La découverte de Neptune.
- Michel Havez
- il y a 5 jours
- 10 min de lecture
"Je suis de ceux qui pensent que la science est d'une grande beauté.
Un scientifique dans son laboratoire est, non seulement un technicien, il est aussi un enfant placé devant des phénomènes naturels qui l'impressionnent comme des contes de fées."
Ces mots sont prononcés par Marie Curie (Merci Pierre Henriquet pour la citation). Ils illustrent à merveille la découverte de la huitième planète de notre système solaire : Neptune.
Il y a plusieurs façons de faire des découvertes scientifiques.
Parfois elles sont fortuites ou dues à un accident, une maladresse, une négligence. On parle de sérendipité. (aptitude à faire par hasard une découverte inattendue et à en saisir l'utilité scientifique).
La liste est interminable, on peut citer la radioactivité ☢️, les rayons X 🩻, le noyau atomique ⚛️, la quinine (malaria), le LSD, l'ADN 🧬, la dynamite 🧨, le verre feuilleté, la draisienne 🚲, l'appareil photo 📷 (daguerréotype), le moteur électrique, le four à microondes, le popcorn 🍿, la Super Glue, l'imprimante jet d'encre, les bêtises de Cambrai 🍬, le Nutella 🍫 , les Carambars, le Sauternes 🍷...
Mais on n'est pas ici pour parler chocolats ou grands vins. Quoique. 😅
D'autres découvertes sont beaucoup plus élégantes, car elles mettent en œuvre tout ce qui fait l'exceptionnelle beauté de l'être humain : la conscience et l'intelligence.
Si beaucoup de découvertes astronomiques ont été faites simplement en observant le ciel (comme les 4 plus grosses lunes de Jupiter par Galilée juste parce qu'il observait Jupiter à la lunette 🔭), d'autres découvertes sont le fruit d'intenses réflexions et d'incroyables calculs (évidemment sans ordinateur ni calculatrice et avec des instruments optiques qui aujourd'hui seraient presque considérés des jouets).
Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne sont connues depuis l'antiquité. Elles sont toutes facilement visibles à l’œil nu et les anciens les appelaient "astres en mouvement" ou "astres errants" soit "planète" en Grec ancien. Mais il n'y avait encore pas d'explication sur ce qui différenciait les planètes des étoiles.
Au début des années 1.600, Johannes Keppler travaille avec Galilée et Tycho Brahé. Il cherche (mathématiquement) les causes du nombre, de la disposition et des mouvements des planètes. Il ne le sait pas mais il est en train d'inventer une nouvelle discipline : l'astrophysique !
Le tandem Keppler / Brahé fonctionne bien : Keppler est affublé de myopie et de diplopie (il voit tout en double). Il se charge des calculs tandis que Brahé réalise des observations et mesures les plus précises à date et Keppler les exploite pour élaborer ses théories.
En 1.609 et 1.618, Johannes Keppler publie 3 formules mathématiques qui expliquent les mouvements des planètes sur leur orbite et quantifie le rapport entre leur distance (au soleil) et leur période de révolution. Cette découverte sera connue sous le nom "Les 3 lois de Keppler".
Ces lois seront bientôt (en 1.677) la base de travail d'Isaac Newton pour mettre au point sa théorie de la gravitation universelle.
Donc à la fin des années 1.600, on connait le comment, mais pas encore le pourquoi. La réponse au pourquoi sera apportée par Albert Einstein 2 siècles plus tard, on va y revenir.
A la fin des années 1.600, l'humanité ne connait donc que 6 planètes, en comptant la terre. Uranus est visible à l’œil nu, à condition d'avoir une vue perçante et de très bonnes conditions d'observation. Sa distance la rend à peine perceptible et comme elle est très éloignée, elle ne bouge que très lentement. Elle a donc déjà été observée depuis longtemps, mais a toujours été prise pour une étoile. Elle est notamment observée et documentée de façon sûre en 1.690, 1.738, 1.750 et 1.769 par divers astronomes.
C'est un musicien (!) anglais William Herschel, astronome amateur, qui ayant construit lui-même son télescope (récemment inventé par Newton), observe l'infime déplacement de ce qui va bientôt devenir Uranus, la septième planète.
