TOME SECOND
ASTRONOxMIE RATIONNELLE. ‘
INTRODUCTION
Lie voyageur qui parvient au terme d'une roule pénible , ce rappoHe avec ^ plaisir les fatigues qu'il 'a essayées. Les sites variés des pays qu’il a parcourus, les hommes et les moeurs qu'il a oliservés, se présentent de nouveau à son imagination, sous des teintes plus douces; et sa réflexion plus '' \
calme lui fait découvrir une foule d'objcis qui s'étaient dérobés h ses ob-' servalions tumultueuses et précipitées. Les évëiiemens se groupent dans sa mémoire, pour former une histoire régulière; un paysage pittoresque se- compose des vues isolées; des traits épars qu'il a rassemblés, des coutumes qu’il a observées, il tire la cameteristique des nations; et sa ralsou mûrie dans le calma rassemble les nmlériaux bruts de son journal, pour en faire un édifice régulier. Tels sont les résultats du repos -après le travail. Sans les ihaaaMtions Ciiles pendant le voyage, l’oeuvre du génie ne serait qu’un roméJIlatiob, l’auteur ae produirait que l’image du chaos. Mais
» A ST RONOMIE RATIONNELLE
l'imagination la plus heureuse, privée des observations propies à la science, bâtit sur le sable, tandis que celui qui, ne pouvant s'élever à de hautes conceptions, se borne à observer soigneusement la nature, mérite la reconnaissance de ceus qui employeront des matériaux si péniblement cassemblés, pour élever un nouveau monument i l'esprit humain.
Cest à ce point de repos, où le discernement et raclivité de l'observaleur (ont place h la tranquille pénétration du penseur; c’est là, dis -je,
que Vastronoime sphériqut finit et que commence Vastronomle rulionncUt. La nature de l'esprit humain , plus portée 'à créer des systèmes qu'à recueillir des observations, (ait présumer que dans les tems anciens, l’astronomie a été traitée ainsi , plus souvent que nous ne sommes à portée de le savoir. Dans la jeunesse du genre humain, il j eut peut-être une époque, où l’esp<it, encore libre de préjugés, avait acquis des niées justes sur le ^'stèmc du monde. Ces idées, ensuite méconnues, et dépossédées par de vaines subtilités, ne pouvaient reprendre leor empire que par un travail opiniâtre, suivi pendant une longue suite de siècles. Ln etTèl, quoique l'hisloire ne nous apprenne pas précisément qu'il, fut un tems où l’astronomie eut un temple, construit sur le même plan et arec -la même simplicité qu'aujourd’hui, mais moins riche sans doute; on en trouve cependant des traces qui méritent quelque attealion; et l’illustre Bailly les a secucillies et développées svec une rare sagacité ( ' }. ,
Ces tems Jabulcux de Tïfti uaunilu fwau S..siÛTis de l’age /i/sionfiMt PtoUmét fut' le premier qui, profitant avec une rare intelligence, des observations faites avant lui, ainsi que des siennes propres, pour parvenir à la connaissance des véritables mouvemens célestes, ou plutôt pour former un* hypothèse qui pùt servir à calculer, pour un tems quelconque, les silu.-itions et mouvemens apparens des astres, l’tulémtc est le premier fondaleui' d’ua système de l’astronomie rationnelle , que nous connaissions ; et si d’ua côté les anciennes observations importantes qu’il nous a transmises , réclament notre reconnaissance, son génie et la sagacité qui se font vuir si clairement dans les hypothèses qu’il a imaginées, ne méritent pas le mépris dontsoB
' (I) H'utwirt dt fattrviumié ancitam,
IN'fRODUCTlON 5
a voulu le couvrir. Quiconque -aura tu ses ouvrages avec attention, sera persuadé rjue l'on a souvent été injuste envers ce grand homme, parce qu'on le juge d’après un faux point dé vue. On oppose son système à celui de . Copernic, sans examiner, s’il avait le dessein d’établir un système. Ce qu’on appelle ainsi, n’était probablement qu’une hypothèse, une fiction qui n’avait pas d'autre but que de faciliter le calcul, comme celles employées par Tycho et même par Newton, et comme celle qui, rigoureusement parlant, est la base de la géométrie transcendante des moderpes. Sans s'aviser de faire des rechercltes ou des hypothèses sur les véritables orbites des planètes, il ne s’occupa que de ce grand problème de l'astronomie, frouivr às lieux où, dans un tems ihtmè, pamUront les planètes vues de la terre. Il résolut ce problème, suivant la coutume de son tems, par la construction géométrique qui n’admettait que la ligne droite et le cercle: ce qui le conduisit nécessairement a ces cercles e.xcentriques, à ces épicycles qui, à la vérité, sont assés compliqués, mais , qui ne mériteraient le noui à' absurdes (‘) que dans le cas, où il aurait sou> tenu d’un ton décisif, que le véritable mouvement était elTectivement composé de fous ces cercles. Ptulémée eût, été sans doute un des premiers, à adop*
, ter les découvertes de Copernic et de Kepler, s’il eût vécu dans leur tems.
