Les passages de Mercure (1/2) : De Kepler à Gassendi

Le 9 mai, la planète Mercure va traverser le disque solaire d’est en ouest en environ sept heures et demi, et sera visible sous forme d’une minuscule tache noire – un phénomène astronomique appelé transit. Il va de soi que, pour qu’une planète transite sur le disque solaire, elle doit passer entre la Terre et le Soleil. Seules Mercure et Vénus peuvent donc être observées de la Terre lors de leur transit. Il y a en moyenne 13 passages de Mercure et deux passages de Vénus par siècle.

Mercure apparaît tout en bas du disque solaire sur cette image du transit du 7 mai 2003 (à ne pas confondre donc avec la tache solaire proche du centre, de taille apparente beaucoup plus grande).
Mercure apparaît tout en bas du disque solaire sur cette image du transit du 7 mai 2003 (à ne pas confondre donc avec la tache solaire proche du centre, de taille apparente beaucoup plus grande).

Tous les passages de Mercure se produisent aux mois de mai et novembre, aux alentours respectivement du 7 et du 9 du mois, le phénomène se répétant à des intervalles de 13 ou 33 ans en mai, ou tous les 7, 13 ou 33 ans en novembre. C’est donc une observation relativement rare, ce qui explique son intérêt pour les astronomes. Le transit de Mercure du 9 mai 2016 sera le premier depuis le précédent, en novembre 2006, et avant le prochain qui aura lieu en novembre 2019.

Comme le montre la carte de visibilité ci-dessous, il sera observable (moyennant un ciel dégagé !) depuis l’Europe, l’Afrique, les Amériques et une partie de l’Asie.

Transit Mercure 2016

Nombre d’excellents blogs, comme ceux de Futura Sciences ou celui de Guillaume Cannat intitulé Autour du Ciel, consacreront ou ont déjà consacré des billets détaillés à cet événement astronomique pas si fréquent. Mon présent billet ne sera donc pas consacré à l’actualité du transit mercurien, mais à sa très intéressante histoire.

De Kepler à Gassendi

La prévision des passages de Mercure et de Vénus devant le Soleil nécessite une bonne connaissance des mouvements orbitaux des planètes intérieures. Les tables dont disposaient les astronomes au début du XVIIe siècle n’étaient que peu fiables, qu’il s’agisse des classiques Tables Alphonsines fondées sur le système de Ptolémée, ou des plus récentes Tables Pruténiques fondées sur le système de Copernic. Lorsque Gaultier de la Valette (1564 – 1617), vicaire général d’Aix et excellent astronome amateur qui, en 24 novembre 1610 et en compagnie de Nicolas Fabri de Peiresc avait été le premier en France à observer à la lunette les quatre satellites de Jupiter, essaye de calculer le moment d’une conjonction du Soleil avec Mercure en mai 1631, il se retrouve presque au désespoir. Le 12 avril 1631 il écrit à Peiresc « L’on ne peut deviner quelles tables seront plus véritables. Je ne manquerai pourtant, durant ces trois ou quatre jours, faire tout mon possible si nous pouvons voir cette belle observation, qui nous découvrirait de belles choses en la nature, nous assurerait du mouvement de ladite planète, de sa distance au soleil, de la grandeur de son orbe, de sa révolution et de son cours suivant l’opinion de Copernic, et nous faisait encore voir de quelles tables les Astronomes ou Astrologues se doivent plus assurément servir : des Pruténiques, Daviques, Rudolphines ou Alphonsines ».

