La Comète de Halley

Discussion dans 'Bibliothèque Wladbladi' créé par titegazelle, 10 Juillet 2008.

  1. titegazelle

    titegazelle سُبحَانَ اللّهِ وَ بِحَمْدِهِ Membre du personnel

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    Première partie

    La comète de Halley est une comète périodique dont les passages dans les régions internes du Système solaire sont espacés d'environ 76 ou 77 ans. Son orbite est rétrograde et inclinée de 18° par rapport au plan de l'écliptique.

    C'est probablement la comète la plus célèbre. Les plus anciens enregistrements de son passage datent du IIIe siècle avant notre ère. Son dernier retour a eu lieu en 1986, et le prochain est attendu pour 2061. Elle est surtout importante dans l'histoire des sciences pour avoir été la première comète dont le retour ait pu être calculé (par Edmund Halley, qui lui a donné son nom), grâce à la théorie de l'attraction universelle de Newton. Certaines irrégularité existent cependant dans sa période, qui s'expliquent comme dans le cas des autres comètes, d'une part par les perturbations que lui causent les autres les planètes, et par des effets non-gravitationnels. C'est-à-dire par son expulsion de matière chaque fois qu'elle s'approche du Soleil et fond partiellement.

    Les débris de la comète de Halley forment deux essaims d'étoiles filantes : les Orionides (octobre) et les Eta-Aquarides (mai).

    La comète de Newton avait été la première dont Halley ait essayé de calculer la trajectoire. Mais la première dont il ait vraiment réussi à montrer qu'elle était effectivement périodique, et dont le retour ait pu être prédit par lui est la comète qu'il découvrit en 1682; Halley en calcula les éléments d'après les observations de La Hire, Picard, Hévélius et Flamsteed. II appliqua les mêmes calculs aux observations d'une belle comète parue en 1607, étudiée par Képler et Longomontanus, et il lui trouva les mêmes éléments. Une autre observation, faite en 1531 par Apian, lui fournit les mêmes résultats, de sorte qu'Halley crut pouvoir attribuer ces trois apparitions à un même astre, dont la périodicité serait d'environ 76 ans.


    Dès l'année 1757, les astronomes explorèrent attentivement le ciel. Le 15 novembre 1758, Clairaut annonça à l'Académie des sciences de Paris que les perturbations exercées par Jupiter et Saturne sur la marche de la comète, qui passait dans leur voisinage, retarderaient son retour au périhélie de 618 jours environ, savoir : 100 jours dus à l'action de Saturne, 518 à celle de Jupiter. L'événement confirma la prédiction de Clairaut, qui avait donné la date du passage au périhélie à un mois près. En 1835, elle revint au périhélie le 15 novembre, à moins d'un jour de la date calculée par de Pontécoulant. Ce savant a aussi cherché l'époque de son retour suivant qui, selon lui, aura lieu le 16 mai 1910 vers 11 heures du soir...

    Depuis la prédiction faite par Halley, les astronomes ont eu l'idée de rechercher dans le passé les passages précédents de la comète. Une tâche d'autant plus difficile que le cycle de 77 ans ne fournit qu'une indication approximative. Il laisse une marge de 2,5 ans. Selon Angström (1862), la période est en fait de 76,93 ans. Et elle est modulée par deux cycles qui lui impriment des irrégularités d'amplitude de 1,5 et 2,3 années, et dont les périodes respectives sont de 2650 et de 782 ans. Cela explique les difficultés auxquelles se heurte pareille entreprise, et aussi les erreurs d'identification qui ont pu être commises parfois. La possibilité d'appliquer le calcul des perturbations sur de longues périodes est nécessaire pour aller plus loin, comme le notait déjà au milieu du XIXe siècle Paul Laugier, qui avait consacré un mémoire à cette question :
    En comparant les deux époques de 451 et de 1378, on trouve, pour la période, 77 ans 1/4, moyenne de douze révolutions, laquelle s'accorde parfaitement avec le résultat déduit de l'apparition de 760.
    Le calcul des perturbations, s'il était faisable pendant cet énorme intervalle de temps, donnerait peut-être l'explication d'une variation aussi grande du temps périodique; mais, dans le cas où il ferait défaut, on pourrait se rappeler qu'une diminution analogue, quoique beaucoup plus petite, a été observée dans les retours de la comète à courte période.