'Il ne donne jamais è ses suppositions d’autre nom, que celui d’ hypothèses .(hypothesis eccentrici, epicycli), et il ne les regarde que cnmf des moyens pour faciliter le calcul. 11 commence par prouver, qu’il est tout-à'fait indifférent, d'employer le cercle e.xcentrique ou l'épicycle, et déclare en termes précis, que ce n’est que pour la commodité du calcul, qu'il donne la préférence tantôt à l’un tantôt à l’autre (*). Cela prouve évidemment qu’il ne voulait point parler du rcn> table mouvement. Il est vrai qu’il part de ce principe, que la terre est immobile au Centre du mouvement diurne et de la. sphère entière (^); mais c’est la marche naturelle de chaque système d'astronomie, c'est sur ce principe que
(I) ..\j absurde complication »ïa système de Ptoléincc'*, dit L.ilande dans te seconde editioa de son yisironotnie , T. /. g. jo68; mais je cois que ce grand astronome a supprimd ce mot dans la troisième édition (g. Icyo.}. •
(») Par CT. i l'épicycle p.mc cipliquer la pnmiirt iségilitt! des plaaètes. Voy. AlmtfitU Ue. ly. Chap. 5. er J.. IX. Ch. 5.
Auron, dt tsoIanJe I. e.
4 ASTRONOMIE RATfONNELLÊ
toulM les observations sont fondées (I. §. 19. as.); et Ptoléoiée dit expressément, que ce n’est que relativement aux étoile^ 6xcs, qu’il suppose la terre au ceiKre du monde (’). Enfin, il est bien pardonnable, qu’il cherche à prouver l'impossibilité du mouvement de la terre, par de mauvais raison* nemcHs tiix's de la phjsique et de la mécanique, quand on réfléchit, combien il lui importait, de mettre hors de doute ce premier principe, que la terre est toujaurt (c’est-à-dire, immobile) au centre du ciel étoilé. C’est sous ce point de vue, qu'il faut juger l’auteur de l\4lmages/e, si l'on veut lui rendre justice. Ses épicvcles,. dont Hipparque s'était servi 3oo ans avant lui, pour expliquer l’irrégularité du mouvement du soleil, et Appollonius 4pn ans avant Ptolémée, pour expliquer les stations, des planètes,, seront plus dignes de notre attention, si nous nous rappellerons, que ces épicylcs Aient parvenir Kepler à la connaissance des véritables roouvemens célestes, et que par un loger changement de l'hi pothèse même- de Ptolémée (®), Kepler, sans se servir de l’eUipsc, découvrit le vrai mouvement elliptique, comme on le ^erra. -par la suite. , ‘
Le tems de Ptolémée fut suivi' dp sept siècles, qui ne nous présen*- ♦ent presque aucune observation ,. ni aucune trace d’une astronomie ration-.» itelle. Les Arabes du neuvième au quinzième siècle nous ont laissé des observations astronomiques qui ne sont pas sans mérite; mais dans tout ce qui regarde L’asUonomie rationnelle,, ils ne changèrent licn à ce qu’ils trouvèrent dans l’Almagcste. Ain.si cette science ^ïïnrTwtwW»-stt», oubli, pendant une période d'à peu près quatorze siècles, jusqu’à l'époque où Copernic vint lui donner une nouvelle existence..
