La création de l'Univers : Big Bang, origine de l'Homme, histoire et théories
La planète Terre
Repères
-Big Bang
Date de la création de l'Univers : (consensus scientifique) autour de 13,8 milliards d'années.
Histoire
(Comment les Hommes ont imaginé la Terre et l'Univers à travers les siecles) :
VIIIe siècle av. notre ère / Mésopotamie : la Terre, encerclée par une rivière circulaire, a pour centre Babylone.
VIIe-VIe av. notre ère / Thalès (monde grec) : la Terre est un disque posé sur l'eau. Celui-ci est surmonté d'un dôme où évoluent d'autres planètes en forme de disque.
VIIe-VIe av. notre ère / Anaximandre (monde grec) : la Terre est un cylindre immobile en suspension dans l'Univers.
Ve-IVe siècle av. notre ère / Aristote (monde grec) : la Terre est vue pour la première fois comme une sphère. Elle est au centre de l'Univers (géocentrisme), entourée de trois sphères : une sphère d'eau, une sphère d'air et une sphère de feu.
IVe siècle av. notre ère / Héraclide du Pont (monde grec) : la Terre tourne sur elle-même, avec une période de révolution de 24 heures.
IIIe siècle av. notre ère / Eratosthène (monde grec) : première estimation correcte du périmètre de la Terre : 39 350 km (par calculs géométriques). La dimension réelle est de 40 075 km.
IIe siècle : système géocentrique de l'astronome et astrologue grec Ptolémée.
L'Almageste : (déf.) traité composé par le savant grec Claude Ptolémée (IIe s.), qui résume les connaissances mathématiques et astronomiques de l'Antiquité.
Avec l'oeuvre d'Aristote, c'est essentiellement à travers elle, transmise à la fois par les Arabes et les Byzantins (et souvent traduit par des érudits juifs et chretiens), que l'Occident redécouvrira la science grecque au Moyen Âge et à la Renaissance.
Système de Ptoléméé
Début de l'ère chrétienne et Moyen Âge : les Écritures saintes expliquent que la Terre est plate ; c'est une régression... Mais beaucoup d'astronomes chrétiens continuèrent à admettre une Terre ronde. En revanche, il fut difficile de concevoir la Terre autrement que comme le centre de l'Univers (géocentrisme). Mais avec l'invention, au début du XVIIe siecle, de la lunette astronomique qui permit de valider les prédictions aux moyens d'observations très précises, il devint alors toujours plus difficile de contester la rotondité de la Terre et l'héliocentrisme : " la Terre n'est pas le centre de l'Univers, mais seulement le centre du système Terre-Lune ; toutes les sphères y compris les étoiles, tournent autour du Soleil, centre de l'Univers* ; la Terre tourne autour d'elle-même, suivant un axe nord-sud. ; la distance Terre-Soleil est infime comparé à la distance entre la Terre et les autres étoiles."
Vers 1750 : le modèle de Ptolémé (géocentrisme) est abandonnée par l'Église sous le pape Benoît XIV.
*Il faudra encore attendre le début du XXe siècle pour que les progrès scientifiques et les travaux d'astronomes (Edwin Hubble...) démontrent que le Soleil est seulement le centre de notre système solaire (galaxie) et non de l'intégralité de l'Univers.
Date de la création du calendrier Julien (Antiquité romaine / jules César) : 45 av. notre ère.
Date de la création du calendrier grégorien (pape Grégoire XIII) : 1582.
-Planète Terre
Forme : sphèrique, boursouflé à l'équateur et applatie aux pôles.
Rayon : 6371 km.
Superficie : 510,1 millions de km2.
Distance du Soleil : 149, 6 millions de km.
Masse : 5,9725 × 10^24kg. (5,9725 mille milliards de milliards de tonnes métriques)
Âge : 4,543 milliards d'années.
Durée de la formation : ~ 200 millions d'années.
Lune / satellite : Lune.
Détails (~)
De 0 à 70-150 km : croûte continentale et croûte océanique.
De 70-150 à 700 km : manteau supérieur.
De 700 à 2885 km : menteau inférieur.
De 2885 à 5155 km : noyau externe.
De 5155 à 6371 km : noyau interne.
