Héliocentrisme - Définition

Introduction

Harmonia Macrocosmica (Andreas Cellarius 1708)

L'héliocentrisme est une théorie physique qui place le Soleil au centre de l'Univers, ou suivant les variantes, du seul système solaire. Selon des conceptions plus modernes, le Soleil n'est pas le centre mais un point fixe autour duquel s'organise le système. Même si le sens de cette affirmation a varié depuis les premières théories héliocentriques, l'héliocentrisme reste considéré comme une théorie valide pour décrire le système solaire.

Bien que quelques précurseurs, comme Aristarque de Samos vers -280, aient envisagé le mouvement de la Terre autour du Soleil, l'héliocentrisme prend son véritable essor avec les travaux de Nicolas Copernic, qui fut le premier à proposer un modèle héliocentrique incluant la Terre et toutes les planètes connues à l'époque. On doit à Galilée les observations astronomiques et les premiers principes mécaniques justifiant l'héliocentrisme, et à Johannes Kepler un modèle bien plus précis du système solaire, se démarquant notamment par l'introduction d'orbites elliptiques des planètes admettant le Soleil comme un de leurs foyers et non plus circulaires.

La théorie de l'héliocentrisme s'est opposée à la théorie du géocentrisme, lors de la controverse ptoléméo-copernicienne, entre la fin du XVI^e siècle et le début du XVIII^e siècle : l'héliocentrisme fut l'objet d'interdits religieux, en 1616. Galilée fut condamné en 1633 pour son livre le dialogue sur les deux grands systèmes du monde. Les interdits furent levés en 1741 et 1757 par Benoît XIV.

Enfin, en 1687, Isaac Newton propose une formulation mathématique de la gravitation et des lois de mécaniques qui permettent de démontrer les lois empiriques de Kepler. À partir du XVII^e siècle, l'héliocentrisme devint progressivement la représentation du monde communément adoptée en occident. Au début du XVIII^e siècle, les observations confirmèrent définitivement la théorie de la gravitation de Newton, expliquant très précisément les phénomènes astronomiques alors observés. Déjà, dans la théorie de Newton, la position du Soleil comme point fixe du système solaire est la limite obtenue en admettant que la masse du Soleil est infinie, pour simplifier les calculs et s'affranchir des problèmes d'évaluation des masses. La correction obtenue est toutefois si faible que le fait de considérer le Soleil comme fixe n'est pas considéré comme faux.

L'idée que le Soleil ne soit que le centre du système solaire et que l'Univers en soit dépourvu apparaît dans les écrits du moine Giordano Bruno. La cosmologie moderne l'approuve pour deux raisons : d'une part le Soleil lui-même est en rotation par rapport au centre galactique, et les galaxies elles-mêmes sont en mouvement. D'autre part, la cosmologie moderne considère que l'Univers ne peut admettre de centre, ni même de point privilégié — ce principe a été nommé principe de Copernic.

Rétrospectivement, l'héliocentrisme peut être crédité d'avoir engendré d'une part une représentation du système solaire constituant une excellente approximation, d'autre part une représentation du monde qui retire à l'Homme sa place centrale dans l'Univers — la première humiliation infligée par la science au narcissisme humain selon Sigmund Freud.

Précurseurs de Copernic

Contrairement à une idée répandue, Copernic n'a pas inventé l'héliocentrisme. Cette hypothèse est beaucoup plus ancienne, mais elle a eu du mal à se diffuser en Occident car, d'une part, elle semblait être en contradiction avec un certain nombre d'observations comme le mouvement apparent du Soleil dans le ciel ou le fait que tout semble attiré par la Terre et, d'autre part, elle s'opposait à certains dogmes religieux.

Astronomie indienne antique

La première mention connue de l'héliocentrisme se trouve dans des textes védiques datant des IX^e et VIII^e siècles av. J.-C.

Grèce antique

Au V^e siècle av. J.-C., Philolaos de Crotone est le premier penseur grec à affirmer que la Terre n'était pas au centre de l'Univers. Il fait tourner notre planète en un jour autour d'un « Feu central ». Comme elle tourne sur elle-même également en un jour, ce feu central nous est invisible et nous percevons uniquement sa lumière reflétée par le Soleil.

Astronome et mathématicien grec, Aristarque de Samos, ayant évalué le diamètre du soleil, émet au III^e siècle av. J.-C. l'hypothèse que, puisque le diamètre de celui-ci est beaucoup plus important que celui de la Terre, c'est autour de lui que doivent tourner les autres planètes. Conscient qu'une telle théorie devrait faire apparaître une parallaxe dans l'observation des étoiles, il place alors la sphère des étoiles fixes à une très grande distance du Soleil. On ne connaît cette théorie que par les critiques qu'en fait Archimède.

L'hypothèse héliocentrique fut cependant rejetée par la majorité des scientifiques de l'Antiquité.

Astronomie Indienne médiévale

Des astronomes indiens comme Âryabhata ou Bhāskara II au XII^e ont développé des modèles héliocentriques de l'Univers.

Dans son ouvrage Aryabhatiya, Âryabhata propose au V^e siècle un modèle où la Terre tourne autour de son axe et autour d'un Soleil stationnaire. Il découvre également que la Lune et les planètes réfléchissent la lumière du Soleil, que leur orbite autour du Soleil est elliptique, ce qui lui permet de prévoir avec précision les éclipses de Soleil et de Lune.

Au XII^e Bhāskara II publie Siddhanta-Shiromani, un traité d'astronomie dans lequel il approfondit les travaux de Âryabhata. Il y mentionne notamment la loi de la gravité. Il découvre également que la vitesse de révolution des planètes n'est pas uniforme.

Les travaux d'Âryabhata ont été traduits en arabe au VIII^e siècle et en latin au XIII^e, il n'est donc pas exclu que ces travaux aient influencé Copernic.

Moyen Âge européen

Au XIV^e siècle, des auteurs comme Jean Buridan ou Nicole Oresme ont abordé la question de la possibilité du mouvement de rotation diurne de la Terre.

Un siècle plus tard, Nicolas de Cues réexamine ces travaux et postule, en se basant sur des arguments théologiques, que la taille de l'Univers n'est pas finie, et que la Terre est un astre en mouvement, de même nature que ceux que l'on voit dans le ciel.

Dans son Codex Leicester paru en 1510, Léonard de Vinci découvre que la lumière cendrée de la Lune est due à la réverbération de la Terre. Il émet l'hypothèse que la Terre est un astre de même nature que la Lune.