Le cosmos selon Kepler partie 1 sur 2

PARTIE 1 SUR 2

 

Johannes Kepler est né le 27 décembre 1571 et meurt le 15 novembre 1630. Il s’est inspiré des travaux de Nicolas Copernic, astronome allemand-polonais, célèbre pour avoir émis l’hypothèse héliocentrique, c’est-à-dire que la Terre et les autres planètes tournent autour du Soleil et non les planètes autour de la Terre.

Kepler affirme ainsi que la Terre tourne autour du Soleil, certes, mais surtout que les planètes ne tournent pas autour du Soleil en suivant des trajectoires circulaires parfaites mais des trajectoires elliptiques.

Kepler était persuadé que l’univers était créé par Dieu, mais que celui-ci a ordonné l’univers de façon extrêmement mathématique afin que l’homme puisse en comprendre le fonctionnement. Et il ne s’était pas trompé ! Pour Dieu, certains trouveront probablement à redire 😊, pour le fonctionnement mathématique de l’univers Kepler l’a démontré. C’est lui qui a instauré les toutes premières lois de la physique mathématique qui relie les grandeurs de natures différentes dans l’univers. À son époque, il fallait le faire ! Et ça n’a pas été facile.

Les lois de Kepler ont été découvertes à partir des observations de Tycho Brahé (1546 – 1601) et de leurs analyses poussées par Johannes Kepler. Elles ont été démontrées par Isaac Newton (1642 – 1727) en 1687 dans les « Principia », œuvre considérée comme un monument de la pensée humaine. On va voir tout ça, t’inquiète paupiette.

Pour énoncer ses lois, Kepler a travaillé de longues années, jours et nuits le plus souvent, allant d’essais infructueux en calculs erronés. À l’époque, les seules données astronomiques de référence étaient celle de Copernic. Mais le modèle de Kepler ne s’accordait pas avec les données de Copernic. Un des deux modèles se trompait. À ton avis, quel modèle Kepler privilégia-t-il ? Le sien of course !

Il fallait donc qu’il trouve des données plus exactes que l’hypothèse de Copernic. Il se tourne alors vers le Danois Tycho Brahé (1546 – 1601) lequel ne parlait pas d’héliocentrisme comme Copernic, mais de géo-héliocentrisme. Le bonhomme était arrogant, dédaigneux, s’était attiré beaucoup d’inimitiés mais c’était un des astronomes les plus importants de tous les temps qui a eu le courage de laisser tomber toutes les traditions pour donner la priorité à l’observation par l’invention de ses instruments les plus précis au monde à l’époque. Il a fait ainsi sauter beaucoup de croyances astronomiques de l’époque qui ne reposait sur pratiquement rien.

Kepler avait une admiration sans bornes devant la rigueur et les connaissances scientifiques de Tycho Brahé. En arrivant à l’observatoire de Tycho Brahé, ce dernier a confié à Kepler l’étude de la planète Mars. Dans l’euphorie, Kepler a proposé à Tycho Brahé son étude et sa solution sur l’orbite de cette planète. Brahé dans son génie et sa rigueur scientifique transforma les huit jours d’études de Kepler sur Mars en 8 ans. Et c’est dans cette étude que Kepler découvrit que l’orbite de Mars n’était pas un cercle mais une ovale. Pour déterminer cette ovale il dut reprendre des centaines de fois ses calculs pour qu’ils correspondent aux observations. Et il est arrivé à la conclusion formelle que Mars avait une orbite elliptique.

L’homme peut saisir les lois puisque celles-ci sont fondées sur les nombres et sur la géométrie. C’est par cette conviction qu’il crée son premier modèle de mécanique céleste.

Kepler a découvert les relations mathématiques (dites Lois de Kepler) qui régissent les mouvements des planètes sur leurs orbites. Ces relations furent ensuite exploitées par Isaac Newton pour élaborer la théorie de la gravitation universelle.

Au même titre que Galilée ou Newton, le scientifique allemand Johannes Kepler compte parmi les fondateurs de la science moderne.

Ce qui est extraordinaire, ami patriote, c’est que ces lois datant du XVIIe siècle relative aux mouvements des planètes autour du Soleil, non contentes d’être encore pleinement d’actualité aujourd’hui, font autorité et servent de socle sur beaucoup d’autres études et découverte de l’univers encore de nos jours.

Kepler a donc étudié les mouvements des planètes (que l’on appelle la cinématique), complété par les lois de Newton pour en expliquer les causes (que l’on appelle la dynamique).

LES TROIS LOIS DE KEPLER

Et oui, elles sont au nombre de 3.

