450ème anniversaire de la naissance de Johannes Kepler

Il y a exactement 450 ans, ce 27 décembre 1571, naît à Weil (aujourd’hui Weil der Stadt à proximité de Stuttgart en Allemagne) l’astronome Johannes Kepler. Il affirma la théorie héliocentrique de Nicolas Copernic, à savoir que la Terre tourne bien autour du Soleil.

Il confirma ensuite par ses calculs mathématiques que les planètes tournant autour du Soleil ne le faisaient pas de manière circulaire, mais de manière elliptique – ce sont les fameuses Lois de Kepler. Ses travaux contribuèrent et permirent à Isaac Newton de concevoir la théorie de la gravitation universelle.

Né prématurément (à 7 mois), et de nature chétive, Kepler aura une santé fragile toute sa vie, ce qui explique les traits ‘’ascétiques’’ qui le représentent. Il aura également une mauvaise vue toute sa vie. Son enfance est assez rude, mais ce sont ses parents qui lui font découvrir l’astronomie à Leonberg, ville où la famille à déménagé (toujours proche de Stuttgart). Sa mère lui fait observer une comète en 1577, mais c’est surtout une éclipse totale de la Lune en mai 1580 qui le marque – celle-ci devenant entièrement rouge.

Profondément croyant (protestantisme), il entame des études ecclésiastiques au séminaire pour devenir pasteur. Il entre à l’Université de Tübingen ou il obtient une maîtrise (comprenant entre autres matières, l’astronomie, la physique, les mathématiques). Lors de ses cours d’astronomie, son professeur est Michael Maestlin (1550-1631), fervent admirateur du système héliocentrique de Nicolas Copernic. C’est à ce moment-là qu’il s’intéresse vraiment à l’astronomie et à l’héliocentrisme en particulier.

En 1594, il quitte ses études de pasteur pour aller prendre un poste de professeur de mathématiques à l’Ecole Evangélique de Graz (aujourd’hui en Autriche). À cette époque, on ne fait pas encore la distinction entre l’astrologie et l’astronomie qui sont englobées dans une seule ‘’science’’. Kepler fait donc aussi des horoscopes et des thèmes astrologiques à ce moment-là.

Il se marie en 1597 avec une femme qu’il n’aimera pas particulièrement et aura trois enfants – Barbara Müller meurt en 1612.

En 1600, il est menacé d’expulsion de Graz s’il ne se convertit pas au catholicisme (c’est alors la Contre-Réforme). Refusant d’abjurer sa foi, il est expulsé. Il se réfugie à Prague, au château de Benatek, pour devenir l’assistant de l’astronome danois Tycho Brahe qui avait été nommé mathématicien et astronome impérial de l’Empereur Rodolphe II. Tycho Brahe était réputé pour ses observations astronomiques qu’il avait consignées et notées toute sa carrière.

Tycho Brahe meurt prématurément en octobre 1601 (à 54 ans) laissant ses inestimables travaux, et sa charge impériale à Kepler. Rodolphe II charge Kepler d’établir des nouvelles tables planétaires (tables rudolphines), qui ne verront le jour qu’en 1627, c’est dire le travail monumental auquel s’était attelé Kepler.

Il se remarie avec Suzanne Reuttinger en 1613 – un mariage heureux et ils auront 7 enfants.

En 1615, sa mère est accusée de sorcellerie et il la défendra pendant six ans avant que les charges ne soient abandonnées contre celle-ci. Elle passera quand même de nombreux mois en prison, et mourra six mois après son acquittement.

Durant cette période, Kepler fera de nombreux allers-retours, ce qui le fatiguera énormément au vu de sa santé fragile. De plus, depuis la mort de Rodolphe II en 1612, il avait perdu la charge impériale qu’il avait, et donc aussi les revenus et avantages qui allaient avec.

En 1627 sortent donc les Tables Rudolphines, mais ce n’est pas vraiment un succès.

Alors qu’il se trouve à Ratisbonne pour assurer une charge de professeur de mathématiques, loin des siens, il meurt le 15 novembre 1630 à 58 ans, dans un état de pauvreté extrême.

