Edmond Halley
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Edmond (ou Edmund) Halley (29 octobre 1656, Haggerston, borough de Hackney à Londres - 14 janvier 1742, Greenwich)[1] est un astronome et ingénieur britannique.
Ingénieur et scientifique pluridisciplaire, il est surtout connu pour avoir le premier déterminé la périodicité de la comète de 1682, qu'il fixa par calcul à 76 ans environ. Lors du retour de cette comète en 1758, elle fut baptisée de son nom. C'est l'une des rares comètes qui portent un autre nom que celui de leur découvreur.
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[modifier] Biographie
[modifier] Enfance
La date de sa naissance est incertaine : Halley croyait pour sa part qu’il s’agissait du 29 octobre 1656. Il naquit dans le village de Hackney, petit village des environs de Londres, aujourd’hui absorbé par la capitale. De sa mère nous ne connaissons que le nom, Anne Halley, née Robinson. Son père se prénommait également Edmond, et c’était un riche savonnier et marchand de sels qui avait bâtit sa fortune sur les récentes horreurs de la peste bubonique, qui avait donné aux londoniens le goût de l’hygiène corporelle. Cet homme n’eut jamais peur de consacrer tout l’argent nécessaire à l’éducation de son fils, qui se révéla très tôt un garçon curieux et plein d’intérêt pour la science.
De son enfance, on ne sait que peu de choses, hormis ce qu’Halley lui-même a bien voulu confesser : « Dès mes plus tendres années, je me suis adonné à l’étude de l’astronomie », écrit-il dans ses mémoires. « [Elle m’apportait] un plaisir si grand qu’il est impossible de l’expliquer à qui n’a pas fait cette expérience. ».
Sans en avoir aucune preuve indirecte, il est toutefois probable que Edmund Halley, à peine âgé de 10 ans, fut amené à s’intéresser à l’astronomie – et plus particulièrement aux comètes – suite à l’apparition spectaculaire dans le ciel londonien des deux grandes comètes de 1664 et 1665, que la superstition populaire rendit responsable, pour la première, de la grande peste de Londres, et pour la seconde, du grand incendie qui ravagea la capitale.
Quelques années plus tard, Edmund Halley, toujours grâce aux largesses et à l’encouragement de son père, entra à l’école Saint-Paul, une des meilleures de toute l’Angleterre, où le jeune homme se fit remarquer par ses brillantes aptitudes. En 1672, il entra au Queen’s College d’Oxford - où il se fera remarquer de la même façon -, mais où il a le malheur d’apprendre la mort de sa mère quelques mois plus tard, le 24 octobre 1672, peu avant son seizième anniversaire.
Le 10 mars 1675, Edmond Halley eut la hardiesse d’écrire à l’Astronomer Royal d’Angleterre, John Flamsteed, pour lui signaler des erreurs dans les tables officielles des positions de Jupiter et de Saturne. Impressionné par les capacités et surtout l’enthousiasme du jeune homme – dont les calculs se sont révélés justes, mais qui a su dans sa lettre montrer tout à la fois le respect dû à ses aînés et l’enthousiasme de sa jeunesse -, John Flamsteed l’aidera, l’année suivante, à publier, à l’âge de dix-neuf ans, son premier article scientifique dans les Philosophical Transactions, revue de la Royal Society de Londres, aujourd’hui encore première société savante du Royaume-Uni.
[modifier] Astronome, scientifique, ingénieur
Fort de la reconnaissance ainsi obtenue par la communauté scientifique, Halley décide de quitter Oxford sans passer son diplôme, et cela pour s’embarquer pour l’île Sainte-Hélène, afin d’y dresser la première carte du ciel austral. Il est soutenu dans cette expédition par la Royal Society, qui a réussi également à obtenir le soutien du roi Charles II. Son départ a lieu pour ses vingt-et-un ans, en novembre 1676. Il y restera dix-huit mois.
Durant ces longs mois d’observation, Halley non seulement rapportera en Angleterre la carte plus précise qui avait jamais été tracée du ciel austral, mais aussi plusieurs observations riches d’enseignements, dont notamment l’influence de la latitude sur la période des horloges à balancier (dû à une différence infime de force centrifuge au niveau de l’équateur), et un recensement de nébuleuses encore jamais observées par les européens. Après l'observation d'un transit de Mercure devant le Soleil, il publia un exposé sur la méthode à utiliser pour déterminer la distance Terre-Soleil lors d’un transit de Vénus, sans hélas avoir l’occasion d’y procéder de son vivant.