• Les passages des anciens, où Copernic, d'après son propre aveu, puisa •la connaissance tle l'arrangement du système solai-.c, et qui prouvent que, longtems avant Ptolémée,. on en eut des idées fort justes, se trouvent rccucil- ‘lis 'dans plusieurs livres. Quand on considère que ces passages sont tout-àdàit isolés, sans liaison avec d’autres conuuissances qui en sont la base, et sans
(l) \-i-iucg. i. /. C'A. 6.
(a; En sub»(ilu«ni \e Trai du toJril au lic^ moyen, ti un ikl planète* le Uag
diikxuétre tl« l'èplcycle poux celui lut U périphérie*
INTRODUCTION
aueniW' preure qoi anrait pu fuirc naître cc système qui parait si pen'natu* rel, on est presque porté ù penser, qu’il y eut un tems dont la mémoire s'est perdue, où une connaissance juste et complctte de la structqfc de TunU T.ert était généralement répandue. Le sjsième des Egyptiens est, è l'égard des , deux planètes inférieures, parfaitement d’accord avec ceux de Copçrnic et de Tycho, en expliquant les stations et les rétrogradations de ces planètes par leur mouvement autour dit soleil. Cette explication a trop de simplicité et d'élégance , pour- qu’un esprit philosophique comme celui de Copernic n'efi pro* lllul pas. Mais je ne sais, si l'on a remarqué que le système des F.gyplien» est dans le fond d’accord avec celui de Ptolémée, ou qu'il n'en dillère tout au plus que- par la substitution du lieu vrai. du soleil au lieu ^oyen, comme 'on le verra par la suite. Rien ne parait plus aisé que d'étendre l'hypothèse des deux planètes inférieures aux trois planètes supérieures; mais celui qui eut la sagacité. et‘ le courage,, de voir et de dire ce que l'on n'avait aperçu ou osé dire pendant deux mille' ans, mérite certainement le nom d'inventeur. Le mopvement des planètes supérieures; autour du soleil ne suffit pas, comme cselui des intérieures, pour expliquer leurs stations et rétt%gradatiuns: il faut / encore supposer que le soleil ou la terre soit en mouvement. Copernic choiait le dernier mouvement sans en avoir ,d'autrcs preuves que l'analogie des autres planètes , et la simplicité et l'élégance de l’hypothèse- Tycho choisit le premier mouvement, parce qu'il ne voyait aucune raison propre-ment astronomique, pour s'écarter de ce qui parait le plus naturel au premier coup d'oeil. L’un et l'autre procédèrent conséquemment, le premier plu-- S' tôt en esprit systématique, l’autre en astronome. Le profil que Copernic luiméme tira de son système, est peu de chose. La seconde inégalité des planètes fut expliquée, mais à l’egard de la première. Copernic, aussi bien que Tycho, s’en tint aux ëpicyclcs de Ptolcmée, et les embrouilla encore davan- . tage. Il réduisit, . à l'instar de Ptolémée, tous les mouvemens, non pas au lieu vrai du soleil, mais au lieu moyen, à un point purement fictif. La découverte de i'arrangemt^ des orbites planétaires était faite, mais la nature de ces courbes, et les lois du mouvement n’étaient pas mieux connues que du tems de Ptolémée. Cependant Tycho, grdee à son activité et à «on habi-
ASTRONOMIE RATIONNELLE
litë, avait achevé une suite si compleUe de bonnes observatioas , qu’un sent hunime' lut capable d'en déduire toute l'astronomie rationuelle, et toutes les lois des n^uvemcns célestes. Quand on volt, avec quelle gratitude Kepler rcconuidt son jjonheur rte pouvoir pioiiter des observations de Tycho; combien de l'ois il comieni, qu’il n'aurait pu avoir une idée des plus importantes de ses decouvertes, s'il n'avait pu se Ser à ces observations li une minnte près; quand on considère, combien l’art d'observer était imparfait avant ’l'ydio, on peut à peine décider lequel, de Tycho ou Copernic, a rendu les plus gramis senices à l’astronomie.