    Les éphémérides calculées ne s'accordaient pas avec les observations, et, pour faire disparaître cette différence, M. Encke, comme on le sait, fut obligé d'avoir recours à l'hypothèse d'un milieu résistant. Peut-être trouvera-t-il, dans les variations que je signale ici pour les retours de la comète de 1759, une confirmation des idées qu'il a adoptées.

    Une autre cause, extrêmement puissante, pourrait aussi être mise en avant : je veux parler de la déperdition de matière que les comètes peuvent éprouver à la suite des grands changements qui surviennent parfois dans leur constitution physique. Ces changements ont été observés plusieurs fois, notamment dans la comète de Halley en 1835, et surtout dans la comète de Gambart, qui, il y a quelques mois, a été l'objet des recherches de tous les astronomes, et a offert l'exemple du phénomène, unique dans son genre, d'un astre à deux centres.

    Bessel, dans une Note intitulée : Remarques sur l'insuffisance possible d'une théorie cométaire qui ne tient compte que des attractions, a calculé les variations produites sur la durée de la révolution de la comète de Halley par une déperdition de substance. En supposant que cette comète ait perdu, dans certaines conditions déterminées, la 23 millième partie de sa masse, quantité qui ne lui paraît pas exagérée, Bessel trouve que la révolution serait diminuée de 1107 jours. (P. Laugier, 1846)
    L'approche perturbative, qui demande des calculs pénibles, a en fait été utilisée dans un premier temps (par Clairaut notamment) seulement à titre de vérification sur les trois ou quatre passages antérieurs de la comète. Pour les époques, plus reculées, elle sera conduite par Crommelin et Cowell seulement à partir de 1907. Mais c'est surtout à partir de 1971, quand Brady et Carpenter ont commencé à utiliser l'ordinateur pour ce type de travail que l'entreprise a pu véritablement donner ses fruits. Au début des années 1980, ce travail a été poursuivi par d'autres, et en particulier par D. Yeomans et T. Kiang.


    Deuxième Partie
    Ces divers travaux permettent aujourd'hui de reconnaître toutes les mentions des passages de la comète depuis 240 av. J. -.C. :

    - Historique des passages de la Comète de Halley

    240 avant J.-C
    Le plus ancien passage attesté de la comète de Halley remonte à l'an 240 avant J.-C, et se trouve consigné dans les archives chinoises. Une étoile-balai est signalée au mois de mai à l'est, puis au nord. Elle est là l'ouest en juin. On parle parfois aussi d'un passage qui aurait eu lieu en 467 av. J.-C et mentionné par les sources européennes, mais cette identification n'est plus acceptée aujourd'hui. Par ailleurs, tous les retours depuis 240 sont diversement documentés.

    164 av. J.-C.
    Après qu'on ait longtemps cru que ce passage soit resté inaperçu, il semble que des tablettes babyloniennes conservées au British Museum en conservent la trace. La comète serait apparue vers le mois d'octobre dans la constellation du Sagittaire.

    87 av. J.-C.
    Selon un encyclopédie chinoise du Moyen Âge, la comète aurait été vue à l'ouest août-septembre 87. On trouve également trace de ce passage dans les tablettes babyloniennes, où de surcroît est donnée la première estimation quantitative à propos d'une comète : on lui attribue une queue de 10° environ.

    12 av. J.- C.
    Ce passage est mentionné par les Chinois. La comète a été observée, racontent les textes, pendant 56 jours, à compter du 26 août. On signale également ce passage en Grèce, où on le met en rapport avec la mort d'Agrippa.

    66 ap. J.-C.
    Le passage est mentionné par les Chinois, qui l'on vue avant le passage au périhélie, puis encore 76 jours après son passage.