Marin hors pair, il étudia, lors de ses voyages à bord du Paramore, la circulation atmosphérique, les courants océaniques, et établit une carte détaillée de la déclinaison magnétique. Il conçut également la première carte météorologique, ancêtre de celle qui sont présentées chaque soir à la télévision. Passionné de la mer, il étudia les mœurs de beaucoup de créatures aquatiques, dont notamment la seiche et l’esturgeon. Il conçut même une méthode pour conserver vivant les carrelets, afin de les vendre en plein hiver.
Au contact de Isaac Newton, Halley se demanda si l’attraction d’une comète passant trop près de la Terre pourrait déplacer les océans jusqu’à inonder des régions continentales : par cette hypothèse, il fut également un des premiers à essayer d’expliquer rationnellement le déluge biblique. Il fut également le premier à s’interroger sur les conséquences d’une collision d’une comète avec la Terre.
Il tenta de mesurer la taille de l’atome, mais sans succès. Esprit curieux de tout, il étudia également l’histoire romaine et les mécanismes d’horlogerie. Enfin, et c'est sans doute ce pour quoi il était le plus connu de son vivant, il conçut et fabriqua la première cloche à plongeur. « Grâce à ce moyen, écrivit-il, j'ai laissé 3 hommes pendant une heure trois quarts sous dix brasses d’eau, sans le moindre inconvénient pour eux, et dans une liberté d’agir aussi parfaite que s’ils avaient été à l’air libre. ». Cette invention fonctionna si bien qu’il fonda une société de récupération des marchandises des navires naufragés.
De son propre aveu, Halley goûta assez régulièrement à l’opium, mais sans toutefois tomber dans une dépendance physique ou psychique.
[modifier] Edmund Halley et les comètes
[modifier] Les comètes à l'époque de Edmund Halley
Pythagore fut un des rares savants de son époque à émettre l’hypothèse que les comètes étaient non seulement de nature identique à celle des planètes (c’est-à-dire un corps céleste en mouvement), mais qu’elles avaient une orbite propre :
- « Quelques uns des Italiens appelés Pythagoriciens disent que la comète est l’une des planètes, mais qu’elle n’apparaît qu’à des intervalles très longs et ne se lève que très peu au-dessus de l’horizon. » (Aristote, météorologie, Livre I, chapitre VI)
Bien que cela ne soit pas clairement exprimé, cette opinion contient en germe l’idée de retour périodique des comètes, astres célestes par nature.
Aristote, pour sa part, voyait dans les comètes des phénomènes purement atmosphériques (« sublunaires »), parce que le ciel - constitué de la « sphère des étoiles fixes » - était déclaré comme « fixe et immuable » dans son système du monde. Cette conception aristotélicienne de l'univers perdura plusieurs siècles, jusqu’à ce que Tycho Brahé la remette en question lors de l’observation de la supernova de 1572 : de toute évidence, contrairement à l’affirmation d’Aristote et de l’Église, les cieux n’étaient pas immuables. Le coup fatal fut porté à cette conception du monde 5 ans plus tard, lors de l’apparition de la grande comète de 1577, qui demeura visible pendant de longs mois, permettant à Brahé d’échafauder avec ses collègues les hypothèses les plus diverses sur ces nouveaux corps célestes.
Toutefois, si l’Église se vit obligée de reconnaître la nature « planétaire » des comètes, leur raison d’être, elle, n’était pas remise en cause : les comètes étaient toujours considérées comme des signes divins, annonciateurs le plus souvent du courroux du Créateur. À ce titre, les comètes se devaient donc d’être des phénomènes imprévisibles, comme pouvait l’être tout message divin motivé en réponse à une quelconque action humaine.