Sa tombe est détruite par les Suédois et ses ossements jetés à la fosse commune lors de la Guerre de Trente ans.

Johannes Kepler est un des plus grands mathématiciens et astronomes de notre histoire. En début de cet article, nous avons parlé des Lois de Kepler, qui sont au nombre de trois.

Les deux premières ont été publiées en 1609 dans le livre Astronomia Nova (70 chapitres). Et la troisième en 1618. Sans entrer dans le détail, ce sont des lois qui régissent le mouvement des planètes sur leur orbite. Il est le premier à parler à parler véritablement de pesanteur et d’attraction terrestre.

Pour ce faire, il écrit, en 1608, Le Songe ou l’Astronomie lunaire afin d’expliquer ses théories. Ce livre est considéré par beaucoup de personnes comme le 1er livre de science-fiction. Je vous laisse découvrir par vous-même l’histoire (autobiographie) de Duracotus, jeune Islandais, et de l’île de Levania. Le récit sera publié après la mort de Kepler en 1634 (par son fils).

Alors qu’il est l’assistant de Tycho Brahe, Kepler se ‘’heurte’’ avec son maître sur l’héliocentrisme. Copernic théorisait que le Soleil était au centre avec les planètes, dont la Terre, tournant autour de celui-ci, et Tycho Brahe théorisait une Terre au centre avec un Soleil tournant autour mais dont les autres planètes tournant autour du Soleil.

Et c’est en calculant l’orbite de Mars que lui avait demandé Brahe que Kepler va élaborer ses deux premières théories de sa fameuse loi :

  • Les planètes décrivent des orbites elliptiques dont le Soleil est un foyer
  • Le mouvement de chaque planète est tel que le segment de droite reliant le Soleil et la planète balaie des aires égales pendant des durées égales (ouf ;) )

Puis sa troisième, après avoir été le premier à parler d’une rotation du Soleil sur lui-même :

  • Pour toutes les planètes, le rapport entre le cube du demi grand axe de la trajectoire et le carré de la période est le même – cette constante est indépendante de la masse de la planète (re ouf ;) )

Enoncée en 1618, cette troisième loi est publiée en 1619 dans son livre Harmonices Mundi, où en 5 volumes, il donne sa vision d’un univers soumis à des ‘’lois harmoniques’’ et où chaque planète possède un thème musical.

Et comme également plus haut, ce sont ces Lois de Kepler qui aidèrent Newton dans ses travaux sur l’attraction universelle.

On doit aussi à Kepler la fondation, la création de l’Optique en tant que science, avec la synthétisation des connaissances de l’époque sur la lumière, la réfraction, les miroirs… Ses écrits paraissent en 1604 sous le nom de Astronomiæ pars Optica.

Il est très enthousiasmé par la découverte de Galilée et de sa lunette astronomique. Et il est le premier à utiliser le mot satellite pour désigner les 4 lunes découvertes par Galilée autour de Jupiter, grâce à sa lunette.

Les travaux de Kepler sont très nombreux et variés. Par exemple, il a travaillé sur la Supernova de 1604, sur l’astronomie copernicienne,  etc…. et de nombreux hommages lui ont été rendus ainsi qu’a ses travaux :

  • Un astéroïde Kepler (n° 1134)
  • Un cratère Kepler sur la Lune
  • Un cratère Kepler sur Mars
  • Une région, Kepler Dorsum, sur Phobos (un des deux satellites de Mars)
  • La supernova de 1604 a été rebaptisée Supernova de Kepler
  • Ballon-monté  Kepler de la Commune le 10 octobre 1871
  • Le télescope spatial Kepler de la NASA lancé en 2009 pour détecter des exoplanètes dans la Voie Lactée
  • Le vaisseau ravitailleur de l’ISS ATV-2 Kepler de l’ESA
  • De nombreuses rues Kepler, comme à Paris
  • Etc…

Stéphane Sébile

Secrétaire de la Commission Astronautique et techniques spatiales 

Images : Collection Stéphane Sébile