l/li vpuü)èse de Copernic avait beaucoup simplibé le plan de la structure de funiveis, et facilité le travail des astronomes à l'avenir: Tycho avait femni un ticsor de matériaux précieux, pour élever un grand nroniimral ; mais lè génie créateur manquait encore, qui sût protilgr de ces matériaux, et mettre le premier la main à la coustruclion. Kepler entreprit cet ouvrage, et il l'acheva, il n'y a peut-être aucune détiouvcrle, qui ait nu)ir:s dépendu du huzard, qui ait demandé d'aussi vastes connaissances, un zèle aussi infatigable, et un espnt aussi systématique, que celles de Kepler. Si d'un côté, il faut respecter ritommc qui, pour l'amour de la, vérité, enlieprit plusieurs luis ces imiixoses calculs, et ue r>c laissa pas décourager par tant d'essais inutile^ il faut, de L'autre, admirer le génie qui, sans être accablé par d'iqnombrables dilKcultés, se fraya toujours un nouveau chemin, qui sut ihnliii las iiii< iiniliilli l l Ji 'i plu 'i favorables pour chaque observation; celui dont l'esprit philosophique tourna ses hypolheses de lous côtés, et les rejeta avec une impartialité sévère, si elles ne se trouvaient pas à toute épreuve; qui ne fit un nouveau pas, qu'après de mûres réllexious et avec toute la rigueur de la logique; et qui enfin ne se décida sur la nature des orbites planétaires, que lorsque presque cliaque point en avait été délenniiié par un calcul particulier, cl par la comparaison d’un grand nombre d'observations, de sorte qu’il n’y eût qu'une seule courbe qui pût cire décrite par tous ces points. On peut dire qi^ Kepler a fait scs découvertc.i, parce qu’il a voulu les faire; et que les services qu'il a rendus a l'astronomie, sont uniques comme son géuie. . .
INTRODUCTION
It ut le fondateur de ratironomie ntionnelle, dont ta plue grande partie a pour objet aiijourd'kui , d'expliquer lea lois de Aepler, de raconter leur découverte, et d’en faire l’application au calcul astronomique. L'astronomie lui doit plusienrs des plus belles méthodes, dont on se sert encore pour déterminer les orbites planétaires. Four étudier la manière dont Kepler parvint à faire ses découvertes, il but bien connaître les hypothèses de Ptolémée, et ses métbodet dont plusieurs sont encore employées avec fruit. La liaison entière de l’astronomie est la preuve b plus complette de la vérité du système de Copernic: on peut cependant prouver particulièrement les deux parties les plus importantes de ce système, le mouvement annuel et le mouvement diurne de b terre. 'Ces deux vérités, étant démontrées, serviront de base à b théorie entière du système solaire, et même des étoiles fixes; et l’on peut . concevoir do ' b manière suivante , b marche que l’esprit humain a suivie dans cotte savante carrière.^
Dès que les habitans’ de b terre levèrent Tes yeux au ciel, le premier objet qui attira lenr attention, fut le mouvement diurne de cette voûte parsemée d’étoiles. L’observation que cette rotation, autant qu'ils en purent )uger, se bisait toujours en tems égaux, et qu’elle ne changeait point b situation réciproque des astres qui formaient toujours les mêmes groupes; celte observation, dis-je, fut probablement b première qui développa U-gramie Idée, que lea mouvemens célestes ne sont pas Pedèt d’un pur hazard, et qui excita le désir'de connaître le\ lois suivies par ces mouvemens, ou de soumettre aux recherches astronomiques, les cfaangemens qui se font dans le cieL L’invariabiJité de b situation des étoiles fixes, l’unifunnilé et b direction du mouvement diurae, furent donc b base de toutes les connaissances aslronumiques.^. l,a vicissitude des saisoM , si imporbnie pour les premiers besoins et les occupations les plus ordinaires de leur vie , et la variation des formes, M>uf lesquelles b lune éclairait leurs nuits, les engagea à observer les mouvemens propres du soleil et de b lune, qu’il est si aièé. de discerner de b révolution du ciel entier. Le mouvement rapide qui bit parcourir à b lune, dans une seule nuit, une partie si considérable de soit orbite parmi Us éloibs, et qui b ramène au bout de aj jours è b même étoile.