À ce titre également, on considéra donc que, «par nature», l’orbite des comètes se devait d’être parabolique - hypothèse formulée par Johannes Hevelius dès le XVIIe siècle -, chaque comète n’effectuant qu’un seul et unique passage autour du Soleil. Cette théorie s’accommodait aux observations de l’époque : en effet, au voisinage du système solaire interne (donc du point de vue d’un observateur terrestre), il est très difficile de différencier une ellipse très allongée de l’extrémité d’une parabole. Or la précision des instruments de l’époque était insuffisante pour pouvoir différencier deux orbites si proches. L’orbite parabolique des comètes était donc la norme lorsque le jeune Edmund Halley commença à observer le ciel…
[modifier] Le défi du savant
La première observation « officielle » d’une comète par Halley est celle qu’il fit en 1680, sur un bateau qui traversait la Manche pour l’amener en France. C’est Jean-Dominique Cassini, découvreur de la division des anneaux de Saturne, qui l’accueillit chaleureusement à l’observatoire royal de Paris, et qui aiguillera le jeune homme sur l’hypothèse d’un retour périodique des comètes :
- « Monsieur Cassini m’a fait la faveur de me confier ses relevés de la comète alors que je me préparais à quitter la ville ; en plus des observations qu’il effectua à la date du 18 mars (1681), il m’a soumis une théorie sur son mouvement, à savoir que la comète est celle-là même qui apparut à Tycho en l’an 1577, que sa révolution décrit un grand cercle dans lequel est comprise la Terre. »
Cassini avait en effet remarqué que trois comètes venaient de la même partie du ciel avec des vitesse similaires : si la paternité de l’hypothèse d’un retour périodique des comètes revient à Cassini, c’est Halley qui prendra le sujet suffisamment à cœur pour tenter de la valider scientifiquement. Mais, bien que le sujet semble passionner le jeune homme, ce n’est que dix ans plus tard qu’il s’attellera à sa démonstration.
En 1682, il observe la comète peu spectaculaire qui devait plus tard porter son nom, mais n’en laisse que quelques notes dans son carnet d’observation. Sa rencontre avec Isaac Newton, en août 1684, semble ranimer l’ardeur scientifique de Halley, qui avait quelque peu sombré dans la routine après sa rencontre et son mariage avec Mary Tooke auprès de laquelle – tous les témoignages s’accordent sur ce point – il vivra une idylle sincère et passionnée pendant près de cinquante-cinq ans. Les deux savants se vouent une amitié profonde, et c’est ensemble qu’il vont nourrir leur passion pour les comètes. Ainsi, reprenant point à point les observations déjà faites, et s’appuyant sur les travaux de Newton sur la loi de gravitation, ils démontreront que les comètes devaient avoir les mêmes orbites que les planètes. Quand paraît l’œuvre majeure de Newton en 1687, Principia - sans doute l'une des œuvres scientifiques les plus remarquables du XVIIe siècle - Halley rédige en guise de préface un vibrant hommage au génie de Newton.
C’est donc à l’âge de 39 ans que Halley s’attaqua au problème qui plus tard allait lui assurer son plus grand titre de gloire. Pour cela, il entreprit de recenser tous les passages cométaires d’un passé récent et lointain. Il fut en cela aidé par la chance, son siècle se trouvant par un caprice de la nature plus fourni en comètes que les siècles précédents. Son enquête le fit remonter jusqu’aux témoignages de Pline l'Ancien ou de Sénèque. Il recalcula les orbites de 24 comètes ayant effectué un passage au périhélie entre 1337 et 1698. Ce fut un travail de titan, méticuleux et de longue haleine. Il parvint au bout de plusieurs années à isoler trois passages ayant eu lieu en 1531, 1607 et 1682.
| Longitude du périhélie | Inclinaison de l'orbite | Distance du soleil au périhélie (UA) | |
|---|---|---|---|
| 1531 | 301°39' | 17°56' | 0,587 |
| 1607 | 302°16' | 17°2 | 0,5868 |
| 1682 | 302°53' | 17°56' | 0,583 |
Bien que la correspondance semblait parfaite entre ces données, Halley s’inquiétait des légères différences, qui ne pouvaient s’expliquer uniquement par des imprécisions de mesure. De plus, l’intervalle variait de plus d’une année. Halley formula l’hypothèse qu’une force quelconque, encore inexpliquée, était responsable de tels écarts, mais ne pouvait s’en persuader, faute d’explication scientifique rigoureuse. S’en ouvrant à Newton, celui-ci lui suggéra de calculer les éventuelles perturbations gravitationnelles entre sa comète et d’autres comètes. Quelques calculs lui montrèrent la fausseté de cette hypothèse, mais celle-ci suffit à lui échauffer suffisamment l’esprit pour qu’il entreprit de calculer les perturbations provoquées par Jupiter et par Saturne (alors dernière planète connue du système solaire). Les calculs montrèrent alors une corrélation presque parfaite entre sa théorie et les passages observés.