    451
    Le passage de la comète de Halley en 451 a été d'autant plus remarqué en Europe, qu'il coïncide la bataille qui vit la défaite des Huns d'Attila. On lit dans la Cométographie de Pingré :
    "En la vingt-huitième année du règne de Valentinien III, Attila vint dans les Gaules et fut défait par Aétius. Une comète commença à paraître le 10 juin. Le 29 du même mois, après qu'on l'eut vue de grand matin à l'orient, on commença à l'observer du côté de l'occident, après le coucher du soleil. Le 1er août (lisez le 1er juillet), elle se montrait à l'occident."
    L'auteur ajoute que, la même année 451, il y eut deux éclipses de Lune. Elles eurent lieu, en effet, l'une le 2 avril, l'autre le 26 septembre; ces éclipses confirment l'année de l'apparition de la comète. Cette même comète fut également observée en Chine :
    "En 451, le 17 mai, une comète fut vue dans la division stellaire Mao (déterminatrice Eta des Pléiades). Le 13 juillet, elle était au milieu du Thai-wei, près du trône des cinq Souverains (Bêta du Lion)."
    D'après ce qui précède, le 17 mai 451, la comète avait une longitude de 35 degrés environ. Le 29 juin, sous le 45° degré de latitude, elle devait, à très peu près, être circumpolaire, puisque, visible longtemps avant le lever du Soleil, elle commençait à pouvoir être observée le soir à l'entrée de la nuit. Enfin le 13 juillet, c'est-à-dire 57 jours après la première observation, la comète située près de Bêta du Lion devait avoir 150 degrés de longitude et 12 degrés de latitude boréale. Le 29 juin, la comète, d'après le calcul, ayant 73° 26' de longitude, avec une latitude de 18° 14' boréale, n'était pas encore circumpolaire, sous le parallèle du 45e degré; mais il s'en fallait de bien peu, car sa distance polaire n'étant que de 48 degrés, son passage inférieur avait lieu à 3 degrés au-dessous de l'horizon : on devait donc commencer à la voir le soir, après le coucher du Soleil. D'ailleurs comme sa latitude augmenta encore quelque temps, on put l'observer à l'occident de plus en plus facilement. Enfin la position que la comète occupa le 13 juillet, près de Bêta du Lion, deux mois après la première observation, est identique à celle que l'on déduit du calcul pour la même époque.

    530
    Une étoile-balai est signalée en Chine à partir du 29 août. Elle est visible au nord-est au petit matin et apparaît blanche avec une queue d'environ 9°. A partir de septembre elle sera vue au nord-ouest, et sa queue ne dépassera pas 1°. Ce passage a peut-être mentionné également en Europe.

    607
    Peut-être mentionnée en Chine. Selon Stephenson et Yau (1985), la comète aurait été vue en mars ou en avril et suivie pendant une vingtaine de jours.

    684
    Une étoile-balai dont la queue atteint 15° est signalée en Chine le 6 ou le 7 septembre. Elle sera suivie pendant 33 jours. Ont trouve également la trace de ce passage en Europe, dans la Chronique de Nuremberg.

    1222
    Pour ce passage, les observations les mieux attestées proviennent une fois de plus d'Extrême Orient. En Corée, la comète est repérée dès le 3 septembre. Elle a une queue de plus de 5° pointant vers l'ouest. Au Japon on la décrira, après le 5 septembre, comme une étoile-balai, vue au nord-ouest. Le 8, sa tête apparaît aussi grosse que la moitié de la Lune. Elle est blanche, alors que la queue est rougeâtre et atteint les 25° de longueur. Ce passage est également signalé en Chine.
    En Europe, selon R. Olson, J. Pasachoff, une stella commeta est représentée sur une archivolte de la cathédrale de Plaisance en Italie, la date d'achèvement du monument qui coïncide avec le passage de la comète de Halley incite à penser que c'est bien d'elle qu'il est question. Il a été également proposé en 1983 que la comète puisse être représentée dans une fresque du Palazzo della Ragione à Mantoue, encore en Italie, et qui date de 1250. Une identification contestée par les deux auteurs que l'on vient de citer.

    1301
    Les estimations grossières de la date de passage de la comète de Halley conduisent à le rechercher en 1302; mais il y a eu vers cette époque plusieurs comètes, savoir : deux en 1301, une en 1304, une autre en 1305. Nous n'avons aucun détail sur cette dernière; celle de 1304 a été observée en Chine : ce qu'on en dit ne saurait convenir à la comète de Halley. Le calcul des éléments de la première comète de 1301, éloignent eux aussi toute idée d'identification. Quant à la deuxième comète de 1301, on sait, d'après Pingré, qu'elle parut en septembre dans le Verseau ou dans les Poissons, et qu'on la vit jusqu'au milieu de l'hiver. Sur de tels renseignements, il est impossible d'établir une opinion; tout ce qu'on peut dire, c'est qu'ils ne sont pas contraires à l'identité, et c'est finalement bien dans cette comète (passée au périhélie le 25 octobre) que l'on s'accorde à voir aujourd'hui la comète de Halley.