-Soleil
Genre : étoile du système solaire (qui en compte plus de 140 milliards de différentes tailles).
Rayon : 696 000 km.
Température de surface : 5800° C.
Masse : 1,989 × 1030 kg.
-Lune
Distance de la Terre : 384 467 km.
Rayon : 1737 km.
Gravité : 1,622 m/s2.
Période orbitale : 27 jours.
Âge : 4,53 milliards d'années.
-Lunette astronomique
Invention
Lieu : Hollande (vers 1608).
Inventeur : l'opticien hollandais Hans Lippensberg.
1804 : théorie de l'atome moderne / John Dalton. (Théorie atomique antique : concept philosophique / grec et hindou).
1896 : découverte de la radioactivité (uranium) / Henri Becquerel (développement ultérieur : Pierre et Marie Curie).
1905 : théorie de la relativité restreinte (E=mc2) / Albert Einstein.
1916 : Théorie de la relativité générale / Albert Einstein.
1932 : découverte de la fission nucléaire / James Chadwick.
1934 : découverte de la radioactivité artificielle / Frédéric Joliot et Irène Joliot-Curie, physiciens et chimistes français.
- 445686 : UN NOUVEL ORDRE MONDIAL
Février 1939, France : F. Joliot, Halban et Kowarski démontrent, expérimentalement, que la fission de l'uranium par bombardement de neutron peut être associée à une réaction en chaîne.
4 mai 1939, France, F. Joliot , Halban et Kowarski déposent trois brevets, dont le cas nº3 (ou cas C) - Perfectionnent aux charges explosives. Ce brevet, avec le numéro provisoire nº 445686, et le dépôt intellectuel de la bombe atomique.
«Des bombes d'un genres nouveaux et d'une extrême puissance pourraient être construite.»
Le 2 août 1939, Albert Einstein, pacifiste, informe le président Franklin Delano Roosevelt que la conception de bombes d'un genre nouveau et devenue possible (suite aux travaux de Joliot en France et de ceux de E..Fermi et L. Szilard aux États-Unis), et lui suggère de prendre certaines mesures de vigilance. La lettre évoque la possibilité d'une conclusion identique pour l'Allemagne nazie.
Le président américain Franklin Delano Roosevelt (1882-1945).
La lettre Szilard-Einstein : rédigée (en août 1939) par Eugene Wigner et Leó Szilárd, finalisée et signée par Einstein.
Irène Joliot Curie (1897-1956), chimiste, physicienne et femme politique, et Frédéric Joliot, dit Joliot-Curie (1900-1958), physicien et chimiste. Prix Nobel de chimie (1935) / découverte de la radioactivité artificielle.
Leó Szilárd (1898-1964), physicien hongro-américain.
Le Projet Manhattan (USA)
Début des travaux, États-Unis : 1939.
Projet Manhattan : 1942-1945.
Création du Manhattan district par le président Roosevelt : 13 août 1942.
Julius Robert Oppenheimer (1904-1967), Physicien américain et directeur scientifique du Projet Manhattan.
Il est souvent surnommé le "père de la bombe atomique".
Organigramme du Projet Manhattan (1er mai 1946).
Julius Robert Oppenheimer et Leslie Richard Groves (militaire, responsable du Projet Manhattan).
La première explosion nucléaire (essaie Trinity), 16 juillet 1945, Alamogordo, Nouveau-Mexique.
6 août 1945 : bombe atomique (fission nucléaire) - sur Hiroshima, Japon.
9 août 1945 : bombe atomique (fission nucléaire) - sur Nagasaki, Japon.
1952, États-Unis : invention de la bombe H (fusion nucléaire) par Edward Teller et Stanislaw Ulam.
-La conquête spatiale
Définitiondel'espace : L'espace est traditionnellement défini par opposition à l'atmosphère terrestre. Mais en l'absence d'une frontière précise, différentes altitudes sont admises. La ligne de Kármán*, 100 km d'altitude, est la définition la plus utilisée. À cette altitude, l'air n'est plus assez dense pour assurer la portance d'un avion ; pour continuer : il faut accélérer et entrer en orbite.
