\setcounter{chapter}{9}
\chapter{La Terre dans l'Univers}

\section{Introduction}

Depuis la Préhistoire, l’Homme observe le monde qui l’entoure et 
cherche à le 
représenter en concevant la place de la Terre dans le cosmos. Mais il 
faudra 
attendre le \textsc{xvii}\ieme{} siècle pour comprendre les interactions entre 
chacun des astres de l’Univers et ainsi déterminer la place de la 
Terre par rapport 
du Soleil. 

\begin{problematique}
 Comment s’est construite la représentation actuelle de l’Univers ?
\end{problematique}

\section{D’une conception géocentrique à une conception héliocentrique}

\begin{problematique}
 Comment est-on passé d’une conception géocentrique à une conception 
héliocentrique ? 
\end{problematique}

\begin{etymologie}
 \begin{itemize}
  \item  \textit{Géocentrisme} vient du préfixe grec « géo- », Terre, et du 
latin \og centrum \fg{}, centre. Conception du monde plaçant la Terre au centre 
de l’Univers.
\item \textit{Héliocentrisme} vient du préfixe grec « hélio- », Soleil, et du 
latin \og centrum \fg{}, 
centre. Conception du monde plaçant le Soleil au centre de l’Univers.
 \end{itemize}

\end{etymologie}


En 150, Ptolémée rassemble tous les travaux mathématiques de la Grèce 
antique, notamment la vision d'Aristote. \`A cette époque, le géocentrisme est 
la 
représentation admise. Il élabore donc une représentation plaçant la Terre 
sphérique au centre de l’Univers. Pour expliquer les trajectoires rétrogrades 
des planètes (retour en arrière), il élabore une représentation de cercles 
entrecroisés, les épicycles.

%% FIGURE 10.1
\begin{figure}
 \begin{center}
 \includegraphics{238_10-01}
 \end{center}
\figcaption{Système de Ptolémée (à gauche) et représentation en épicycles (à 
droite)}
\end{figure}

\Par

Il faut attendre le \textsc{xvi}\ieme{} siècle pour envisager à nouveau la 
place de la 
Terre. À l’époque, deux représentations sont proposées. Celle de Copernic, en 	
1543, qui met le Soleil au centre du système planétaire, les planètes 
réalisant un mouvement 
circulaire régulier et celle de Tycho Brahé, vers 1570, où les planètes 
tournent 
autour du Soleil, ce qui explique les boucles dans les 
trajectoires, et le 
Soleil 
tourne autour de la Terre, ce qui donne une représentation à moitié 
héliocentrique 
et à moitié géocentrique. Le système de Copernic est contraire à la Bible et 
réfuté par l'\'Eglise, qui tolère cependant le système de Tycho 
Brahé. 

\Par

%% FIGURE 10.2
\begin{figure}
 \begin{center}
  \includegraphics{238_10-02}
 \end{center}
\figcaption{Système de Copernic (à gauche) et de Tycho Brahé (à droite)}
\end{figure}

\nathanLive{Visionner une animation présentant le système de Copernic avec}
\label{video:ch10syscopernic}

\Par

Au cours du \textsc{xvii}\ieme{} siècle, les observations de Galilée 
et les travaux de 
Kepler vont 
conforter l’héliocentrisme du système planétaire. En effet, Galilée remarque, 
avec la première lunette astronomique, la présence de 4 satellites qui tournent 
autour de Jupiter. Quant à Kepler, il détermine la trajectoire elliptique des 
planètes autour du Soleil et établit trois lois de l’astronomie.

\Par

En 1687, la loi de gravitation de Newton permet d’expliquer cette disposition. 
Le Soleil, astre le plus massif du système solaire attire vers 
lui les 
planètes. Il en découle donc qu’il doit se trouver au centre du 
système planétaire.

\Par

Les siècles qui suivent confirment l’héliocentrisme du système planétaire. Les 
découvertes récentes sont en accord avec l’organisation du système solaire.

\Par


\Par

Cette approche historique permet de comprendre que le savoir scientifique se 
heurte souvent à des controverses (discussion avec des arguments s’opposant à 
l’idée proposée). Les nouvelles découvertes sont parfois difficiles à faire 
accepter à la majorité. Il faut donc convaincre en avançant des arguments 
cohérents. La controverse géocentrisme - héliocentrisme est résumée 
dans la figure qui suit.