  • Première loi : les planètes décrivent une ellipse dont le Soleil occupe l’un des foyers. Cette première loi décrit donc la forme des trajectoires.
  • Deuxième loi : elle détermine les variations de vitesse le long de la trajectoire. Le rayon Soleil-planète balaie des aires égales pendant des intervalles de temps égaux
  • Troisième loi : elle relie quantitativement deux grandeurs différentes liées à la trajectoire d’une planète, à savoir le temps qu’elle met à faire un tour et sa distance maximale soleil. Un peu plus mathématiquement, on peut dire de cette troisième loi que le carré de la période de révolution est proportionnel au cube du demi grand-axe de l’orbite.

Bon, voyons tout cela un peu plus en détail, mais t’inquiète paupiette, on va la faire simple…

La première loi de Kepler

Elle est appelée aussi « loi des orbites » ou « loi des ellipses ». Elle décrit la forme des orbites.

Il faut tout d’abord avoir une petite notion de ce qu’est une ellipse : c’est une courbe plane, fermée, dont tous les points sont tels que la somme de leurs distances à deux points fixes, appelée « foyers », est constante. On s’explique, ami.

Prends une forme brute de pomme comme celle de dessous :

Le trait arrondi qui définit cette forme est constitué d’une multitude de petits points que tu ne vois pas car ils sont collés les uns aux autres ne formant que la forme. On va donner la lettre M à tous ces petits points. Ainsi à la place du trait arrondi c’est comme s’il y avait des centaines de petits points, des centaines de fois la lettre M.

Avec cette forme, on a établi deux axes, un vertical et un horizontal :

et pour plus de précision, voilà comment on les appelle quand on les considère entier ou à moitié :

Plaçons sur le grand axe deux points, F1 et F2 appelés « foyers » ou « focus », et prenons un point sur la courbe à n’importe quel endroit appelé M (pointe du crayon) :

Pour que la forme soit qualifiée d’ellipse, il faut que la distance F1 à M et l’autre distance F2 à M présentent toutes les deux une somme toujours identique, constante. C’est-à-dire : F1-M + F2-M = constante. Tu vois, ce n’est pas bien compliqué.

Mais alors, si F1 et F2 sont confondus en un seul point que l’on appellera O, que se passe-t-il ? Tout simplement nous ne parlerons plus d’ellipse mais de cercle. Effectivement, chacune des deux distances F1-M et F2-M sont toujours égales et formes le rayon du cercle.

Tu l’as compris, ami passionné d’astronomie, les points F1 et F2 constituant les deux foyers de l’ellipse sont les foyers du Soleil, et le point M constitue une planète. On a ainsi :

Et parce que c’est toi, une petite animation qui montre la même chose :

Bon, ça va ?

Je pense que les deux dernières lois peuvent faire l’objet du prochain article, histoire que tu digères déjà cette première loi…

Bye bye !

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23 Commentaires

  1. Mince, je savais que l’un des foyers était situé dans le soleil, mais pour l’autre foyer, je pensais que c’était la terre, tout simplement !
    Ben non !
    On apprend à tout âge !
    A moins que j’avais oublié, car je me rappelle avoir lu un ouvrage sur Kepler, sur ses théories, dans mon jeune âge !
    Alors, sois on apprend, sois on réapprends !
    Loi de la connaissance !
    🙂

    • Bonjour jan du savoir,
      Il est toujours difficile de faire un choix dans ses explications et de les rendre toujours les plus simples possibles. De plus, il ne faut pas être trop long.
      Pour qu’une ellipse soit déclarée comme telle il faut qu’il y ait deux foyers afin de respecter la règle qui définira l’existence d’une ellipse. Le Soleil est un de ces deux foyers. L’autre foyer est virtuel et n’est aucunement constitué par une planète, donc pas plus la Terre qu’une autre.
      Au prochain article j’expliquerai les deuxièmes et troisièmes lois de Kepler. C’est un peu plus difficile à comprendre même si j’ai fait le maximum pour être simple.
      Merci de l’intérêt que tu portes à mes modestes articles.

