Terre a la forme d'un disque (dont seule une des faces est habitée), elle est comme suspendue dans l'espace, toujours à une même distance de tous les points du ciel. Autour d'elle, différemment inclinées par rapport à son axe, tournent, à des distances internes respectivement égales à 9, 18 et 27 fois le diamètre terrestre, 3 grandes roues, ayant chacune pour épaisseur le diamètre de la Terre : celle du Zodiaque (des étoiles fixes), celle de la Lune et celle du Soleil. Pour les pythagoriciens (Ve s. av. J.-C.), la Terre est sphérique, de même que la voûte des cieux qui tourne autour d'elle en une journée sidérale. Il y a aussi 7 autres sphères concentriques à la première, tournant autour d'axes passant par le centre de la Terre, mais diversement inclinés (notion de l'obliquité de l'écliptique, découverte par œnopide de Chio, vers 430 av. J.-C.). Ces 7 sphères sont, dans l'ordre croissant de leurs distances à la Terre, celles de la Lune, de Mercure, de Vénus, du Soleil, de Mars, de Jupiter et de Saturne. On mesurait l'intensité du plaisir par rapport à ces sphères ou «ciels», les troisième et septième tant, pour des raisons symboliques, les plus appréciées. Système d'Aristarque ( 310-230 av. J.-C.) Il suppose, 17 siècles avant Copernic, que la Terre tourne sur elle-même et autour du Soleil, toujours considéré comme immobile dans l'Univers. Il a calculé (avec des erreurs considérables) les distances Terre-Lune et Terre-Soleil. Ses idées étaient rejetées car considérées comme «impures». Système de Ptolémée (100-170) Systématisation des conceptions géocentriques antérieures à Aristarque : le cercle est le fondement de l'Univers. La Terre est une sphère, entourée d'une série de sphères de cristal concentriques ; la sphère extérieure contient les étoiles. Toutes ces sphères se meuvent à une vitesse constante. La théorie de Ptolémée a recours à la théorie des épicycles, «cercles secondaires» : chaque planète a un cours circulaire autour d'un centre situé dans la sphère des planètes, mais soumis lui-même à un mouvement circulaire appelé le déférent. Les systèmes médiévaux Au Moyen-Age, les systèmes reprennent le système de Ptolémée avec des précisions sur les orbites des planètes (apportées surtout par les observations des Arabes) qui ruinent petit à petit la théorie des épicycles et des déférents. Système héliocentrique de Copernic (1473-1543) Il est exposé dans Des révolutions des orbes célestes (1543). Le Soleil est placé au centre du système planétaire : la Terre tourne autour du Soleil (fixe) ; l'axe des planètes est celui du globe terrestre, la Lune tourne autour de la Terre ; cette dernière tourne sur elle-même (dans son manuscrit, Copernic a cité le nom d'Aristarque, mais l'a biffé dans son livre imprimé). Système de Kepler (1571-1630) Les planètes ne tournent pas autour de la Terre (planète comme elles) ; leurs orbites ne sont pas circulaires mais elliptiques ; elles ne se trouvent pas sur des plans parallèles et n'ont pas la Terre pour centre mais le Soleil pour foyer. Mécanique de Galilée (1564-1642) Selon lui, les corps ne sont pas immobiles naturellement : ils sont animés d'un mouvement rectiligne uniforme (inertie) ; ils ne sont au repos, apparemment, que par rapport à d'autres corps ayant la même vitesse. Galilée, qui avait défendu le système de Copernic fut condamné par l'Inquisition en 1633 à être emprisonné et à réciter les 7 psaumes de la pénitence une fois par semaine, pendant trois ans, pour avoir soutenu que la Terre tournait autour du Soleil, «système absurde et faux en bonne philosophie, et erroné dans la foi». Il abjura, à genoux, les mains sur l'Evangile. Ce n'est que, des siècles après, en novembre 1992 qu'il a été officiellement réhabilité par le pape Jean-Paul II bien que ses ouvrages étaient autorisés depuis 1822. Attraction newtonienne (1642-1727) Newton relie la mécanique astrale de Galilée à la notion de chute des corps. La cause de ces deux mouvements est la force universelle d'attraction que tout corps exerce sur tout autre corps. La relativité d'Einstein (1879-1955) Cette théorie s'efforce de déterminer les lois qui gouvernent l'Univers. La plupart des théories modernes admettent les principes de la relativité générale (Einstein, 1917) : - L'espace, à 3 dimensions (longueur, largeur, hauteur), et le temps, à 1 dimension (durée), sont liés : l'Univers est un espace-temps à 4 dimensions (la position d'un point quelconque y est définie par 3 coordonnées spatiales et 1 coordonnée temporelle) ; - la matière et l'énergie contenues dans l'Univers le déforment : l'Univers est courbe. On estime aujourd'hui que la formule d'Einstein E = mc2 a été étayée par plusieurs preuves. (A suivre)
