HALLEY Edmund (1654-1724)

Né à Londres, une mission astronomique au Saint Hélène en 1677 le fit nommer membre de Royal Society à 22 ans. Il observe la constance de la température d’ébullition de l’eau et l’utilisation de ce point fixe pour comparer les dilatations de l’eau et du mercure, il établit la formule des miroirs et des lentilles (1693)…

La prédictibilité temporelle et spatiale des éclipses de soleil

Halley fut le premier astronome à calculer la zone de visibilité d’une éclipse totale de soleil. Ses calculs pour l’éclipse du 22 avril 1715, visible en Angleterre étaient justes avec une précision à 30 km près. Pour se rendre compte de cette avancée dans la prédictibilité des éclipses, il faut comprendre que même si les mésopotamiens (700 av. J.-C.) et les Mayas indépendamment (500 ap. J.-C.) savaient prévoir le retour des éclipses à partir du cycle des éclipses (périodicité de 54 ans) reconnu sur plusieurs siècles d’observation, cela ne leur permettait pas d’affirmer avec certitude qu’elle serait visible d’un lieu donné sur Terre. Ces anciennes civilisations[1] savaient donc prévoir le retour des éclipses d’un point de vue temporel, mais pas d’un point de vue spatial. Cette lacune concerne la connaissance ou pas de l’inclinaison de l’orbite de la Lune par rapport à l’orbite de la Terre. De sorte que les alignements parfaits de la Lune, de la Terre et du Soleil sont relativement rares. De plus l’orbite de la Lune est instable car elle oscille sur son écliptique autour d’une position d’équilibre comme un cerceau sur le point de tomber à plat sur le sol. Ces deux facteurs font que les conditions d’alignement se reproduisent tous les 346,6 jours : c’est l’année écliptique. Mais cela ne suffit pas pour prévoir un éclipse puisque l’intervalle entre deux pleine lune est de 29,53 jours ; or, 346,6 jours n’est pas un multiple entier de 29,6 jours. Le multiple entier est de 19 années écliptique ou 223 mois synodiques soit un peu plus de 18 ans (6585,32 jours) : cet intervalle de temps se nomme « saros ».

On s’aperçoit du problème puisque le nombre 6585,32 (jours) contient une partie décimale « 0,32 » qui représente 0,32 tour de Terre en plus des 6585 tours. Si une éclipse se produit dans une ville, elle ne se reproduira pas dans cette même ville 18 ans plus tard puisque la Terre a fait un tiers de tour en plus, l’éclipse est donc visible sur un autre continent ! Pour que cette éclipse se reproduise dans la même ville, il faut donc attendre 54 ans (18×3) puisque la Terre aura effectuée un nombre entier de tours (19.755,96). L’écart de 0,04 n’affecte pas trop la visibilité de l’éclipse en un lieu donné.

Les anciennes civilisations connaissaient donc ce cycle de 54 ans par observations successives, mais E. Halley est le premier à « mettre en équation » les mouvements orbitaux complexes qui équilibrent le système Terre-Lune pour prévoir la projection du cône d’ombre en lieu donné au cour d’une éclipse de Soleil.

La comète de Halley

Dans les sciences de l’observation céleste, la comète de Halley est la plus célèbre de toutes car elle permit de valider la théorie de Newton sur la gravitation universelle. En 1705, Halley se rendit compte que les trois comètes brillantes qu’avaient traversées le système solaire intérieur de 1531, 1607 et 1682 n’étaient en fait que différents passages de la même comète voyageant sur une orbite très excentrique suivant une période de 76 ans. La victoire posthume de Halley réside dans la prédiction de retour de la comète pour 1758 à partir des équations de Newton. Mais la précision de la gravitation universelle s’exprime dans la prise en compte de l’influence de Jupiter sur l’orbite de la comète soit une différence de quelques semaines sur la date de retour. Et cette perturbation eu exactement lieu comme l’avait prédit Halley.

La plus ancienne mention connue de l’observation de la comète de Halley remonte à l’an 611 av. J.-C (en Chine, dans le Commentaire de Zuo). A l’occasion du passage de la comète de Halley en 1455, la sagesse chrétienne française était tellement soumise à la superstition et à l’ignorance que l’apparition de la comète était terrifiante ; Pour conjurer le sort, le Pape Calixte III est intervenu pour « l’exorciser et la chasser du firmament ». A la suite de cet « acte divin », la comète effrayée s’enfuit dans les abîmes de l’espace et elle ne se hasarda pas à revenir avant 76 ans !

Au cours de l’été 2001, après mon service militaire, je prenais le temps d’observer le ciel nocturne. Un point lumineux (caractéristique) attirait mon attention un soir. Je j’ai suivi pendant trois ou quatre nuits pour constater un mouvement relatif aux étoiles qui montrait clairement qu’il s’agissait d’une comète. J’ai également le souvenir plus lointain d’avoir observer, avec mon père, la comète de Halley en 1986 au cœur des Pyrénées.

Quelques ordres de grandeur permettent de se rendre compte de la taille d’une comète. Nous savons que le diamètre de la Terre est de 12.000 km (environ) et que la circonférence à l’équateur est de 40.000 km. Une comète est beaucoup plus grosse, c’est une « boule de glace sale qui fond au soleil ».

Le diamètre de la tête de la comète est de 100.000 km ;

La longueur de la queue est de 10.000.000 km et plus ;

 

[1] Les mésopotamiens et les Mayas n’avait pas connaissance (à priori) de la notion d’orbite qui permet de visualiser/comprendre la rotation d’un corps par rapport à un autre plus massif.

Auteur de l’article : Patrice PORTEMANN