  2. Article très intéressant, mais j’ai une question à te poser, ainsi qu’à tous les amateurs de physique et de cosmos :

    Connaissez-vous, voir avez-vous lu le livre de :
    Immanuel VELIKOVSKY : « Mondes en collision » – paru en 1955
    Aujourd’hui, et depuis plusieurs décennies, beaucoup des choses qu’il affirmait dans son livre, sur le vide, sur la planète VENUS, ont été confirmées …

    Pierre JOVANOVIC, au travers de sa maison d’édition, Le jardin des livres, vient de faire refaire une traduction, le livre étant donc réédité en 2019, avec une conclusion et des notes :
    https://www.youtube.com/watch?v=rcT9gh3Kt1Y

    2ème question : connaissez-vous, tous, Jean-Pierre PETIT, ex-directeur du CNRS ?
    ll a collaboré avec Jean-Claude BOURRET, et a aussi écrit des livres ; il a aussi une
    chaîne youtube :-)) : https://www.youtube.com/c/JPPETITofficiel/videos

    Pour en revenir à Immanuel VELIKOVSKY, je vais recevoir le livre « Mondes en collision » édition STOCK, d’occasion, à 1€ (enfin dans un lot de livres, écrits, soit par Jean-Claude BOURRET, soit Jean-Pierre PETIT, ou les 2)…

    • Bonjour BobbyFR94,
      Merci de tes encouragements.
      Très honnêtement je ne connais pas Immanuel VELIKOVSKY et son ouvrage « Mondes en collision » paru en 1955 et réédité en 2019 comme tu nous le dis. Tu as donné un lien sur YouTube, la vidéo durant une bonne demi-heure, je vais la regarder dès que j’ai un petit moment, ce qui n’est pas le cas à l’heure où j’écris ces quelques lignes à ton intention.
      Quant à Jean-Pierre Petit, je ne le connais pas plus que ça, mais j’en ai entendu parler un certain nombre de fois. Il a écrit dans le passé un livre collectif avec Jean-Claude Bourret intitulé : « Recherche scientifique, naufrage mondial » tous les deux s’intéressant beaucoup aux ovnis.
      Merci de ces informations très intéressantes.

      • Bonjour Cachou, ou Professeur Tête en l’air, à nouveau merci pour tous tes articles sur l’astronomie :-))

        Jean-Pierre PETIT est celui qui a découvert la Magnéto-Hydro-Dynamique, ou plus communément appelée MHD …

        ll a une chaîne youtube, voici une vidéo d’avril 2018 dans laquelle il parle de la MHD, et des armes des Russes, qui, eux, ont lu tous les rapports et travaux de Jean-Pierre, et ont mené à leur terme les travaux…
        https://www.youtube.com/watch?v=jE4SYgs3AKs

        EXTRAORDINAIRE ; j’ai lu, j’étais pré-ado, le livre de Jean-Claude BOURRET, « Le nouveau défi des OVNI  » paru en 1976 (une éducatrice me l’avait offert pour mon anniversaire) …Jean-Pierre PETIT y développait déjà sa théorie sur la MHD dans le dernier chapitre du livre…

        Je viens de recevoir un colis de livres (des Fleuve Noir Anticipation + des livres de Jean-Claude BOURRET et de Jean-Pierre PETIT).

        De la lecture pour quand je serai seul pendant les vacances, le soir (c’est beaucoup mieux que de regarder les séries débiles et les films sur netflix ou canal ou je ne sais quelles autres merdes du même genre…) !!

        • bonjour !
          j’ai au moins un livre de Bourret ( en vrai !, heu… pas lui, le livre ! )
          Et beaucoup d’ouvrages Fleuve noir anticipation ( aussi en vrai ! )
          je les ai tous en numériques ! ( et j’ai pas encore tout lu
          Je me suis intéressé à cette collection vers 20 ans ( en fait à l’armée !! )
          je l’adore ! même si certains ouvrages ont mal vieillis. mais c’est toujours nostalgique de lire ça… Et intéressant comment le sauteurs voyait l’avenir…
          En fait je m’intéresse à la science fiction en général , aux ovnis, aux mystères dans tous les domaines, etc , ( et aussi des livres sur les chats !!! Miaou !..
          Bonne lecture ( c’est sur que c’est mieux que de regarder des séries débiles sur Netflix ! )

    • Bonjour,

      Mon défunt père connaissait très bien JP Petit.

      Il écrivait pour lui, à 80 ans, des programmes d’astrophysique …

    • bonjour !
      j’ai ce livre  » monde en collision « , mais je n’ai, pas eu l’occasion de le lire en entier
      Sa théorie est intéressante… des mondes qui se percutent, et percutent la Terre ou la frôlant, causant  » des fins du monde  » relatés par des texte traditionnels anciens.
      Selon VELIKOVSKY, Venus serait un de ces monde venus ( d’ou son nom Vénus – qui vient -… Non je plaisante !!) du profond espace, et qui se serait intégré donc au système solaire, si je me souviens bien.
      Mais bon… Tout ça est un peu science fictionesque, mais pourquoi pas !
      Et puis, il peut y avoir une part de vérité !
      Il faudra que je songe à finir ce livre