-Troposphère : 6 - 20 km
-Stratosphère : 20 - 50 km (couche d'ozone)
-Mesosphère : 50 - 85 km
-Thermosphère : 85 - 690 km ( ligne de Karman / 100 km)
-Exosphère : 690 - 10 000 km
* D'après le physicien Théodore von Kármán
20 février 1947, États-Unis : une fusée V2 envoie des mouches à fruits dans l'espace (à 109 km d'altitude). Les mouches survivent à l'expérience. La fusée V2 est le fruit des recherches allemandes pendant la Seconde Guerre mondiale (1939-1945). Elle fut prise à l'Allemagne nazie, après la défaite de celle-ci.
4 octobre 1957, URSS : premier vol spatial orbital de l'Histoire par le satellite soviétique Spoutnik-1.
3 novembre 1957, URSS : premier être vivant à entrer en orbite (2000 km) dans l'espace. La chienne Laïka(Kourdyavka) meurt au bout de quelques heures à bord de Spoutnik-2.
18 octobre 1958 : création de la NASA, l'agence spatiale des États-Unis.
1958 à 1970 : Werner von Braun* est directeur du centre de vol spatial Marshall de l'agence spatiale des État-Unis (NASA).
19 août 1960, URSS : les deux chiennes, Belka et Strelka, sont les deux premiers êtres vivants de l'Histoire à avoir été placés en orbite (avec Spoutnik-5) puis ramenés en vie.
12 avril 1961, URSS : premier vol habité par un être humain, avec la mise en orbite du Soviétique Youri Gagarine.
29 septembre 1961 : le Canada lance son premier satellite, Alouette-1. Troisième nation à avoir mis un satellite sur orbite.
16 juin 1963, URSS : Valentina Terechhova est la première femme dans l'espace.
15 décembre 1964 : l'Italie lance son premier satellite, San Marco, à l'aide d'un lanceur Scout américain.
26 novembre 1965 : la France lance son premier satellite, Astérix, à partir d'une fusée Diamant.
29 novembre 1967 : l'Australie lance son premier satellite, WRESAT-1.
20 juillet 1969, États-Unis : premier pas sur la Lune par l'astronaute Neil Armstrong / mission Apollo (Saturn-V).
11 février 1970 : lancement du premier satellite japonais, Õsumi.
20 juillet 1976 : la sonde américaine Viking-1 réussit le premier attérissage opérationnel sur Mars.
12 avril 1981 : premier décollage de la navette spatiale Columbia (USA)
24 juin 1982 : Jean-Loup Chrétien est le premier Français dans l'Espace.
28 avril 2001 : Denis Tito est le premier touriste de l'espace.
15 avril 2003 : premier vol habité dans l'espace de la Chine ; Yang Liwei avec la capsule Shenzhou.
14 juillet 2015 : premier survol de Pluton par la sonde New Horizon.
Petit lexique (origine / terme choisi)
Astronaute: États-Unis
Cosmonaute : Union Soviétique (URSS) / Russie
Spationaute : France
Taïkonaute : Chine
Vyomanaute : Inde
«Le physicien Leo Szilard annonça un jour à son ami Hans Bethe qu'il envisageait de tenir un journal : "Je n'ai pas l'intention de le publier. Je compte simplement consigner les faits pour l'édification de Dieu." "Tu ne crois pas que Dieu connaît les faits ?" demanda Bethe. "Certe, il les connaît, répliqua Szilard, mais il ne connaît pas cette version des faits."»
( Hans Christian von Baeyer, Taming the Atom )
Lathéorie dubig bang
"En une unique et aveuglante explosion, un moment glorieux, trop fugace et trop grandiose pour les mots, la singularité prend des dimensions célestes, occupe un espace au-delà de l'inimaginable. Au cours de la première seconde sont produites la gravité et les autres forces qui gouvernent la physique. En moins d'une minute, l'Univers a atteint une dimension d'un million de milliards de kilomètres et il s'acroît rapidement. Il fait très chaud maintenant, autour de dix milliards de degrés, assez pour engendrer les réactions nucléaires qui vont créer les éléments les plus légers : pour l'essentiel de l'hydrogène et de l'hélium, avec une pointe de lithium (un atome sur cent millions). En trois minutes, 98% de toute la matière qui existe ou existera jamais ont été produits. Nous avons un Univers." (Bill Bryson)
La rotationdela Terre
La Terre orbite autour du Soleil à une distance d'environ 150 000 millions de km suivant une période de 365,24219 jours solaires ou une année sidérale.