Gaultier aurait dû faire davantage confiance au génie de Johannes Kepler (1571-1630) et à ses Tables Rudolphines de 1627, nommées ainsi par Kepler en hommage à son ancien protecteur, l’empereur d’Allemagne Rodolphe II de Habsbourg. Je rappelle que j’ai consacré deux romans historiques à la vie tourmentée et à l’œuvre incroyablement prolifique de Johannes Kepler : La discorde céleste et L’œil de Galilée.

couvDiscorde GalileeOeil

Johannes Kepler. Admonitio ad astronomos (Frankfurt am Main, 1630)En 1629, Kepler envoie en effet une missive au monde astronomique intitulée Admonitio ad astronomos (Avertissement aux astronomes), sur le fait que le 7 novembre 1631 Mercure ferait un passage sur le Soleil qui serait visible en Europe, et que le 6 décembre 1631 Vénus ferait ferait la même chose mais cette fois visible uniquement des Amériques. Kepler est convaincu que ces deux transits seront des événements spectaculaires, mais il n’aura pas l’occasion de vérifier ses prédictions : il décède en 1630. Après sa mort, son gendre Jacob Bartsch fait réimprimer la plaquette en tiré-à-part – Johannis Kepleri… admonitio ad astronomos, rerumque cœlestium studiosus, de raris mirisque anni 1631 phœnomenis, Vëneris puta et mercurii in solem incursa: excerpta ex ephemeri-de anni 1631, & certo authoris consilio huic prœmissa, iterumque édita a Jacobo Bartschio (I Frankfurt, 1630). (De Jean Kepler, observateur des réalités célestes ; quelques remarques à l’intention des astronomes concernant les phénomènes rares et étonnants constatés durant l’année 1631 au sujet du passage de Venus et Mercure sur le soleil. Extrait des éphémérides de l’année 1631 soumis à l’avis autorisé de l’auteur et édité de nouveau par Jacques Bartsch. Francfort, 1630).

PierreGassendi
Gassendi fut le type même de l’humaniste polyvalent, à la fois astronome, mathématicien, philosophe, théologien et biographe.

Grâce à cette plaquette, le transit de Mercure du 7 novembre 1631 va être le premier à être observé consciencieusement en Europe. Des astronomes de renommée ont en effet lu la missive. Parmi eux, Pierre Gassendi (Digne, 1592 – Paris, 1655). Ce dernier fait ses préparatifs depuis Paris. Avec son grand ami Peiresc, qui lui vit à Aix-en-en Provence, ils avertissent tout leur réseau d’astronomes amateurs. Comme Peiresc n’a pas lu l’Admonitio de Kepler, le 9 juillet 1631 Gassendi lui écrit une longue lettre d’informations et d’instructions. Gassendi est à Paris et ne s’attend pas à voir grand chose sous une latitude si au nord en une telle saison. Il compte plutôt sur Peiresc et Gaultier sous les beaux cieux de Provence.

« Certainement quiconque aura le bien de faire cette observation donnera grand sujet à la postérité de parler de lui. Il n’arrivera pas que d’ici à à six-vingt ans on en fasse une pareille. Or entre ici et ce temps-là on aura bien eu le loisir de débattre sur la perche du diamètre de ces planètes par rapport à celui du soleil, et il n’y a que les observations de cette nature qui nous en puissent éclaircir. »

Pour observer le passage, explique Gassendi, il faut procéder comme si l’on observe une éclipse, projetant une image du Soleil à travers une lunette sur un papier blanc. Autour de l’image du Soleil, il faut marquer un cercle et sur ce cercle pointer avec un compas l’ombre de la planète. « Si l’on peut encore remarquer l’endroit où ces ombres couperont le diamètre du même cercle, pour pouvoir déterminer leur latitude septentrionale et méridionale, ce sera encore un grand point, et en tout il faudra avoir en même temps une personne qui suive la hauteur du soleil avec un quart de cercle ou un grand astrolabe, pour avoir le moyen grâce auquel on verra entrer ou sortir, passer au milieu, ou passer sur des autres points les susdites ombres ».

Novembre arrive, et la période où Mercure doit traverser le disque solaire. Gaultier de la Valette, toujours doutant de la date et de l’heure de l’événement déductible de tables différentes, observe du 3 au 8 novembre quand le ciel n’est pas couvert, sans succès. Le 14 novembre il écrit à Peiresc que « de Mercure je suis bien assuré que qui que ce soit en Europe n’aura rien observé entre le 4 et le 8 de ce mois ». Peiresc a le même manque de fortune, et dans les jours qui suivent ils ne récoltent que des résultats négatifs de leurs collaborateurs à Grenoble, Arles et ailleurs. Ironie du sort, c’est Gassendi à Paris qui, seul en France, peut faire l’observation.

