Mesurer une distance avec un bâton : le gnomon
Découvertes de Copernic
La terre est-elle ou non au centre de l’univers ? Cette question, étudiée notamment par les savants Euxode et Ptolémée, occupe les hommes depuis l’Antiquité. Deux théories s’affrontent :
- le géocentrisme : le Soleil et les astres tournent autour de la Terre,
- l’héliocentrisme : c’est le Soleil qui est au centre.
L’astronome Nicolas Copernic (1573-1543) écrit un traité connu sous le titre latin de Commentariolus soutenant que le Soleil est au centre d’un système composé de planètes, suite à ses observations du ciel et à ses calculs. Le traité est d’abord distribué à ses amis, dans les années 1511-1513. Copernic y donne une explication logique et harmonieuse du mouvement des planètes : leur distance par rapport au Soleil explique leur vitesse de révolution autour de lui.
Sa thèse est d’abord bien accueillie par le pape, mais l’héliocentrisme est vivement critiqué quelques années plus tard, quand Galilée poursuit ses recherches. Le savant est alors condamné car sa théorie s’oppose à la doctrine chrétienne selon laquelle la Terre est le centre de l’univers.
Les découvertes de Copernic, malgré la censure qui les frappe, provoquent une véritable révolution dans la façon dont l’Occident se représente le monde. Ses travaux ouvrent la voie à ceux de Kepler et Newton.
© Bibliothèque nationale de France
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Pour établir les mesures des travaux à venir, le géomètre a besoin de calculer précisément les distances. En – 230, Eratosthène calcule la distance séparant deux villes grâce à un gnomon, simple bâton au sol, indiquant l’angle formé par le Soleil. En plantant une canne verticalement, il est en effet possible d’analyser les déplacements du Soleil en mesurant, à midi, l’ombre de la canne.
À partir de l’équinoxe de printemps, l’ombre va diminuer pour être la plus courte au solstice d’été. Le Soleil poursuivant sa course, elle va croître jusqu’à retrouver à l’équinoxe d’automne, la longueur qu’elle avait à l’équinoxe de printemps, puis continuant à s’allonger, elle atteint sa plus grande longueur au solstice d’hiver. Elle diminuera de nouveau jusqu’à l’équinoxe de printemps, le Soleil ayant parcouru une année entière.
Le rapport des longueurs des ombres et de la canne définit mathématiquement des triangles, et permet de calculer aux équinoxes la latitude du point terrestre où est plantée la canne.