C’est mon dernier mot : le Soleil

Henri, candidat du jeu télévisé « qui veut gagner des millions ? », est confronté à la question suivante : « Qu'est-ce qui gravite autour de la Terre ? » avec le choix entre la Lune, le Soleil, Mars et Vénus. Il hésite, demande l'avis du public, qui est très partagé entre les deux premiers choix. Il se décide finalement, répond « le Soleil », ce qui signe la fin de son aventure télévisée. La fin ? Pas tout à fait, car la vidéo tourne régulièrement sur les réseaux sociaux, suscitant des réactions parfois très vives, sur le mode « mais comment peut-on ne pas savoir répondre à cette question ?!? »

Ces commentaires me font généralement plus réagir que la vidéo elle-même, peut-être parce qu'ils font résonner des questionnements d'ordre pédagogique auxquels sont confrontés les enseignants qui abordent la mécanique, ou plus simplement l'histoire de la connaissance du Système solaire.

Du coup, en laissant vibrer un peu cette résonance, on peut commencer par se demander si la formulation de la question posait une difficulté. C'est le cas. Que signifie le verbe « graviter » ? Pour quelqu'un qui n'utilise pas ce terme et ne l'a jamais rencontré, il évoque la gravitation, et pourrait signifier « produire de la gravitation ». Auquel cas la question posée, entendue comme « qu'est-ce qui crée de la gravitation autour de la Terre ? », peut nous laisser aussi perplexe que le candidat sus-mentionné. La réponse « le Soleil » semble alors un peu plus pertinente que les autres dans la mesure où le Soleil est plus massif que les trois autres corps proposés. En fait, le dictionnaire qui traîne dans mon salon m'indique la définition « graviter : être soumis à une force de gravitation », pour ajouter immédiatement que « graviter autour de : décrire une orbite autour de ». La question doit alors être entendue comme « Qu'est-ce qui décrit une orbite autour de la Terre ». On peut poursuivre cette quête des définitions en chassant le mot « orbite » (« trajectoire décrite par un corps céleste ») puis « trajectoire » (« courbe décrite par un point matériel en mouvement »), ce qui nous amène au cœur d'un autre problème.

La question, reformulée comme « qu'est-ce qui décrit une trajectoire autour de la Terre », est incomplète. Une trajectoire n'est définie que si on indique un référentiel, c'est-à-dire notamment un point par rapport auquel on mesure la position. La trajectoire d'un trognon de pomme jeté par la fenêtre d'une voiture avançant à vive allure commence, selon qu'on est a/ le conducteur, b/ une vache sur le bord de la route ou c/ un ver de la pomme qui a échappé à votre coup de dents, comme : a/ une portion de droite perpendiculaire au mouvement de la voiture, b/ une portion de droite presque parallèle à la trajectoire de la voiture ou c/ un point (vue depuis le ver, la pomme est immobile).

Il ne s'agit pas ici de pinailler sur une éventuelle inexactitude de la question posée par Jean-Pierre Foucault, mais de comprendre en quoi la réponse « la Lune » est plus pertinente que « le Soleil » (car en effet, elle l'est). Ce n'est pas parce que « Tout le monde devrait le savoir », réponse qui atteint un score de 10 sur mon échelle d'énervement qui en compte 11. Si ce qu'on reproche à Henri c'est de ne pas savoir, ne peut-on pas lui pardonné d'avoir oublié ? Mais la culture scientifique, puisque c'est de cela qu'il s'agit, ne devrait pas être une affaire de savoir ou pas.  On « savait », au temps de Ptolémée, que la Terre était au centre de l'Univers, même si on comprend aujourd'hui que cette notion n'a pas vraiment de sens. La science est encore trop souvent associée à des savoirs, des énoncés, alors que ce sont des packages plus complets : chaque énoncé scientifique devrait être accompagné d'une notice, indiquant comment on l'a obtenu, comment il a été vérifié, comment il pourrait être mis en défaut, son domaine de validité.