Pour ce faire il s’est donné beaucoup de mal. Il a installé sa lunette pour observer les éclipses en projection, et le 5 novembre, avec La Mothe de Vayer comme assistant, il commence sa veille. Le 5 il contemple sous une pluie incessante, et le 6 il ne voit le Soleil que brièvement à travers le brouillard. Mais le 7, par périodes, le Soleil apparaît clairement, et Mercure est bien sur sa surface même si Gassendi a des difficultés à le reconnaître. Au début il prend le minuscule point sombre pour une tache sur le Soleil. En effet il pense que le diamètre de Mercure doit représenter au minimum 1/15ème de la taille du disque solaire. Or, la tache qu’il observe est seulement d’1/90ème. Mais la vitesse avec laquelle la tache progresse sur la surface le convainc bientôt qu’il s’agit vraiment de la planète. Il frappe sur le plancher mais son assistant, après deux jours de temps couvert où le soleil avait obstinément refusé de se montrer, a quitté son poste, découragé. A son retour, il ne leur reste que le temps d’effecteur une seule mesure de la position du Soleil.

Gassendi raconte le déroulement des événements dans une longue lettre qu’il écrit à son ami Schikhard : « Le 7, dès l’aurore, le temps fut changeant, mais plutôt nuageux. Un peu avant 8 heures, je vis le soleil dans une éclaircie mais son image, projetée sur l’écran, était trouble… Mais vers 9 heures, le soleil brillant un peu et se projetant en cercle, je vis quelque chose de noir. Cette chose était située un peu à l’Orient du plan vertical du diamètre, à peu près à égale distance entre le diamètre et le quart de cercle inférieur. Cependant, j’ai mal noté la position de cette tache noire. En vérité, j’étais loin de supposer que Mercure projetât une ombre si petite. Cette tache noire était de si petite dimension qu’elle paraissait à peine supérieure à la moitié de l’une des divisions que j’avais faite sur le diamètre (15″). Je croyais plutôt que c’était une tache solaire… Quand, vers 10 heures, le soleil réapparut, je plaçai le diamètre de l’écran sur la tache que j’avais découverte pour trouver sa distance au centre, espérant que si Mercure passait, je pourrais ainsi la comparer fréquemment avec lui… Je trouvai que la distance cherchée était de 16 divisions du diamètre (8′). Après un court intervalle, projetant pour la seconde fois le soleil, je plaçai le diamètre de l’écran dans la même position qu’avant et trouvai que la distance au centre avait augmenté de 4 divisions. Alors troublé, j’ai pensé que ce n’était pas une tache ordinaire, dont le déplacement aurait été moins sensible. En vérité, j’étais anxieux, mais je croyais difficilement que c’était Mercure, tellement j’étais surpris de ne pas le voir plus grand. Je me demandais si, quand j’estimai pour la première fois sa distance, je n’avais pas commis un erreur. Mais quand le soleil brilla de nouveau, je trouvai la distance précédente plus grande de 2 divisions (en effet, elle était déjà de 22 divisions). Enfin, ces heureux présages me persuadèrent que c’était Mercure. C’est pourquoi je me mis à taper du pied en constatant que le mouvement de la planète variait avec le temps, mais je ne connaissais pas la loi de ce mouvement. Je poussais des cris et, fort heureusement, les fis cesser assez longtemps avant la fin, en me promettant de ne plus en pousser jusqu’à la sortie de la planète. Je comparai aussi souvent que possible le milieu de Mercure aux divisions faites sur le diamètre de l’écran. Celui-ci ayant la même grandeur que le soleil, j’avais une commune mesure entre Mercure et le diamètre solaire. D’ailleurs, comme Mercure était très petit, son diamètre put à peine excéder la moitié d’une division, c’est-à-dire 20″… En admettant que la densité de l’air l’ait diminué, il fut égal aux 3/4 d’une division (22″)… Si j’ai noté quelque chose d’intéressant, c’est le temps où le milieu de Mercure sortit du limbe du soleil. En effet, c’est au moment de la sortie que le soleil fut surtout brillant, et moi attentif… Mercure est sorti du limbe du soleil le 7 novembre à 10h20 du matin. »

