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Transit de Mercure : l’histoire méconnue de Remus Quietanus

Le 11 novembre 2019, Mercure va passer une nouvelle fois devant le disque solaire. On pourra observer en France le début du passage, puis le maximum (minimum de distance entre le centre de Mercure et le centre du Soleil), mais la suite du passage et sa fin ne seront pas observables car le Soleil sera couché. L’observation d’un tel passage, appelé plus précisément transit, n’est pas difficile mais est relativement rare, se répétant à des intervalles de 13 ou 33 ans en mai ou tous les 7, 13 ou 33 ans en novembre. Le transit de Mercure constitue donc une aubaine pour les milliers d’astronomes amateurs intéressés par les phénomènes célestes.

Lors du précédent transit qui s’est déroulé le 9 mai 2016, j’avais rédigé sur ce même blog deux billets assez détaillés sur le phénomène et l’historique de ses observations. Je vous invite à prendre le temps de relire ces billets ici et si vous voulez  mieux suivre celui de ce jour. Je ne vais en effet pas répéter les choses déjà dites et écrites, mais au contraire compléter la partie historique avec un étonnant personnage nommé Remus Quietanus.

Dans le premier billet de 2016, je décrivais en détail comment le transit de Mercure du 7 novembre 1631, prédit peu avant sa mort par le génial Johann Kepler dans son « Admonitio ad Astronomos » de 1629, avait été observé et soigneusement décrit pour la première fois par Gassendi, à Paris.  Je savais que le transit avait également été observé par le jésuite Jean-Baptiste Cysat  à Innsbruck et par un anonyme à  Ingolstadt. En revanche j’ignorais complètement, à l’instar des autres historiens de l’astronomie, l’existence d’une quatrième observation effectuée dans la ville alsacienne de Rouffach et assortie d’un compte-rendu précis. De fait c’est un lecteur de mon blog, Jacques Mertzeisen, qui a attiré mon attention sur ce fait en m’écrivant ce commentaire : « 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 ?« 

J’ai répondu avec enthousiasme à cette proposition, et en 2017 j’ai pu collaborer avec cet ancien professeur de mathématiques passionné par l’astronomie et son histoire, pour rédiger en anglais un « Homage to Quietanus« , article publié dans la revue internationale Inference.

Jacques a poursuivi ses travaux sur la vie et l’œuvre de ce personnage oublié de l’histoire de l’astronomie – qui a tout de même entretenu une correspondance suivie avec Kepler, Galilée et autres astronomes réputés  de son temps -, et il a récemment rédigé la page de Wikipedia consacrée à notre « héros ». Surtout, Jacques Mertzeisen vient de publier dans le numéro d’octobre 2019 de la revue L’Astronomie, éditée par la Société Astronomique de France, un formidable article intitulé « Johannes Remus Quietanus, médecin et astronome ». Avec sa permission, je reprends dans ce billet nombre d’éléments d’histoire qu’il a retrouvés.

Voici la traduction française du  compte-rendu par Remus Quietanus de l’observation du transit de Mercure du 7 novembre 1631,  extrait du Liber Duodecimus de Historia Coelestis accessible en ligne à ETH-Zürich, pages 954 & 955. Il s’agit d’une lettre  en latin adressée à Léopold V de Habsbourg , archiduc d’Autriche-Tyrol.

Lettre de Quietanus adressée à l’Archiduc Léopold

« Le 7 novembre à 9h 42’ 30’’du matin, j’ai aperçu subitement une petite tache à peine le tiers d’un scrupule [pièce de monnaie romaine] au –delà du centre du Soleil, de couleur presque noire d’acier, très différente des autres taches. Son diamètre était d’environ 18’’ et déjà à 11 heures AM, elle avait dépassé le quart depuis l’observation précédente de Mercure. Par le calcul j’ai donc déduit que le début de son incursion a eu lieu à Rouffach la nuit à 5h35 ¾ après minuit à la latitude 0°0’0’’ [???], le milieu de la rencontre à 8h 10’AM et donc que Kepler se trompait de 4h48’, lui qui posait le milieu de la conjonction pour 12h 58’ à Rouffach.
J’ai donc corrigé les calculs de Mercure et aussi de Vénus comme mes tables des mouvements célestes l’attesteront car il faut ajouter quelque chose aux mouvements moyens de Mercure, et retrancher quelque chose à son excentricité dans les Rudolphines.
Dès lors, mon opinion au sujet des diamètres des corps célestes est confortée, à savoir celui de Saturne est presque 10 fois celui de la Terre, 100 fois en superficie (du disque) et 1000 fois en volume. Pour Jupiter, c’est 5 fois, 25 fois et 125 fois en volume, pour Mars 1,5 etc. quant à Vénus et Mercure, ils n’égalent pas le volume de la Terre, car Vénus est à peine le tiers et Mercure le douzième. Le Soleil, lui, occupe 60 diamètres terrestres, son disque 3600 et son volume 21600 (le volume de la Terre), de sorte que l’espace occupé par le Soleil égale précisément toute la sphère de la course de la Lune autour de la Terre, ce qui chez Ptolémée n’était que de 166 fois.
La proportion des sphères est donc exactement la même, pour moi (aussi), que celle des diamètres des globes planétaires si quelqu’un les voyait toutes alignées à partir du centre du Soleil, il les verrait toutes sous le même angle, à savoir 30 minutes. »