Période de rotation relative de la Terre (jour sidéral) : 23h56mn 4,09s. Il faut en moyenne 24 heures, un jour solaire, à la Terre pour réaliser une rotation complète autour de son axe et que le Soleil revienne au plan méridien.
Période de rotation relative de la Terre par rapport au Soleil : environ 86400 secondes (soit un jour solaire).
Période de rotation relative par rapport aux étoiles fixes (jour stellaires / IERS) : 86164, 09 secondes de temps solaire moyen (UT1) ou 23h56mn 4,09s.
La vitesse orbitale de la Terre est d'environ 29,8 km/s (soit 107 000 km/h).
*Le jour sidéral est plus court que le jour stellaire d'environ 8,4 ms.
La Voie lactée
(13,21 milliards d'années)
Composition :
Système solaire / système planétaire
-Une étoile centrale (le Soleil).
-Des planètes téluriques/ rocheuses (Mercure, Vénus, la Terre et Mars).
-Des planètes géantes ou gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune).
-Des planètes naines (Cérès, Pluton, Éris, Makémaké et Hauméa).
-Des comètes (déf. : petis corps constitué d'un noyau de glace et de poussière).
Des satellites (dont la Lune).
-Des météorites (déf. : fragments d'astéroïdes).
*Exoplanètes : planètes situées en dehors de notre galaxie / système solaire (ex. : 51 Pegasi b). Plus de 3500 exoplanètes ont été découvertes à ce jour. Il existe une multitude de galaxies dans l'Univers ; notre système solaire et seulement l"une d'entre elles.
Supernovae
Supernova : l'effondrement et l'explosion d'une étoile géante, plus grande que notre soleil.
Les mystères de l'Univers
Astronomie et monde arabo-musulman
Al-Battani (858-929), mathématicien, astrologue et astronome du sud-est de l'Anatoli.
Son oeuvre majeur, Kitab az-Zij al-Sabi ("Le livre des tables sabéennes"), a considérablement influencé l'astronomie européenne.
Il a corrigé certains calculs de Ptolemée ; il mesura : la durée de l'année, la durée des saisons et la longitude de l'apogée du Soleil qui dépendent de la position du point gamma ; il mesura l'excentricité de l'orbite solaire 0,0346 exacte ; et il fut le premier à découvrir la progression de l'apogée du Soleil par rapport aux étoiles. Nicolas Copernic, dans son célèbre ouvrage Revolutionibus orbium coelestium rédigé en 1543, se réfère à Al-Batani (le citant sous le nom latin de Machometi Aracenfis).
Inventeurs etinventions
Les lunettes astronomiques de Galilée (1609)
Télescope de Newton (1672)
Travaux précurseurs : Jacob Metius d'Alkmaar, Hans Lippershey, Sacharias Jansen, Galilée...
Première description du télescope à miroir : James Gregory.
Mise en pratique / élaboration : Isaac Newton, vers 1666.
Galiléo Galilée
L'Almageste
L'Almageste
Claude Ptolémée (vers 100 - vers 170), astronome et astrologue. Auteur de l'Almageste (concept géocentrique).
Système géocentrique
Système héliocentrique
Isaac Newton (1642-1727)
Philosophe, mathématicien, physicien, alchimiste, astronome et théologien anglais, puis britannique.
Descriptifs
Le cas Wernervon Braun(1912-1977)
Werner von Braun avec une maquette de la fusée V2 (Seconde Guerre mondiale).
Ingénieur allemand (ancien nazi et membre de la SS) naturalisé américain en 1955.
Récupéré après la défaite de l'Allemagne nazie, avec d'autres scientifiques allemands, par les forces américaines (dans le cadre de l'opération Paperclip), von Braun participera au développement des missiles balistiques de l'armée de terre américaine et, à la fin des années 1950, au développement de la famille des fusées Saturn, qui permettront le lancement des missions lunaires du programme Apollo. Il sera directeur du centre de vol spatial Marshall de la Nasa, de 1958 à 1970.