Mais revenons à la question qui fait gagner des millions (ou pas). La réponse « la Lune » découle naturellement de la vision copernicienne du Système solaire (voir la figure ci-dessous), et c'est la réponse attendue dans le jeu. À mon avis, la réponse « Le Soleil » est elle aussi défendable (avec certes un peu de mauvaise foi), ou disons plutôt qu'elle est moins simple à éliminer qu'on pourrait le penser. Depuis un observateur situé sur Terre, la Lune et le Soleil décrivent tous deux une trajectoire à peu près circulaire autour de la Terre. Pourquoi serait-il plus pertinent de considérer la Terre comme référence quand on étudie le mouvement de la Lune, mais pas quand on étudie celui du Soleil ? La réponse « parce que les autres planètes tournent autour du Soleil » botte en touche, car la présence d'autres planètes ne modifie pas qualitativement la question : elle serait tout aussi valide dans un Système solaire qui ne serait constitué que de la Terre, du Soleil et de la Lune. La réponse « parce que la Terre attire la Lune alors qu'elle est elle-même attirée par le Soleil » n'est pas satisfaisante non plus, car la Terre attire autant le Soleil que le contraire, et l'attire même plus qu'elle n'attire la Lune(plusieurs centaines de fois)  !

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Version schématique du modèle de Copernic (schématique car les planètes décrivent en fait des épicycles circulaires, dont les centres décrivent eux-mêmes des trajectoires circulaires). Pour Copernic, le Soleil était « fixe ».

Historiquement, on peut remarquer que le modèle héliocentrique (figure ci-dessus), proposé notamment par Copernic au début du XVIe siècle pour remplacer le modèle géocentrique associé à Ptolémée (1400 ans plus tôt), est tout à fait équivalent, du point de vue géométrique (position relative des corps) et cinématique (vitesses relatives), au modèle géocentrique de Tycho Brahe (figure ci-dessous), selon lequel la Lune et le Soleil, accompagné de son cortège de planètes, décrivent des orbites autour de la Terre, dont la position est considérée comme fixe.

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Version schématique du modèle de Tycho Brahe (schématique car les planètes décrivent en fait des épicycles circulaires, dont les centres décrivent eux-mêmes des trajectoires circulaires). Pour Tycho Brahe, c'est la Terre (en bleu) qui est « fixe » et le Soleil tourne autour de la Terre, emportant avec lui son cortège de planètes.

Le message de Copernic, relayé et précisé par d'autres, c'est qu'on peut aussi considérer que la Terre tourne autour du Soleil, pas qu'on doit le faire. C'est Newton qui, avec ses lois de la mécanique, permet de franchir ce dernier pas. Sans entrer dans trop de détail, il nous permet de montrer que deux corps soumis à une force de gravitation mutuelle orbitent tous les deux autour de leur centre de gravité commun, l'accélération étant égale à la force divisée par la force ressentie, à condition de prendre pour référence le centre de gravité du système (ou un point animé d'une vitesse constante par rapport à ce dernier) et des axes pointant dans des directions fixes à l'échelle cosmologique (avec d'autres choix de référence ou d'axes, il faut considérer des forces additionnelles appelées « forces d'inertie », dont la force centrifuge est la contribution la plus connue).

Voilà. C'est autour de leur centre de gravité qu'il est naturel de dire que deux corps qui s'attirent orbitent. Celui du Système solaire est situé très près du Soleil, juste à l'extérieur de sa surface, tandis que celui du système Terre-Lune est situé dans la Terre. C'est en ce sens qu'il est plus naturel de considérer que c'est la Lune qui gravite autour de la Terre.

On peut remarquer que du coup, le Soleil est lui-même animé d'un mouvement de rotation autour du centre de gravité du Système solaire. C'est le cas des étoiles des autres systèmes solaires, et cet effet permet de détecter des planètes extrasolaires.


6 commentaires pour “C’est mon dernier mot : le Soleil”

  1. Jacques PRESTREAU Répondre | Permalink

    Pour nous, qui avons une culture scientifique relativement avancée, il est certain que ces questionnements ont du sens. Mais pour une personne de culture scientifique très moyenne comme la grande majorité des téléspectateurs (le niveau scientifique dépasse rarement celui du collège... et encore...) ces questionnements n'ont pas de sens puisqu'il est hors de portée de la plupart de pouvoir penser en terme de référentiels. La question posée par Jean-Pierre doit être entendue dans son sens le plus évident, sans... tourner autour du pot. La question posée par Jean-Pierre était exprimée en des termes de niveau disons sixième, pour satisfaire au niveau moyen du public en ces matières, donc pour être adéquate la réponse devait alors être celle d'un enfant de sixième, tout simplement. Henri a hésité puis donné une mauvaise réponse, en effet... mais il est fort à parier que le nombre de personnes qui devant leur téléviseur ont mal répondu elles aussi doit être non négligeable. Et la cause profonde d'une mauvaise réponse n'est peut-être pas dans un oubli de la part d'Henri... mais serait plutôt à rechercher dans un manque d'intérêt des programmes scolaires depuis des décennies (au moins quatre ou cinq) pour la mécanique du ciel la plus élémentaire. La réponse d'Henri me semble donc refléter une méconnaissance alarmante de la population en ce qui concerne la place de l'homme dans l'univers, avec une responsabilité majeure de la part du système scolaire. Il me semble que c'est là que se situe la plus grave conclusion à tirer de cette anecdote.