Remus ajoute ensuite : « Kepler considère le diamètre de l’orbite lunaire comme moyenne proportionnelle entre le Soleil et la Lune, c’est-à-dire le diamètre de la Terre est au diamètre de l’orbite lunaire ce que le diamètre de l’orbite lunaire est au diamètre de l’orbite de la Terre.  Moi, je dirais plutôt : le diamètre de la Lune est au diamètre de l’orbite lunaire ce que le diamètre de l’orbite lunaire est au diamètre de l’orbite terrestre. »

La page 955 du Liber Duodecimus de Historia Coelestis mentionne en détail l’observation anonyme du transit de 1631 effectuée à Ingolstadt, assortie d’un diagramme.
Monnaie à l’effigie de Léopold V, protecteur de Quietanus

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Les passages de Mercure (2/2) : de Halley à aujourd’hui

Suite du billet précédent Les passages de Mercure (1/2) : de Kepler à Gassendi et fin

Après la première observation du transit de Mercure du 7 novembre 1631 par Pierre Gassendi, les passages suivants vont susciter un intérêt astronomique de plus en plus grand. Celui du 9 novembre 1644 est toutefois invisible en Europe. Idem pour celui du 3 novembre 1651, mais il est observé par Jeremy Shakerley à Surat (Inde). Le passage du 3 mai 1661 est observé par le célèbre Hevelius à Dantzig (Gdansk), en Pologne. Celui du 4 novembre 1664 n’est pas documenté, et celui du 7 novembre 1674 est invisible en Europe.

N’arrêtez pas votre lecture à cette fastidieuse énumération : le cours de l’histoire de l’astronomie va changer avec le transit de Mercure du 7 novembre 1677 ! Voici pourquoi.

La distance Terre-Soleil par la méthode des transits

La troisième loi du mouvement planétaire formulée par Kepler en 1618, qui donne une relation entre la période de révolution d’une planète et le demi-grand axe de son orbite, permet de connaître la taille du système solaire à un facteur d’échelle près. La connaissance d’une seule distance entre planètes ou entre une planète et le Soleil suffit donc pour calculer toutes les autres.

La parallaxe solaire est l’angle sous lequel on voit le rayon de la Terre depuis le Soleil. La connaissance de la parallaxe est donc équivalente à la connaissance de la distance Terre-Soleil.

parallaxe-solaireLe problème pratique est que l’angle est si petit qu’il est extrêmement difficile à mesurer (on sait aujourd’hui qu’il est égal à 8,794 secondes d’arc, soit 1/200 le diamètre apparent de la Lune). Les mesures et calculs effectués depuis l’Antiquité surestimaient considérablement cet angle, donc sous-estimaient la valeur réelle de la distance Terre-Soleil.

Cette pièce de 50 pence célèbre le voyage de Halley à Sainte-Hélène en 1576 et montre le passage d'une comète qui le rendra mondialement célèbre.
Cette pièce de 50 pence célèbre le voyage de Halley à Sainte-Hélène en 1676 et montre le passage de la comète de 1682 à qui il donnera son nom et qui le rendra mondialement célèbre.

Or, en 1677, sur l’île de Sainte-Hélène où il s’est rendu pour établir un catalogue des étoiles du ciel austral, le grand astronome anglais Edmund Halley (1656-1742) observe le passage de Mercure qui a lieu le 7 novembre. Il bénéficie d’un beau temps inespéré, et d’une durée de transit de  5h 14m. De retour en Angleterre, Halley  imagine une méthode simple mais géniale pour déterminer la parallaxe solaire. Sa méthode est basée sur la comparaison des temps de transit de Mercure ou de Vénus, mesurés depuis plusieurs lieux terrestres situés à des latitudes différentes. La différence des temps de passages observés donne accès à la parallaxe du Soleil. On remplace ainsi une difficile mesure de très petit angle par des mesures de temps. Continuer la lecture

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 ». Continuer la lecture