Gassendi connaît l’importance de cette observation. Dans une autre lettre au même Schikhard, Gassendi écrit fièrement « Le rusé Mercure voulait passer sans être aperçu, il était entré plus tôt qu’on ne s’y attendait, mais il n’a pu s’échapper sans être découvert, je l’ai trouvé et je l’ai vu ; ce qui n’était arrivé à personne avant moi, le 7 novembre 1631, le matin ». Le 2 février 1632, il écrit à Peiresc que « je ne rapporte pas à un petit bonheur d’avoir fait cette observation de Mercure devant le soleil; elle est très importante tant pour être la première qui a été faite de cette façon, que pour devoir servir à ceux qui viendront après nous soit pour déterminer la grandeur et l’éloignement, soit pour régler les mouvements de cette planète ».

Au printemps de la même année, Gassendi rassemble ses écrits sur le transit de Mercure et les publie dans un ouvrage intitulé Mercurius in sole visus.

Gassendi_mercurius Gassendi_mercurio

L’observation par Gassendi du transit de Mercure n’a pas simplement permis quelques corrections à la connaissance des mouvements de la planète, elle l’aidera à renforcer l’autorité des Tables Rudolphines et, plus généralement, confirmera l’efficacité des méthodes de la nouvelle astronomie. Elle obligera également les astronomes à réexaminer toute la question des diamètres stellaires et planétaires, et donc leur distance par rapport à la Terre et au Soleil.

Suite à lire ici : de Halley à aujourd’hui

 

 

5 réflexions sur “ Les passages de Mercure (1/2) : De Kepler à Gassendi ”

  1. Merci M.Luminet. L’Histoire est éclairante: le travail de recherche, l’incroyable ténacité dans la précision, la subordination aux faits, c’est un enseignement universel.
    On voit presque Mercure passer devant le soleil. Mais l’idée de projeter l’image date de quand ? Ce serait alors une étape primaire très ancienne de la photographie (chambre noire) !

    1. On attribue l’invention de la méthode, qui est en effet celle de la camera oscura, à Ibn al-Haytham (965-1039), plus connu en Occident sous le nom de Alhazen, savant arabe et père de l’optique moderne.

  2. Bonjour Monsieur Luminet,
    J’ai appris incidemment que le transit de Mercure de 1631 avait également été observé par Remus Quietanus à Rouffach. Habitant à quelques kilomètres de là, j’ai entrepris de rédiger un article consacré à notre gloire locale. Sa correspondance avec Kepler fournit beaucoup de données.
    Aux archives de Rouffach, on a quelques éléments concernant le médecin, mais de l’astronome, on a tout oublié.
    Accepteriez-vous de jeter un œil critique sur mon travail quand il sera avancé ?

    1. Oui, avec plaisir. En fait le transit de 1631 a fait l’objet de 4 observations en Europe, plus ou moins documentées. Votre étude sera précieuse.

      1. Merci beaucoup,
        Je viens de voir votre réponse.
        Il s’agirait d’un document Word d’une dizaine de pages. Je veux bien vous l’adresser si nous pouvions prendre contract par mail.
        Mon adresse est jacques.mertzeisen(arobase)wanadoo.fr

        Remus Quietanus, médecin personnel de Leopold V, a échangé quelques lettres avec Kepler , mais aussi avec Galilée. J’ai retrouvé quelques publications
        On est en plein dans la période féconde à laquelle vous nous avez intéressé dans « l’Œil de Galilée ».

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