Lesgrands découvreurs
Albert Einstein
"Rien dans sa jeunesse ne signalait sa future grandeur" :
il ne parla pas avant l'âge de trois ans ;
il échoua une première fois à son examen d'entrée à l'université ;
il entra à l'Institut polytechnique de Zurich pour devenir professeur de sciences pour le secondaire, il s'y montra un étudiant brillant, mais pas extraordinaire.
Il obtint son diplôme en 1900 et commença à publier des articles. En 1902, il prend un emploi au bureau des brevets suisses. C'est dans ce contexte qu'il propose sa «théorie de la relativité restreinte», en 1905.
À propos d'Albert Einstein : «En tant que création d'un esprit unique, c'est sans doute la plus grande réussite intellectuelle de l'humanité.»
(Boorse, Motz et Weaver, historiens de la science anatomique)
Hubble, Einstein et Lemaitre
Albert Einstein
Physicien théoricien
(1889, Ulm, Wurtemberg, Allemagne - 1955, Princeton, New-Jersey, USA)
Alexandre Friedmann (1888-1925), physicien et mathématicien russe. Après avoir pris connaissance des travaux d'Einstein, il est (à priori) le premier à introduire l'idée d'un Univers en expansion.
Georges Lemaître (1889-1966), chanoine catholique belge, astronome, physicien et professeur universitaire. Théoricien : fondateur de la théorie du Big Bang / théorie de l'«atome primitif» (explosion et amplification d'un atome).
Edwin Powell Hubble (1889-1953), astronome américain de l'expansion de l'Univers / «Loi de Hubble».
Alan Guth (né le 26 avril 1933), physicien et théoricien.
Il est le premier à proposer une théorie de l'inflation cosmique (expansion de l'Univers) en 1979, suite à une conférence sur le Big Bang donnée par Robert Dike. Avec Guth (et grâce à la découverte accidentelle de Penzias et Wilson), le Big Bang passe du statut d'hypothèse à celui de théorie établie.
Robert Woodrow Wilson et Arno Allan Penzias, radio-astronomes ; prix Nobel de physique (1978) :
"Découverte du rayonnement thermique cosmologique" (en 1965).
«Science sans conscience n'est que ruine de l'âme.» (Rabelais)
«Le mot Dieu n'est pourmoi riend'autre quel'expression et le produitde lafaiblessehumaine.» (Albert Einstein)
«Toute science commence comme philosophie et se termine en art.» (Will Durant)
À laconquêtedel'espace
La chienne Leïka : le premier être vivant mis en orbite dans l'espace
Youri Gagarine (URSS) : le premier homme dans l'espace
Youri Gagarine (1934-1968)
Neil Armstrong (États-Unis) : le premier homme sur la Lune
Neil Armstrong (1930-2012)
La première femme cosmonaute Capsule Vostok
Valentina Terechkova (1937, Maslennikovna, RSFS de Russie, Union soviétique), ex ouvrière du textile, cosmonaute et femme politique.
Les femmes dans l'espace
Mae Carol Jamison (1956, Alabama, États-Unis), la première astronaute noire.
Vol : Endevour STS-47 (le 14 septembre 1992 ; coopération États-Unis - Japon).
Diplômée de plusieurs universités dont Stanford, le docteur Jamison à quitté la NASA en 1993.
Claudie Haigneré/ Claudie André-Deshay (1957, Saône-et-Loire, France), la première spationaute française.
Scientifique, spationaute et femme politique française.
Le premier pas de l'Homme sur la Lune
The Origin of species
L'Origine des espèces
Charles Darwin
L'oeuvre originale de 1859.
Le lamarckisme
De Jean-Baptiste Lamarck / Pierre de Monnet (chevalier de Lamarck), 1744-1829, naturaliste français.
Le lamarkisme est à la base du transformisme, mais il s'oppose au darwinisme, car il considère que les caractères qu'une espèce acquiert au cours d'une génération, sous l'influence du milieu, sont transmis à la génération suivante. Cette hypothèse et en contradiction avec les découvertes de la génétique (mutation, notamment), mais le néo-lamarkisme demeure vivace.