%% FIGURE 10.3
\begin{figure}
 \begin{center}
  \includegraphics{239_10-03}
 \end{center}
\figcaption{La controverse géocentrisme - héliocentrisme}
\end{figure}

\vfill
\text{}



\text{}


\begin{aretenir}
 Pendant des siècles, le modèle géocentrique de la Terre proposé par 
Ptolémée
a été admis : la Terre se trouve au centre de l’Univers et tous les 
astres 
tournent autour d‘elle. L’invention de la lunette astronomique a permis à 
Galilée de réfuter ce modèle au \textsc{xvii}\ieme{} siècle et confirmer la 
conception 
héliocentrique proposée par Copernic. Dans ce modèle, le Soleil est au centre 
de 
l’Univers et les planètes tournent autour de lui. Les découvertes postérieures 
modifient ce modèle en plaçant le Soleil au centre du système solaire et non 
plus de l’Univers. \`A la fin du \textsc{xvii}\ieme{} siècle, la théorie de 
Newton sur la 
gravitation validera définitivement la conception héliocentrique. 
\end{aretenir}

\textit{Voir exercices \ref{exo:ch10ex2} page 
\pageref{exo:ch10ex2}, \ref{exo:ch10ex3} page 
\pageref{exo:ch10ex3} et \ref{exo:ch10ex6} page 
\pageref{exo:ch10ex6}.}

\section{Notre satellite naturel : La Lune}

\begin{problematique}
 Comment la connaissance de l’Univers a-t-elle permis la compréhension du 
mouvement de la Lune et de ses différentes phases ? 
\end{problematique}

\subsection{Rotation et révolution de la Lune}

La Lune est le satellite naturel de la Terre. En se plaçant dans un 
référentiel 
géocentrique, la Lune décrit une \emph{trajectoire quasi circulaire} autour de 
la Terre. Le plan de l’orbite lunaire (trajectoire de la Lune) est incliné par 
rapport à celui de la Terre autour du Soleil (plan de l’écliptique). 
On estime que la Lune fait 
un tour complet autour de la Terre en environ 27,3 jours (\emph{période de 
révolution}). La Lune fait un tour sur elle-même en environ 27 jours 
(\emph{période de rotation}). Ainsi, sa période de révolution étant pratiquement 
égale à sa période de rotation, la Lune présente toujours la même face à la 
Terre : on parle de \emph{face visible} de la Lune (ce qui implique qu’il existe 
une face cachée). 

\subsection{Les phases de Lune}

Observée dans le référentiel géocentrique, la Lune présente un aspect qui varie 
lors de son mouvement autour de la Terre : ce sont les phases de la 
Lune. Cette 
observation correspond au fait que pour un observateur situé sur Terre, une 
partie plus ou moins grande de la Lune est éclairée (la Lune diffusant la 
lumière solaire vers la Terre). 

%% FIGURE 10.4
\begin{figure}
 \begin{center}
  \includegraphics{241_10-04}
 \end{center}
\figcaption{Phases de la Lune au cours de sa période de révolution}
\end{figure}

La Lune apparaît de nouveau sous la même phase au bout de 29,5 jours. Cette 
période s’appelle la lunaison. Ces observations sont cohérentes avec le modèle 
héliocentrique et viennent ainsi conforter ce modèle. 

\nathanLive{Tout savoir sur la Lune en vidéo avec}
\label{video:ch10lune}

\begin{aretenir}
 Dans un référentiel géocentrique, la Lune tourne autour de la Terre sur une 
trajectoire quasi circulaire. Sa période de révolution (la Lune tourne autour de 
la Terre en 27,3 jours) et sa période de rotation (la Lune tourne sur elle-même 
en 27 jours) sont quasi-identiques, ce qui explique que la Lune présente 
toujours la même face à la Terre. La Lune permettant la diffusion des rayons du 
Soleil vers la Terre, chaque nuit une partie plus ou moins grande de la Lune est 
éclairée. La lunaison correspond à un cycle au bout duquel la Lune apparaît de 
nouveau sous la même phase (29,5 jours).
\end{aretenir}

\textit{Voir exercices \ref{exo:ch10ex4} page 
\pageref{exo:ch10ex4} et \ref{exo:ch10ex5} page 
\pageref{exo:ch10ex5}.}

