Chaque jour, le Soleil semble tourner autour de nous. Pendant près de deux mille ans, le modèle d’une Terre immobile au centre du monde a dominé. Comment est-on passé à un Soleil central ? Quels arguments ont permis de trancher ? Et que nous apprend le choix du référentiel sur le mouvement de la Lune ?
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Distinguer référentiel géocentrique et référentiel héliocentrique
- Présenter les modèles de Ptolémée et de Copernic et leurs arguments
- Expliquer en quoi les observations de Galilée ont soutenu l’héliocentrisme
- Expliquer les phases de la Lune et le fait qu’elle nous montre toujours la même face
1. Mouvement et référentiel
Référentiel : Objet de référence par rapport auquel on décrit un mouvement. Un même mouvement paraît différent selon le référentiel choisi.
- Référentiel géocentrique : centré sur la Terre, avec des axes pointant vers des étoiles lointaines. On y décrit le mouvement de la Lune et des satellites.
- Référentiel héliocentrique : centré sur le Soleil. On y décrit le mouvement des planètes, dont la Terre.
2. Deux modèles du monde
| Géocentrisme | Héliocentrisme | |
|---|---|---|
| Auteurs | Aristote, puis Ptolémée (IIe siècle) | Aristarque de Samos (Antiquité), puis Copernic (1543) |
| Centre | La Terre, immobile | Le Soleil ; la Terre tourne sur elle-même et autour du Soleil |
| Mouvement rétrograde | Expliqué par des épicycles (cercles sur des cercles) | Conséquence du mouvement de la Terre |
En 1543, Copernic publie « De revolutionibus », qui place le Soleil au centre. Son modèle, avec des orbites circulaires, n’est pas plus précis que celui de Ptolémée, mais il est plus simple et ordonne les planètes selon leur période.
Au début du XVIIe siècle, Kepler montre que les orbites des planètes sont des ellipses dont le Soleil occupe un foyer ; les prévisions deviennent bien plus précises. Plus tard, Newton (1687) explique ces mouvements par la gravitation universelle.
3. Les observations de Galilée (1609-1610)
- Les satellites de Jupiter : quatre lunes tournent autour de Jupiter ; tout ne tourne donc pas autour de la Terre.
- Les phases de Vénus : Vénus présente un cycle complet de phases, avec une taille apparente qui varie ; c’est incompatible avec le modèle de Ptolémée et s’explique si Vénus tourne autour du Soleil.
- Le relief de la Lune et les taches solaires : les astres ne sont pas des sphères parfaites, contrairement à la vision d’Aristote.
4. La Lune, satellite de la Terre
La Lune ne produit pas de lumière : elle diffuse la lumière du Soleil. Une moitié est toujours éclairée ; selon la position de la Lune sur son orbite, nous voyons une portion plus ou moins grande de cette moitié éclairée : ce sont les phases.
| Position | Phase observée |
|---|---|
| Lune entre la Terre et le Soleil | Nouvelle lune (invisible) |
| Angle Soleil-Terre-Lune de 90° | Premier ou dernier quartier |
| Terre entre le Soleil et la Lune (sans être alignées exactement) | Pleine lune |
- Période sidérale (un tour par rapport aux étoiles) : environ 27,3 jours.
- Période synodique (d’une nouvelle lune à la suivante) : environ 29,5 jours, plus longue car la Terre a avancé sur son orbite autour du Soleil.
Rotation synchrone : La Lune tourne sur elle-même dans le même temps qu’elle fait le tour de la Terre (≈ 27,3 jours). C’est pourquoi elle nous présente toujours la même face.
À retenir
- Un mouvement se décrit dans un référentiel : géocentrique pour la Lune, héliocentrique pour les planètes.
- Ptolémée : Terre immobile au centre, épicycles ; Copernic (1543) : Soleil au centre.
- Galilée (satellites de Jupiter, phases de Vénus) réfute le modèle de Ptolémée.
- Les phases de la Lune dépendent de sa position par rapport à la Terre et au Soleil.
- Rotation synchrone : la Lune montre toujours la même face ; périodes sidérale ≈ 27,3 j et synodique ≈ 29,5 j.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.