ASTRONOMIE RATIONNELLE explique très-bien ce ph'énomcnc, ^roir que la révolution de la lune a été exa* Olement connue, il y a deux mille ans, et peut-être bien davantage, tandis que celle du soleil n'a été déterminée avec la même précisinn que dans- les tems. modernes. Le mouvemeiit propre de la lune et du soleil est donc la. seconde- découverte, dont i'astionumie fut eoiicLie. On apprit par lè qu'outre le nouvejscnt diurne, il y en avait d'autres, peut-être encore inconnus^ es qui ex- - cita de nouveau fattonlion. En obseivant avec plus de soin, on aperçut bientôt , que quelques uns des plus brillans- astres du ciel changeaient assés sapidemrut leurs situations relativement aux autres. On en- découvrit dm/ qui erraient parmi les ûloiles tisesr et qui, par cette raison, furent .distingués par le nom de p/iuiilct: ce qui ouvrit h l'astronomie un nouveau champ. Le "mouvement diurne dont on était parti, et qui avait servi de guiiie dans toutes les recherches, est uniforme et drcu/aitr. Il était donc naturel que les anciens établirent le principe, que to.us les mouvemens célestes ne pouvaient être qu'unifüimes et circulaires, diautaat plus qu'ils croyaient apercevoir dans ces deux espèces -de mouveineni une pertecUoo supérieure, la seule qui pût convenir, au plan de la sagesse suprême. Ils ne sc seraient jamais avisés de penser que le mouvement vrai des corps célestes pourrait être dillérent du nvuuvcmcnl apparent, ou de séparer il’aslronoinie splséciqrtg de la raliunnelle, si tous le.s niouv^ppees appaions avaient pu être soumis à Cl s deux lots., , Majs ils découvrirent bientôt) des écarts eoiu>itiérables de ces lois, même dans le n?ouv(iui?nI du soleil, «t-urmoto davantage dans celui d« la lune. Le mouvement di,uine du soleil, était, tantôt de plus, rtautût -de moins d'un degiéj la lune parcourait dans un jour plus de i5*, daiui un autre moins de ia“,,et son diamètre apparent , qui a des< vsrialious de 4% ht voir clairement, que cet astre se rapproeb»' de la terre, et s'en éloigne. Son mouvement n'était donc ni unlfurme ni circulaire. Que d'un et l'autre -a lieu dans, les mouvemens rr»/s, non-seulement de la lune, mais de tous ire astres, c'est une découverte de rastronomle moderne. Les anciens ne pouvaient pas s'en .persuader: il leur parut plus râisoiurable, d’attribuer ces irrégularités uniquement au mtiuvement opporeni, quo de prendre l'apparence pour la vérité, avec la^ préc'kpitalion de l'ignorance; et il faut convenir, qu'ils
INTRODUCTION
xmient parruilcmcnt raison , tant que les observations, qui doivent tout décider Gnali'inent, n'étaient pas contraires. Selon eux," ces mouvemens ne paraissent irréj;nliers, que parce que nous ne les voyons pas du vrai point de vue, ou parce que la terre ne se trouve pas dans le point, autour duquel les mouvemens sont uniforincs cl circulaires. Ils cherchaient donc ce point par des observations-, et lâchaient de montrer, de quelle manière la combinaison de plusieurs mouvemens unifuitnes et circulaires pourrait produire un mouvement, qui devrait paraître aux habitans -de la terre aussi irrégulier, que l'expériehce nous le fait voir.
Celle irrégularité était encore plus frappante dans le monvement des planètes. Leur vitesse varie tellement, que souvent elle devient nulle ■ou même négative. Elles sont immobiles pendant quelque tems , au bout duquel elles reprennent leur mouvement, mais dans une direction opposée & la précédente: il était naturel- d’essayer, si' l'hypothèse qui avait été 'employée avec tant de sviccès par YappcrI au soleil et à ta lune, ne pouvait pas aussi être appliquée aux planètes. 11 leur parut impossible que le véritable raouventent des planètes fût si irrégulier; d’oû ils conclurent avec raison, ■que la terre n'élail pas le point d’où il fallait 'regarder ce mouvement, ors le centre autour duquel il se lait. On employait donc les mêmes hypotlicsee pour les planètes que pour le soleil; en y apportant scloa. ta» hnainr de légers ciiangemens-, tant pour les accorder avec les observations, que pour les simpliGer.