Fort de ces résultats, il publia en 1705 les résultats de son travail dans un ouvrage intitulé Synopsis de l’astronomie des comètes, et dans lequel il faisait la prophétie – entièrement scientifique – du retour de sa comète pour Noël 1758. Halley savait ainsi, en rédigeant cette étude, qu'il ne verrait jamais de son vivant la confirmation de ces calculs, le prochain passage devant se réaliser l'année de ses 102 ans.
Il mourut le 14 janvier 1742, après avoir vu mourir sa femme 4 ans plus tôt, et son fils dans la même année.
[modifier] Triomphe posthume
Quand Halley avait prédit le retour de la comète pour 1758, sa prophétie ne souleva guère l’enthousiasme : en effet, celle-ci se situait plus d’un demi-siècle dans l’avenir. Et quand Halley mourut en 1742, les notices nécrologiques insistèrent longuement sur ses expéditions maritimes, ses découvertes et sur la cloche à plongeurs dont il était l’inventeur, et passèrent sous silence sa prévision cométaire, qui tomba dans l’oubli.
Toutefois, en 1757, un mathématicien français, Alexis Clairaut, prit la décision de reprendre les calculs de Halley afin, en améliorant la précision des calculs, de prédire plus finement la date de retour de la comète. Les délais étaient courts, les calculs devant être refaits avant la réapparition de celle-ci, afin de couper court à toute accusation de tromperie. Les calculs d’interaction gravitationnelle de la comète avec la Terre, Jupiter et Saturne étaient colossaux pour le faible délai dont il disposait, un peu plus d’un an. Il fit donc appel à Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande, et à une troisième personne dont l’histoire méconnaît le nom, alors qu’elle mena à bien la majeure partie de l’entreprise : la mathématicienne Nicole-Reine Etable de la Brière Lepaute. En effet, les préjugés de l’époque firent qu’une femme, même de bonne naissance, de parfaite éducation, de grande rigueur scientifique, n’eût jamais droit à la considération qu’un homme aurait pu tirer des mêmes talents. L’escamotage historique du nom de Madame Lepaute est aussi principalement dû à Clairaut, qui supprima toute mention de son nom afin de « plaire à une femme jalouse du mérite de Madame Lepaute, prétentieuse mais dépourvue de quelque connaissance que ce fût. Elle parvint à faire commettre cette injustice par un homme de science judicieux mais faible, qu’elle avait subjugué », selon le témoignage de Lalande.
Après des mois de calculs, l’équipe des trois astronomes "officiels" annonça en novembre 1758 que la comète effectuerait son passage au périhélie le 13 avril 1759. La communauté astronomique mondiale – mettant en doute pour une partie d’entre elle la prédiction de Halley, ne voyant toujours rien venir pour la Noël 1758 – se remit donc à fiévreusement scruter le ciel. Quelques semaines plus tard, la comète apparut à l’endroit exact où l’avait prédit Halley, et atteignit son périhélie le 13 mars 1759, exactement un mois avant la date fixée par Lepaute, Lalande et Clairaut.
[modifier] Divers
- L'astéroïde (2688) Halley a été nommé en son honneur.
- L'astéroïde (7720) Lepaute honore la mémoire de Madame Lepaute.
- L'astéroïde (9592) Clairaut a été baptisé en son honneur.
[modifier] A lire...
- Mémoire d'une comète, Plon, 1985, ISBN 2259014038, par Albert Ducrocq
- Comète, 1985, par Carl Sagan, en collaboration avec Ann Druyan
[modifier] Liens externes
[modifier] Notes
- ↑ Ces dates correspondent au calendrier julien, utilisé en Grande-Bretagne jusqu'en 1752, qui vit aussi le changement de début d'année du 25 mars au 1er janvier. Dans le calendrier grégorien, ces dates correspondent au 8 novembre 1656 et au 25 janvier 1743. (voir Michel Toulmonde, Les dates de Newton dans l'Astronomie, Février 2007).
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