Mais pas si vite, pour l'instant, William est prudent, il ne veut pas passer pour une 🍐. Il hésite entre avoir découvert une comète ☄️ ou une planète 🪐.
Il prévient la communauté scientifique en 1.781. D'autres astronomes observent l'objet et l'un d'eux : Anders Lexell en calcule l'orbite grâce aux lois de Keppler et la théorie de la gravitation de Newton.
L'orbite, quasi circulaire, correspond en tous points au comportement d'une planète. Le roi d'Angleterre récompense William Herschel qui devient président de la Royal Astronomical Society en 1.820. Il décède en 1.822 à 84 ans, période de révolution d'Uranus ! Si ça c'est pas la classe !
Découvrir Uranus était presque facile. Nombre d'astronomes l'avaient déjà observés sans comprendre qu'il s'agissait d'une planète et non d'une étoile, ce qui n'était qu'une question de temps.
Mais pour Neptune, c'est bien plus tendu. Avec une magnitude * de 8 elle est totalement invisible à l’œil nu et s'il est possible de "tomber dessus" par hasard au télescope, sa distance est telle qu'elle parait encore plus immobile qu'Uranus. Mais la science va triompher. Et de la plus belle des manières.
* Magnitude : l'échelle est inversée : les objets les plus lumineux ont une magnitude négative. Le soleil a une magnitude de -27, la pleine lune -13, Vénus -5, Jupiter -3, Saturne 0, Uranus 5, limite de l’œil nu dans de bonnes conditions d'observation 6, Neptune 8, limite des jumelles 7*50 10, Pluton 14, limite des télescopes de 8m 27 et limite du télescope Hubble 32.
En Décembre 1.612 Galilée observe une petite étoile peu lumineuse. 1 mois plus tard il retombe dessus et remarque qu'elle a bougé. Il le note et... passe à autre chose. Fail.
Galilée passe à 2 doigts d'être le découvreur de Neptune. Et il va y en avoir plein d'autres !
Lalande la répertorie en 1.795. Lorsqu'il s'aperçoit qu'elle a bougé, il en conclue à une erreur de sa part. Fail.
John Herschel (le fils de William découvreur d'Uranus) l'observe à plusieurs reprise en 1.820 mais n'en tire aucune conclusion. Fail.
Imaginez : le père et le fils à ça 🤏 de découvrir chacun une planète ! la badass attitude absolue !
Bon, les instruments optiques de l'époque sont loin d'avoir la précision de ceux d'aujourd'hui alors je vous la fait courte : Neptune ne sera pas découverte comme Uranus grâce à un télescope.
Pour Uranus, on part d'une observation d'un objet, on découvre qu'il se déplace par rapport aux étoiles, on définit un calcul d'orbite, que l'on comprend comme étant circulaire, on en déduit la nature planétaire de l'objet. Presque facile.
En 1.821, un astronome Français : Alexis Bouvard, compile 40 années d'observation d'Uranus et publie les tables astronomiques * de la position d'Uranus.
* Les tables astronomiques permettent de prédire la position d'un objet à un instant "t".
Et là, c'est le drame. Grâce aux lois de Keppler et surtout de Newton les tables astronomiques permettent une bonne précision de la prédiction des objets. Pourtant, avec Uranus, plus les années passent, plus on constate un écart entre les prédictions et la position observée. La communauté astronomique prend l'affaire au sérieux, mais personne ne relève d'erreur. Les calculs de Bouvard et la théorie de la gravitation de Newton ne mentent pas. Il y a un loup... 🤔
Deux opinions vont s'affronter : les uns pensent que les lois de Newton cessent de fonctionner à mesure que l'on s'éloigne du soleil. Ce qui reste difficile à démontrer et de plus, ça fonctionne très bien avec les autres corps, pourquoi seule Uranus serait-elle différente ?