    Elle a été observée en Chine, où on lui attribue la couleur blanche et où on la suit entre le 16 septembre et le 31 octobre, en Corée, où on parle de l'apparition le 14 septembre d'une étoile-balai, au Japon, à partir du 23 septembre, et où sa queue est estimée à 15°, et en Europe. Le témoignage européen le plus assuré est celui d'un ecclésiastique nommé Pierre de Limoges (Petrus Lacepiera), qui suit la comète entre le 30 septembre et le 6 octobre. Mais on tend également à voir aujourd'hui une représentation de la comète de Halley dans le tableau de Giotto, l'Adoration des Mages.


    1378
    La comète est passée à son périhélie le 9 novembre 1378. Mais à cette époque, la Terre est de l'autre côté du Soleil. Les conditions d'observation de la queue sont mauvaises et expliquent la rareté des observations pour cette époque. Ce passage a cependant été consigné en Chine, où la comète a été repérée dès le 26 septembre et sera suivie jusqu'au 11 octobre, puis en Corée où on la signale début octobre, près du pôle céleste. Les textes japonais en font également mention.

    1456
    En Chine, on signale la comète dès le 27 mai, avec une queue de 3°, qui dépassera les 15° le 7 juin. Elle est également observée en Europe notamment par Regiomontanus, Toscanelli, qui l'observe entre le 8 juin et le 8 juillet, et Peurbach, qui cherche pour la première fois a en déterminer la parallaxe. Son passage, quatre ans après la prise de Constantinople par les Turcs est compris par les Chrétiens comme un mauvais présage. La croisade entreprise par le pape Calixte III contre les Turcs envahisseurs sentit son ardeur tourmentée par l'apparition subite de l'astre à la flamboyante chevelure. Mahomet II avait prit d'assaut Constantinople et mit le siège sous Belgrade. Mais le pape ayant conjuré à la fois les maléfices de la comète et les desseins, évidemment abominables des Musulmans, les Chrétiens gagnèrent la bataille et anéantirent leurs ennemis dans une sanglante boucherie. - La prière de l'Angélus de midi au son des cloches date de ces ordonnances de Calixte III à propos de la comète.

    1531
    La comète est signalée dès le 5 août en Chine sous l'appellation habituelle d'étoile-balai. Elle disparaîtra après 34 jour, et avoir montré, à son maximum une queue de 15°. Elle est également observée en Europe par Fracastor et par Apian, qui selon E. Halley la suit du 13 au 23 août.

    En Europe, ce passage est d'abord observé par Thomas Harriot, qui voit la comète dès le 21 septembre, et la suivra jusqu'au 23 octobre. Elle est consignée ensuite par Képler entre le 26 septembre et le 26 octobre. L'astronome, qui observe depuis Prague, croit pouvoir déduire de son observation que les comètes se déplacent en ligne droite. Longomontanus, en Suède, l'observe du 1er au 26 octobre. La comète est également signalée en Chine, où on l'a repère dès le 21 septembre, pour la perdre, comme en Europe, à partir du 26 octobre.

    1682
    C'est le passage observé par Halley, qui suit "sa" comète entre le 5 et le 19 septembre, et lui donne l'idée de lui appliquer les lois de la mécanique newtonienne pour prédire son prochain passage.. Mais il est loin d'être le seul à l'observer. Il semble que la comète ait d'abord été repérée par des jésuites à Orléans, le 23 août. Selon D. Yeomans et al., qui reprend ici l'inventaire déjà tenté par Arago, il faut encore mentionner Arthur Storer, dans le Maryland, en Amérique, qui signale le passage entre le 24 août et le 22 septembre. Viennent ensuite Cassini, Picard, et La Hire à Paris, qui suivent la comète du 25 août au 21 septembre, puis Dörfel, qui observe depuis Plauen, la signale du 25 août 25 au 20 septembre, et Hévélius à Dantzig, qui l'observe du 26 août au 13 septembre, et enfin Flamsteed à Greenwich, du 30 août au 19 septembre.