      • Jan du savoir, si tu le vends à bas prix, je serais très heureux de te l’acheter :-)))

        Le mien est une réédition de 1961, je suis la première personne à le lire :-))

        comment en suis-je sûr ? Parce que j’ai du manier le cutter pour séparer toutes les pages – ceux qui connaissent les procédés d’imprimerie me comprendront)

        Je me suis trompé, le livre est paru en 1950 et non 1955 …

        J’ai commencé à le lire, très très intéressant, surtout si l’on considère comment Immanuel VELIKOVSKY a obtenu ses informations (c’est un psychiatre de formation, et non un scientifique) …

        ll a considéré comme étant véridique l’ensemble des livres religieux, cosmologiques, et sans doute beaucoup d’autres livres, la bibiographie en fin d’ouvrage est tout simplement hallucinante …

        Jan, tu devrais le relire complètement :-)))

        • ah Bobby, le voudrai-je le vendre que je ne le pourrais pas !
          car j’ai oublié de préciser que c’était en format numérique! Hé oui, je l’ai téléchargé !
          D’ailleurs, la première fois que j’ai eu l’occasion de le lire, c’était en fait une version résumée – condensée plutôt dans la revue reader digest auquel j’était abonné ! ( revues que j’ai toujours )
          C’est vrai que ses sources étaient les livres religieux de divers traditions !
          Tu as une Edition de 1961, c’est déjà pas mal !
          Voilà désolé de te décevoir donc, c’est ma faute ! ( mais il est pas sur que je te l’aurais vendu !… :o)

  3. En s’inspirant de la petite animation, on plante deux pointes F et F’ dans une feuille de papier posée sur une planche. On fait un anneau avec de la ficelle à gigot placé comme l’ellipse rouge autour des deux pointes. On fait tourner un crayon à l’intérieur de l’anneau de ficelle autour des deux pointes en tenant toujours l’anneau de ficelle tendu et on dessine une superbe ellipse. On change la forme de l’ellipse en allongeant/raccourcissant l’anneau de ficelle.

    • Exactement ! Bien vu. Et très bonne technique.
      Juste une petite précision : quand tu auras récupéré la ficelle, tu me donneras le gigot ? Allez, soit sympa…

  4. « Ce qui est extraordinaire, ami patriote, c’est que ces lois datant du XVIIe siècle relative aux mouvements des planètes autour du Soleil, non contentes d’être encore pleinement d’actualité aujourd’hui, font autorité et servent de socle sur beaucoup d’autres études et découverte de l’univers encore de nos jours. »

    C’est ce que je n’arrête PAS de dire!!
    Ils se débrouillaient MIEUX que nous, avec MOINS que nous…!

    Mais mis à part ça… un grand merci pour cet article!
    On n’en apprend jamais trop. Je reste toujours impressionnée par ce savoir et cette passion de nos grand hommes « d’autrefois »… nous aurions bien des choses à apprendre d’eux, tiens! dont leur remarquable persévérance!!
    (J’imagine, à l’époque, le plaisir qu’ils devaient avoir à étudier toutes les merveilles qui nous sont aujourd’hui ordinaires…!)

    • Il ne se passe pas un jour où je me demande comment tous ces savants ont pu trouver toutes leurs découvertes avec si peu de moyens. Inouï !
      Merci de tes encouragements.

  5. Professeur, cours magistral, j’en ai encore la tête fumante. Merci pour cet article. Parfois je regrette que la révolution de notre bonne vieille planète ne forme pas un cercle parfait et qu’elle n’abandonne pas son mouvement de toupie. Ainsi nous vivrions un éternel printemps. C’était peut-être ça, le jardin d’Eden? Peut-être a-t-il réellement existé avant qu’une collision avec un corps stellaire ne vienne anéantir cette vie paradisiaque et modifier notre trajectoire? Quand je pense à l’immensité sans bornes de ce vaste univers, je ressens un sentiment d’angoisse.

    • Ce qui a modifié la trajectoire du bon sens, de l’humain, du respect de la vie, et de tout, c’est l’arrivée de la gauche et son maintient au pouvoir sous différentes étiquettes grâce au bon peuple français. Ce dernier a modifié la trajectoire de vie par celle de la mort, c’est-à-dire l’islam.
      Merci ami Argo de toutes tes gentillesses.

      • Notre pays sans les migrants, sans l’islam, sans la Gauche, ce serait sûrement un endroit paradisiaque. Et sans les collabos. Mitterrand a effectivement tout détruit. Un collabo notoire.