JOHANNES KEPLER
Cet astronome (1571-1630) est surtout connu pour avoir découvert que les planètes ne tournent pas autour du Soleil en suivant des trajectoires circulaires parfaites mais des trajectoires elliptiques.
La famille de Kepler, installée dans le Wurtemberg, est d’origine protestante luthérienne. Johannes est hypocondriaque, de chétive nature et de fragile santé. Contractée à l’âge de trois ans, la petite vérole affaiblit, entre autres, grandement sa vue.
Ambiance ! Son père, Heinrich, est mercenaire à la solde du duc de Wurtemberg et sa mère, Catherine « petite, maigre, sinistre et querelleuse », selon Johannes lui-même, avait été élevée par une tante condamnée au bûcher pour sorcellerie. Johannes a deux frères, dont l’un est épileptique, et une sœur.
En 1589, de nouveau parti en guerre, son père à jamais disparaît.
En 1615, âgée de 68 ans, sa mère est accusée de sorcellerie. Kepler passe six années à la défendre. En 1621, le duc de Wurtemberg la déclare libre de toute charge de sorcellerie. Trop tard, elle meurt six mois plus tard, affaiblie par toutes ces années de procès et ses conditions de détention.
Johannes se maria deux fois. Echec du premier mariage. Il qualifie son épouse de « grasse et simple d’esprit » ! Sa femme et deux de leurs cinq enfants décèdent. Le second mariage sera plus heureux. Mais sur leurs sept enfants, trois meurent en bas âge.
En 1577, il suit à Leonberg les cours de l’école latine pour un cycle de trois ans. Mais il ne terminera qu’en 1583, car entre neuf et onze ans, il lui a fallu être journalier agricole. En 1584, il entre au séminaire protestant d’Adelberg, puis au séminaire supérieur de Maulbronn.
En 1589, le voilà à l’université de Tübingen. Il se penche sur l’éthique, la dialectique, la rhétorique, le grec, l’hébreu, l’astronomie, la physique, la théologie et les sciences humaines. Il obtient une maîtrise en 1591. En même temps, il suit les cours d’astronomie de Michael Maestlin. Quoiqu’obligé d’enseigner le système géocentrique de Ptolémée, Maestlin est plutôt convaincu par le système héliocentrique de Copernic. Le maître et l’élève font partie de ceux qui convainquirent Galilée d’adopter l’héliocentrisme.
En 1594, il est à Graz où il se lance dans la publication d’almanachs assortis de prédictions astrologiques. Son premier ouvrage « Mysterium Cosmographicum » sort en 1596. Il y fait part de ses premières recherches sur la structure de l’Univers. Il publiera une vingtaine d’ouvrages.
Mais Kepler est surtout connu pour les trois relations mathématiques, dites lois de Kepler, qui régissent les mouvements des planètes sur leur orbite. Les deux premières sortent en 1609 « Astronomia Nova ». La troisième paraît en 1618. Elles furent plus tard exploitées par Newton aux fins de mettre au point sa théorie de la gravitation universelle.
Rapproché aux canons dominants de l’époque, Kepler est par trois fois hérétique. Déjà, parce qu’il se place dans le camp des héliocentriciens; ensuite parce qu’il brosse une Terre qui ne tourne même pas rond ; enfin parce qu’il la dote d’une vitesse de révolution irrégulière ! Or cela fait beaucoup d’affronts pour les géocentriciens, alors tout puissants et pour qui la Terre est le centre de tout !
Allons-y :
Première loi-Loi des orbites : Les planètes du système solaire décrivent des trajectoires elliptiques dont le Soleil occupe l'un des foyers.
Deuxième loi-Loi des aires : Si l’on mène une droite du centre du Soleil à celui de la planète, le rayon vecteur balaie des aires égales en des temps égaux. Par conséquent, la vitesse de révolution de l’objet est plus rapide vers le périhélie que vers l’aphélie.
Troisième loi-Loi des périodes : Le carré de la période sidérale P d'une planète (temps entre deux passages successifs devant une étoile lointaine) est directement proportionnel au cube du demi-grand axe a de la trajectoire elliptique de la planète. Autrement dit a au cube/P² = constante.
Pour illustrer ce point, prenons par exemple les planètes Mercure et Terre.
Pour Mercure, P = 88 jours, a = 58 millions km.
Pour Terre, P = 365 jours.
D’où distance Terre-Soleil = Racine cubique de (58 au cube x 365² / 88²) = quelque 150 millions km.
Kepler meurt à Ratisbonne, âgé de 59 ans. Il souhaitait cette épitaphe pour sa pierre tombale « Je mesurais les cieux. Je mesure maintenant les ombres de la Terre. L'esprit était céleste. Ici gît l'ombre du corps ».
Vint la guerre de Trente Ans. En 1633-1634, l’armée suédoise en maraude détruisit sa tombe. Ses ossements furent jetés à la fosse commune.
Ci-dessous :
Copie d’un portrait perdu de Johannes Kepler, peint en 1610, qui était conservé chez les Bénédictins de Krems.
Un moyen comme un autre pour obtenir une ellipse.
Etudier l’ellipse pour bien saisir Kepler !
Illustration, seconde loi de Kepler.
Illustration, troisième loi de Kepler.
Résumé du tout. |
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