Le continent africain, berceau de l'humanité
Les recherches par l'ADN (mitochondrial) démontrent que nos plus lointains ancêtres sont originaires du continent africain. Il n'existe donc qu'une seule espèce (ou "race") humaine : Homo sapiens. Les distinctions prononcées que nous pouvons observer entre les individus des differents groupes sont exclusivement les résultats d'adaptations environnementales (climat...), à moyen et long terme...
"De Toumai à l'Homme moderne : Homo sapiens."
[Vue d'artiste]
Olga Kuraeva : Professional dancer ; Teacher of classical dance.
Homo sapiens ("Homme savant") : l'Homme sage, l'Homme qui sait, l'Homme qui sait qu'il sait...
L'homme qui sait...
Lavie "extraterrestre"
« [...] statistiquement, la probabilité qu'il y ait quelque part d'autres êtres pensants reste assez bonne. Nul ne sait combien il y a d'étoiles dans la Voie lactée -les estimations vont de 100 à 400 milliards- et la Voie lactée n'est qu'une galaxie sur 140 milliards, dont beaucoup sont plus vastes que la nôtre [...].» (Bill Bryson)
Tardigrada
Si les Tardigrades ne prouvent en rien l'existence d'une vie extraterrestre, ils démontrent néanmoins l'extraordinaire capacité de résistance de certains organismes vivants.
Le tardigrade résiste à tout !
Le tardigrade résiste à tout : au vide spatial, à des températures proches du zéro absolu (-272,8) ou au-dessus de l'ébullition de l'eau (150° C), à de très nombreux produits toxiques, à d'énormes doses de rayonx X et aux pressions et rayonnements intenses. Il peut vivre plus de trente ans sans nourriture. Soumis á des températures extrêmes, ils peuvent entrer en crytobiose* (pendant des millenaires) : et reprendre vie s'ils sont exposés à des températures plus douce. Le tardigrade est presque impossible à tuer autrement qu'en l'écrasant.
* Criptobiose : stase / hibernation extrême.
Petit animale aquatique d'une longueur moyenne d'un demi-millimètre (0,5 mm à 1,5 mm), doté de huit petites pattes , et d'aspect très divers, le tardigrade est un micro-organisme qui vit un peu partout sur la planette, des régions polaires aux régions aux chaleurs les plus intenses, des plus hautes montagnes de l'Himalaya aux plus grandes profondeurs océaniques. Certaines espèces vivent dans les eaux douces ou salées, d'autres, dites terrestres, élisent domicile dans des endroits humides : mousses, lichens, humus, sable, sédiments... Ils sont limnoterrestre : ils vivent dans de minuscules poches d'eau interstitielles (au sein des habitats). Selon les espèces : les femelles pondent de une à trente larves à la fois ; leur durée de vie varie de 12 à 30 mois. Il sont souvent visibles à l'oeil nu avec un bon éclairage.
Tardigrade (Tardigrada), surnommé "ourson d'eau". Embranchement proche des arthropodes. Tardigrada signifie "marcheur lent". Première description : 1773, par John Auguste Ephraim Goeze.
Turritopsis nutricula
Turritopsis nutricula est une méduse de la classe des hydrozoaires, comme la plupart des membre de sa classe, elle passe du stade de polype à celui de méduse ; mais turritopsis nutricula fait beaucoup plus : elle est capable d'inverser sont processus de vieillissement...
Turritopsis nutricula prend la forme de polype puis celle de méduse. Ensuite, celle-ci redevient un polype pour se métamorphoser de nouveaux en méduse. Et il semblerait que ce processus soit éternel...
Turritopsis nutricula
Origine : merci des Caraïbes
Classe : hydrozoaire
Embranchement : cnidaria
Dimension : 4 à 5 mn
Turritopsis nutricula
Autres organismes vivants détenant un record d'espérance de vie :
La posidonie de méditerranée -plante florale aquatique / (estimation) environ 100 000 ans ;
le peuplier faux -plante/ (estimation) environ 80 000 ans.
Article sources: D. Hachetteéd. Bill Bryson.The Origin of species /Photo (illustration) 18 -danseuse : Olga Kuraeva. Photos ThomasPesquet, astronaute: PageFacebook officiellede l'astronauteThomas Pesquet.
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Claudie Haigneré/ Claudie André-Deshay (1957, Saône-et-Loire, France), la première spationaute française.
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