Ainsi naquit l’astronomie ralionntUe, qui est entièrement fondée sur Tcettc proposition très-philosophique, çue tes lois de la nature sont extrêmement simples, et qü*en conséquence, si tes mouvemens célestes nous semblent irréguliers, t?esl parce que nous ne sommes pas placés dans un pinnt de vue convenable. Les dilférenles «pplications de ‘cette grande vérité ont fait naître les divers systèmes du monde. Les anciens astronomes croyaient que la simplicité exrgeait le mouvemcnl circulaire et uniforme; les astronomes modernes, ayant découvert, que l’un et l'aulve était contredit par les observations, pensaient que, sans déroger à la simplicité, il était permis de substituer l’ellipsé an v:erclev et do remplacer funiformité par une autre loi non moins simple
astronomie rationnelle
enfin ils aperçurent <)iic celle supposition ^lail pai faitcnienl confirmée par les observations et les luis générales de la djnaniitjiie. Les s^slênics des anciens étaient fondes sur la supposition, que la terre était en repos, ce qui les força de combiner une foule de cercles arbitraires, qui étaient contraires à une saine physique, et qui ne satisfaisaient que rarement aux observations. Le système moderne est beaucoup plus simple, et paifailement d'accord avec la physique et les observations, parce qu’on a donné à la terre un mouvement, qui explique justement les phénomènes qui présentent les plus grandes dilhcullés.
La base de l'astronomie moderne est donc un double momrmeiU >
de la lerre , sa rotation sur un axe , et son mouvement de translation autour du soleil. Le premier explique d'une manière fort simple le mouvement diurne du ciel entier; le dernier, combiné avec la rotation, représente clairement tous les phénomènes du soleil , qui succèdent l'un & l’autre dans une année (/-tere /.). — Comme le lieu de chaque corps céleste est déterminé par les étoiles fixes , et que toutes les observations t’y réduisent finalement, il est nécessaire avant tout, d'approfondir la théorie des étoUeg ^les , et d'examiner les changement qui peuvent avoir lieu dans leurs positions , et qui , k l’exception de quelques anomalies à peiae sensibles , sont l’elfét du mouvement de la terre ; c’est le sujet du II. livre. — Notre système. planétaire est pour nous la plus importante partie de l'astronomie. Les irrégïtlariti* — °pp°rfpt°« des planètes ont donné lieu au système qui est aujouru’itui généralement adopté; mais tant que la théorie du soleil u’est pas bien établie, ou ne saurait tirer de justes conclusions des observations des planètes. Le III. Uirv traite du frai moufernrnt du soleil et des planètes. — Si les loiti que l’on avait trouvées pour les planètes, sont les véritables lois de la nature, elles seront générales, et é.galement applicables h la lune: c’est à cette application que l’on doit le parfait accord de la théorie moderne de la lu/ie avec les observations (Jùvre If',). — La suite immédiate de cette connaissance plus juste des mouvemens du soleil , de la lune, et des planètes , est une théorie exacte des éclipses solaires et lunaires, des occultations d'étoiles par la lune, et des passages des planètes intérieures
»ur le soleil (Livre V et VL.), — Ce ejue la llitiorie de la June, et, celle de* éclipses qui en dépend, a de particulier, s'appli<|ue de même à quelque^ as* ires, découverts dans les lems modernes, lesquels ainsi que la lune, décrivent leurs orbites, non autour du soleil, mais autour d'une planële: ce qui a donné lieu h la théorie des saleüiles (LJvre VIL.), — Les anciens ne connaissaient qu’une très-petite partie du système solaire, sept corps seulement. Une partie considérable de ce système, les comètes n’avaient jamais été observée* par eux; il y avait même peu d'astronomes qui leur accordass'ent le rang de corps célestes. L'attention que les astronomes modernes ont dirigée sur les comètes, les a mis en état de se convaincre de la généralité des loi*, du mouvement, suivies par les planètes, et de se faire une idée juste de l’étendue du système solaire. La théorie des comètes est encore loin de s* perfertion, et à juger par la nature de l’objet même, elle le sera apparemment toujours. I.CS nouvelles comètes qui paraissent annuellement pour la première fois , et celles qui , dans les tems futurs , après avoir achevé leurs •rbites, reviendront pour la seconde fuis , rendront sans doute cette théorie plus completle. Cest elle qui marque le point od l’astronomie de chaque époque doit s’arrêter, et laisser aux tems futurs, à renouer Te fil. Les comètes, et les conclusions que l'on en peut tirer relativement à 1a grandeur et ' l’arrangement du système solaire , terminent cette pac^~ste raitNtaoiBio (Livre VllLi).