    1759
    La prédiction de Halley ne pouvait manquer d'attirer l'attention de tous les astronomes; et lorsque l'époque fixée approcha, il devint intéressant de savoir si les attractions des grosses planètes n'avaient pas pu influer sensiblement sur les mouvements de la comète dans son orbite. Clairaut entreprit ce calcul pénible. Il expliqua la plus grande partie par les perturbations qu'éprouva la comète. Il trouva que le retour au périhélie serait retardé de 100 jours par l'action de Saturne, de 518 au moins par celle de Jupiter; en sorte qu'on devait fixer, à un mois près, vers le milieu d'avril 1759, l'époque du passage attendu. A titre de vérification, l'astronome effectua aussi le calcul pour d'anciens passages et constata que les résultats ne s'écartaient que d'un mois environ de l'observation. Encouragé par cet accord, Clairaut n'hésita plus à publier le Mémoire dans lequel il annonça le retour de la comète pour le milieu d'avril 1759. Mais, comme s'il eût douté de son étonnant succès :
    "On sent, dit-il, avec quel ménagement je présente une telle annonce, puisque tant de petites quantités négligées nécessairement par les méthodes d'approximation pourraient bien en altérer le terme d'un mois comme dans le calcul des périodes précédentes."
    Ce qu'avait prévu Clairaut arriva; la comète passa à son périhélie le 12 mars 1759, un mois avant l'époque assignée par le calcul. Elle sera ensuite étudiée par Delisle et Lalande.
    Elle a d'abord été repérée Johann Georg Palitzsch, le 25 décembre 1758, qui l'a revue de nouveau les deux nuits suivantes. Palitzsch a transmis ses observations à Christian Hoffmann, qui la repère le 28 décembre et publie un compte rendu dans le Dresdenische Gelehrte Anzeigen, mais sans encore savoir qu'il s'agit de la comète de Halley. Curieusement, l'identification ne va être connue, dans un premier temps, que par l'intermédiaire d'un pamphlet anonyme (attribuable, semble-t-il, à Gottfried Heinsius), publié les jours suivants à Leipzig, où l'on peut également trouver des éphémérides pour la période qui va du 28 janvier au 13 mai. Charles Messier, qui n'avait pas connaissance de cette première observation, découvre à son tour la comète le 21 janvier 1759. Il suivra sa progression jusqu'au début juin. Sa dernière mention est faite à Lisbonne, le 22 juin 1759.

    1835
    Le retour au périhélie avait été calculé par Damoiseau et Pontécoulant, qui l'avaient fixé, le premier au 4, le second au 7 novembre 1935; un mois ou six semaines avant que la comète puisse être visible dans l'hémisphère nord. La comète atteindra cependant ce point le 16 novembre. Elle fut retrouvée dès son approche, à partir du 5 août, par Dumouchel, qui observe depuis Rome. Un nombre considérable d'études et de mesures seront faites dans les semaines qui suivent, auxquelles sont attachés les noms de Bessel, de Encke, de W. Struve, de Kreil, de Nicolai, de Bouvard et MacLear, qui se trouve alors au Cap de Bonne Espérance en compagnie de John Herschel.

    Encore une fois très attendue, la comète a été d'abord retrouvée par Wolf le 11 septembre 1909 à Heidelberg, mais on l'a ensuite reconnue sur des plaques photographiques prises en Égypte et remontant au 24 août. Elle sera suivie jusqu'au 16 juin 1911. Malgré les progrès des techniques, on s'accorde pour considérer que les observations de 1910, bien que très nombreuses, ont été globalement de moins bonne qualité que celles de 1835.

    1986
    Le dernier passage de la comète de Halley a été l'occasion d'envoyer à sa rencontre plusieurs sondes automatiques. Pas moins de cinq, construites par l'Union soviétique, L'Europe et le Japon. L'un des grands acquis de ces programmes aura été d'obtenir les premières photographies d'un noyau cométaire. Celui-ci est apparu de forme irrégulière et beaucoup plus sombre qu'on ne l'avait prévu. Il ne réfléchit que 3% de la lumière qu'il reçoit. Le charbon est plus réfléchissant...
    Il a également été possible de déterminer la densité du noyau, qui s'est révélée très faible - quelque chose comme 0,1 g/cm3. Ce qui fait penser qu'il s'agit d'un corps poreux.
    Par ailleurs, des études spectroscopiques ont permis de déceler des molécules d'eau dans la matière éjectée par la comète. Au total, les chercheurs ont obtenu un ensemble de résultats assez largement en accord avec modèle proposé en 1950 par Fred Whipple.

    Sources : L'Encyclopédie Imago Mundi
     

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