Bouvard ne se démonte pas et avance son hypothèse : pour lui, l'écart constaté ne peut s'expliquer que par la présence d'un corps massif, plus éloigné qu'Uranus. Il est conforté dans son idée par le fait qu'Uranus est tantôt en avance sur son orbite, tantôt en retard. Comme si un nouvel astre inconnu ralentissait ou accélérait Uranus selon leur position orbitale respective. Cette idée a l’élégance de ne pas invalider la loi de Newton (et même de la confirmer) et promet une chasse passionnante avec la compétition qui va bien. Remettre en question la loi de Newton, à part quelques uns, personne n'est chaud. Par contre, on sait à peu près dans quelle direction il faut braquer les télescopes.
On en est là lorsqu'un jeune étudiant random : John Couch Adams débute ses études de mathématiques à Cambridge. C'est par hasard qu'il tombe sur le rapport du problème d'Uranus. A cette époque, même avec les lois de Newton, déterminer l'orbite d'un corps à partir de l'orbite d'un autre est une tache Ô combien complexe et chronophage à laquelle personne ne s'est encore attelé. John se promet de se lancer dans ce challenge quand il possèdera le bagage mathématique nécessaire et le temps pour le faire. Ce genre de promesse 😅... Mais pas pour John, qui s'y colle en 1.843.
Normalement, on prend des valeurs observées, on les passe dans des formules et on obtient un résultat. Mais là John doit faire l'inverse. Il a un résultat (variable : tantôt en avance ou en retard) et doit réaliser à l'aveugle une péta chié de résultats successifs jusqu'à retomber enfin sur les données observées. Évidemment, sans calculatrice ni ordinateur, ce labeur va lui prendre 2 années !
Fier de lui, John Couch Adams envoie ses conclusions au directeur de l'observatoire de Cambridge : James Challis qui saute de joie. Non je déconne. Challis s'en fout complètement et refile l'info à George Airy, astronome royal. Pas de bol, Airy est convaincu que la loi de Newton, dépassée, doit être révisée. Il renvoie John Couch Adams à ses calculs qu'Airy considère faux. Retenez bien les noms de Challis et Airy, énorme double fail à venir 😉
John, bien dégouté par ces 2 revers successifs, lâche l'affaire. Fail.
François Arago est un homme politique qui aime la science. Il est responsable de l'observatoire de Paris. Il voudrait propulser un scientifique français sur la scène internationale. Il aimerait que ce soit un astronome français qui vienne à bout du problème d'Uranus. Alexis Bouvard 🇫🇷 qui avait publié les tables astronomiques d'Uranus ferait un bon candidat mais il est mort en 1.843. Il confie donc cette tache à un jeune astronome qui n'est même pas membre de l'observatoire de Paris : Urbain Le Verrier.
Le Verrier commence par rédiger un mémoire dans lequel il défend ardemment l’hypothèse d'un nouvel astre sur une orbite plus éloignée d'Uranus et rejette avec force l'éventuelle erreur de la loi de Newton, la présence d'une lune massive d'Uranus ou la présence d'une comète. Il met la main sur les travaux John Couch Adams et reprend ses calculs, plutôt que de repartir d'une page blanche.
A Londres, George Airy entend parler de la tentative 🇫🇷 et comprend qu'il a bien merdé. Pendant qu'il était convaincu qu'il fallait réécrire les lois de Newton, un petit jeune (John Couch Adams) lui a servi la position de la huitième planète sur un plateau mais il l'a envoyé 💩. Non seulement la découverte va échapper aux 🇬🇧 mais en plus il va se couvrir de ridicule.
Il organise en urgence durant l'été 1.846 une campagne de recherche et met l'observatoire de Greenwich à disposition de Challis, Adams et John Herschell (toujours le fils de William) avec pour mission de trouver le nouvel astre avant les français, Adams devant se replonger dans ses calculs. Il va fournir 6 positions possible de la nouvelle planète, mais Challis ne possède pas de carte du ciel à jour. Ils vont voir la planète à plusieurs reprises, mais sans le comprendre et passent à côté. Fail.
Dans le même temps, Le Verrier fournit ses calculs à l'observatoire de Paris, où, là aussi, on ne possède pas de carte du ciel à jour ! Fail.
Arago tient à ce que la découverte soit faite à Paris, ou au moins par un français. Mais la course avec les British est serrée et si on attend d'avoir des cartes à jour on risque de perdre l'avantage !
