ACTIVITÉ DE GROUPE


1
La Terre au centre ?



Groupe 1
La Terre au centre de l’Univers, un modèle qui fonctionne


Indicateurs de réussite





Doc. 1
Des objets immobiles et d’autres en mouvement

En observant le ciel, nous pouvons identifier deux types d’objets célestes :
    ceux dont nous distinguons le mouvement ;
    ceux qui nous paraissent immobiles.

Dans l’Antiquité, les premiers furent appelés « étoiles », les seconds « planètes », du grec planetes asteres « astres errants ». Les Grecs comptaient sept planètes : la Lune, le Soleil, Vénus, Mercure, Mars, Jupiter et Saturne.

Le Soleil se lève à l’Est et se couche à l’Ouest. Nous observons le mouvement circulaire du Soleil autour de la Terre au fur et à mesure de l’avancement de la journée. Dans le référentiel géocentrique, le Soleil tourne autour de la Terre.

Doc. 2
La voûte céleste selon Platon et Aristote


photo portrait de Platon

Selon Platon (428-348 av. J.‑C.), le monde est construit par le dieu Démiurge et est divisé en deux parties :
    la sphère des étoiles qui tourne immuablement autour de l’axe du monde ;
    sept cercles inégaux correspondent aux sept planètes, en mouvement autour de la Terre située au centre.

photo portrait d'Aristote

Dans son Traité du ciel, Aristote (384‑322 av. J.‑C.) souhaite décrire le cosmos tel qu’il est réellement. D’après sa théorie des quatre éléments, la Terre doit être au centre car ce qui est lourd va naturellement vers le bas. Ce modèle sera adopté par la majorité des savants de l’Antiquité et du Moyen‑Âge.

Selon lui :
    en dehors de la sphère ultime, il n’y a rien ;
    la sphère ultime fait tourner la sphère des étoiles autour de l’axe du monde, elle est animée par le premier moteur ;
    le cosmos est divisé en deux régions :
    • le monde sublunaire, celui du mouvement et des quatre éléments : de la Terre jusqu’à la Lune,
    • le monde supralunaire, parfait et immuable : au-delà de la Lune.

Doc. 3
L’harmonie des sphères selon Pythagore

photo portrait de Pythagore

Selon Pythagore (VIe siècle av. J.‑C.), la Terre est placée au centre du cosmos, et autour d’elle se trouvent les sept planètes, chacune portée par une sphère en rotation. Les planètes ne sont donc pas elles-mêmes en mouvement, mais portées par une sphère en mouvement.


Modèle de l’harmonie des sphères selon Pythagore
Modèle de l’harmonie des sphères selon Pythagore.

Ressource complémentaire

Cliquez ici pour retrouver une frise des constellations créées au cours du temps.


Cela ne fait que quelques siècles que le modèle héliocentrique est accepté par la communauté scientifique. Si le modèle géocentrique a perduré si longtemps, c'est qu'il représentait la meilleure explication aux mouvements des astres.

➜ Le modèle héliocentrique était-il cohérent avec les connaissances et les observations de l’Antiquité ?

Groupe 2
La Terre au centre : un modèle compliqué ?


Doc. 7
La théorie de l’épicycle

Ptolémée, dans l’Almageste au cours du IIe siècle après J.‑C., s’éloigne des principes philosophiques d’Aristote, notamment des sphères solides portant les planètes, et traite l’astronomie de façon géométrique. Il formalise la théorie de l’épicycle initiée par Eudoxe en lui ajoutant la notion d’équant.

Épicycle


Épicycle : un astre décrit un cercle dont le centre décrit lui-même un cercle appelé déférent, et dont le centre est situé sur la Terre.

Équant

Équant : la vitesse angulaire de l’astre n’est plus constante par rapport au centre du cercle, mais par rapport à un point distinct appelé équant.


Doc. 4
Les limites du modèle géocentrique

Platon observe des irrégularités lorsqu’il essaye de déterminer la trajectoire des astres. Les prédictions du modèle géocentrique « simple » ne correspondent pas à la réalité observée.
    Mars et Saturne : pour un observateur terrestre, en prenant comme référence les étoiles très éloignées, Mars semble par moment reculer, pour reprendre ensuite sa trajectoire circulaire. On parle de « rétrogradation ». De même, Saturne semble ralentir, puis accélérer : on parle de « station ».
    Précession des équinoxes : l’orientation de l’axe des pôles par rapport aux étoiles change au fil du temps.

    Variation de l’éclat des planètes : les planètes semblent plus ou moins lumineuses selon le moment d’observation, ce qui indiquerait que leur distance à la Terre varie.
    Variation de l’axe de rotation du monde : les planètes semblent monter ou descendre par rapport à leur plan de rotation.

Rétrogradation de Mars

ES.1re.10.ACT1.mars-retouche

Ouvrir le logiciel Stellarium. Se placer sur Athènes, faire apparaître les constellations. Positionner la caméra sur Mars et faire défiler le temps jour par jour du 1er décembre 2009 23 h au 15 octobre 2010. Observer le mouvement de Mars par rapport aux constellations situées derrière.

Doc. 5
Eudoxe de Cnide

Pour prendre en compte les irrégularités des trajectoires observées, Eudoxe imagine un système dans lequel les mouvements des planètes résultent de l'ensemble des mouvements de sphères emboîtées :
    la sphère extérieure explique l’alternance jour/nuit ;
    la deuxième sphère explique les mouvements des planètes ;
    les sphères intérieures expliquent les stations et rétrogradations.

Au total, le système inventé par Eudoxe comporte 27 sphères, mais ce système fonctionne mal dans certains cas, notamment pour la trajectoire de Mars. Aristote améliorera ce système en proposant une version finale composée de 56 sphères.

Doc. 6
Un modèle antique non géocentrique

Philolaos, un disciple de Pythagore, imagine la Terre comme une sphère en rotation autour d’un feu central qu’il nomme Hestia. Dans ce modèle, l'alternance jour-nuit et le mouvement de la voûte céleste s'expliquent par la rotation de la Terre sur elle-même.

Ressource complémentaire

Cliquez ici pour retrouver une animation permettant de comprendre ces observations.


Indicateurs de réussite




Connectez-vous pour ajouter des favoris

Pour pouvoir ajouter ou retrouver des favoris, nous devons les lier à votre compte.Et c’est gratuit !

Se connecter

Livre du professeur

Pour pouvoir consulter le livre du professeur, vous devez être connecté avec un compte professeur et avoir validé votre adresse email académique.

Votre avis nous intéresse !
Recommanderiez-vous notre site web à un(e) collègue ?

Peu probable
Très probable

Cliquez sur le score que vous voulez donner.

Dites-nous qui vous êtes !

Pour assurer la meilleure qualité de service, nous avons besoin de vous connaître !
Cliquez sur l'un des choix ci-dessus qui vous correspond le mieux.

Nous envoyer un message




Nous contacter?