  2. Richard Taillet Répondre | Permalink

    Merci pour votre commentaire, avec lequel je suis en désaccord (ce qui n'enlève rien à son intérêt !). Il n'y a pas une vérité physique à un niveau sixième, et une autre à un niveau plus élevé. Même en sixième, il me semble important que des élèves puissent comprendre que le Soleil tourne bien autour de la Terre.

    Et je ne suis pas non plus d'accord avec la dernière partie de votre intervention : ces questions n'ont rien à voir avec la place de l'homme dans l'Univers. C'est une question de physique, qui demande qu'on l'aborde comme tel. C'est précisément en voulant donner une place à l'homme qu'on parvient à vouloir mettre (ou pas) la Terre au centre, alors que le point fondamental est qu'il n'y a pas de centre.

    • Jacques PRESTREAU Répondre | Permalink

      "Il n'y a pas une vérité physique à un niveau sixième, et une autre à un niveau plus élevé."

      Ca n'est pas du tout le sens de ce que j'ai écrit, mais c'est pas grave...

      "Même en sixième, il me semble important que des élèves puissent comprendre que le Soleil tourne bien autour de la Terre."

      C'est une évidence (qu'il est important qu'ils le comprennent). Je n'ai jamais écrit le contraire.

      "C'est précisément en voulant donner une place à l'homme qu'on parvient à vouloir mettre (ou pas) la Terre au centre, alors que le point fondamental est qu'il n'y a pas de centre."

      Là non plus ce n'est pas du tout le sens de ce que j'ai écrit, mais c'est pas grave...

      Très cordialement !
      Jacques

      • Richard Taillet Répondre | Permalink

        ok, visiblement je n'ai pas compris votre commentaire, du coup. J'ai bien compris que ce n'était pas grave, mais c'est quand même embêtant ! 😉

  3. JLM Répondre | Permalink

    Ma question est :
    mais qui donc sélectionne les candidats à une émission o^l'on peut gagner 666 fois le SMIC

  4. Julien Demigny Répondre | Permalink

    Bonjour,

    De nos jours, cette fumeuse question de "quoi orbite autour de quoi ?" peut vite faire tourner en rond n'importe qui... Il faut aller piocher dans les souvenirs des cours de Physique de seconde pour clarifier le problème: le choix du référentiel d'étude. Pour moi, l'efficacité de la Physique commence là... Je considère donc votre article comme un bon moyen d'initier de jeunes élèves à la notion d'objectivité scientifique. (Chaque année, je constate l'enthousiasme des collégiens et lycéens qui suivent les cours de physique traitant de mécanique céleste. Je constate aussi les difficultés qu'ils rencontrent en abordant la relativité du mouvement... Je ne m'étonne donc pas de voir ce qu'il pourrait en rester des années plus tard.)

    J'ai peur que cette vidéo ne dissimule une preuve de plus de notre tendance à ne plus savoir douter d'une affirmation en l'attaquant à coup de raisonnement scientifique...(oui, ma phrase est moche !)
    Comprenez que je n'accable nullement cet Henri (on mettra ça sur le coup de la tension et lui reprocher de ne pas s'être tenu au courant..) et qu'au contraire je vous rejoins (au niveau 10 de l'énervement) lorsque j'observe les commentaires de ceux qui pensent tous savoir.

    C'est donc très modestement que je tenterai de faire remarquer ceci:
    Il ne peut pas y avoir deux poids et deux mesures (surtout lorsqu'on traite de gravitation) dans une question scientifique énoncée trop vulgairement lors d'une émission de télévision visant (ironiquement) à vous faire gagner de l'argent en masse...(Une équivalence qui aurait plu à Einstein). Réconfortons-nous, scientifiques, la Terre continue de tourner, et ça c'est un spectacle (lui aussi signé Foucault) qui n'a pas de prix...

    Cordialement

    Joyeux Noël !

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