Le Verrier prend alors une décision radicale, contre l'avis d'Arago : il contacte ses pairs en Europe, dont il sait qu'ils possèdent les instruments adaptés et des cartes du ciel récentes.
Comme d'autres astronomes, Johann Gottfried Galle reçoit le courrier de Le Verrier le 23 Septembre 1.846 avec les coordonnées célestes de l'astre supposé.
Le soir même à 23H il pointe un modeste télescope de 23 cm (de nos jours un outil d'amateur débutant à 500€) sur les coordonnées indiquées par Le Verrier. Mais il ne trouve rien.
Conscient de la marge d'erreur, Johann élargit légèrement la recherche et peu après minuit, à moins d'un degré des coordonnées de Le Verrier, il trouve une étoile qui n'a rien à faire là. Il note les coordonnées puis revient dessus les 2 nuits suivantes. Aucun doute : elle bouge !
Quelques jours plus tard, Le Verrier reçoit un courrier de Johann Gottfried Galle qui commence par : "La planète dont vous avez calculé la position existe vraiment"!
La nouvelle se répand rapidement qu'un français a découvert une planète par le calcul 🧠 et qu'un allemand l'a confirmé par l'observation 🔭. De l'autre côté de la Manche, Challis apprend la nouvelle... en lisant le journal ! 😂 Pire : il se rend compte en relisant ses notes qu'il l'avait observée à plusieurs reprises !
S'ensuit une guéguerre stérile 🇬🇧 / 🇫🇷 savamment entretenue par la presse et les politiques. Les anglais revendiquent la paternité de la découverte ce à quoi les français rétorquent qu'il ne suffit pas de voir mais de comprendre ce que l'on voit. Quoiqu'il en soit à ce petit jeu c'est Galilée qui l'a vu le premier. Mais sans comprendre.
Pendant que la presse et les politiques montent la mayonnaise, Adams et Le Verrier se rencontrent enfin et deviennent amis.
Partout dans le monde les observations et les calculs sont validés. On s'aperçoit que les calculs d'Adams étaient juste à 2° près, tandis que ceux de Le Verrier à 1°.
George Airy et Jammes Challis passent pour ce qu'ils sont : 💩
Maintenant, il faut nommer ce nouvel astre. En France le nom de Le Verrier est unanimement proposé. Mais aucune planète ne porte le nom de son découvreur. Next.
Janus (dieu romain) est suggéré mais en Angleterre, Challis propose Océan qui est l'un des fils d'Uranos, frêre de Chronos. Le Verrier n'est pas d'accord : sa découverte ne portera pas son nom mais c'est lui qui va la nommer. Il propose Neptune, dieu des océans.
Enhardi par sa découverte, Le Verrier va ensuite s'attaquer à un autre problème de mesures décalées avec les prévisions : Mercure. Il reprend ses calculs et s'attend à découvrir un petit corps sur une orbite encore plus proche du soleil que celle de Mercure. Il prédit en 1.877 le transit d'une petite planète devant le soleil et lui a même déjà trouvé un nom : Vulcain. Mais non, ni lui ni personne ne trouvera de corps entre le soleil et Mercure. Jamais.
Pourtant ses calculs sont justes, cette fois c'est la théorie qu'il faut adapter. La loi de Newton fonctionne très bien, mais pas au voisinage d'un astre massif comme notre soleil. C'est la nouvelle loi de la relativité générale d'Albert Einstein qui résoudra (entre autres) le problème de Mercure, un demi siècle plus tard.
Voilà comment fonctionne la science : on a une conception du monde et quand la théorie ne colle pas à la pratique, il faut soit trouver l'élément perturbateur (dans notre cas : Neptune), soit réécrire la théorie (Newton vs Einstein).
Voilà pourquoi la science est belle. Parce qu'elle sait reconnaitre ses erreurs, quitte à réviser ses fondements les plus solides.
Gardez ça en tête lorsque vous voyez des raisonnements bornés. Hein les platistes ?
D'où mon introduction avec la citation de Marie Curie...
Michel Havez, Février 2026.
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