26. Sur les traces de la vitesse de la lumière.

Au début du XVIIe siècle, le monde de la navigation est confronté à un problème de taille.

Malgré bien des efforts, personne ne parvient à établir une méthode permettant aux marins de déterminer précisément leur position en mer. Calculer une latitude ne leur pose aucun problème : pour ce faire, ils interrogent tout simplement les étoiles. Mais pour la longitude, c'est une toute autre histoire…

Pour l'obtenir, les navigateurs doivent être en mesure de se référer à l'heure d'un méridien d'origine.

Ainsi ils peuvent comparer cette heure de référence à l'heure locale, qui leur est donnée par la position du soleil dans le ciel, et en déduire leur longitude.

Quoiqu'il en soit, aucun instrument ne permet à l'époque de conserver un temps de référence à bord d'un navire.

Les horloges à balancier n'existent pas encore, et même après leur apparition, elles s'avèreront de toute façon trop sensibles pour être utilisées en mer. En conséquence, les capitaines de vaisseau progressent sur la base d'estimations grossières et les accidents sont malheureusement fréquents.

Pour résoudre cet épineux problème, le célèbre Galilée propose le recours à une sorte d'horloge cosmique.

Le savant a en effet remarqué que les satellites de Jupiter disparaissent avec une grande régularité dans l'ombre de la géante gazeuse et que ces éclipses peuvent dès lors être prédites.

Son idée est de fournir aux marins des tables recensant toutes les éclipses à venir, avec l'heure à laquelle elles seraient observables sur un méridien de référence.

Les navigateurs n'auraient alors qu'à comparer cette heure de référence à l'heure à laquelle ils observeraient eux-mêmes les éclipses depuis leur position, pour déterminer avec précision leur longitude.

Mais là encore un problème survient : en mer, la houle fait constamment tanguer les navires et les observations astronomiques sont dès lors impossibles.

L'ingénieuse idée de Galilée est donc abandonnée pour les voyages maritimes mais conservée pour évaluer les longitudes sur la terre ferme – notamment dans le cadre de travaux de cartographie.

Paris, 1676.

L'astronome danois Ole Römer vient de compiler les résultats de plusieurs années d'observation des éclipses d'Io, l'un des satellites de Jupiter. À sa grande surprise, il constate des divergences régulières entre les heures prédites et les heures effectives des éclipses de la lune jovienne. Il se penche donc sur le problème et remarque alors que les éclipses ont lieu jusqu'à 10 minutes avant l'heure prédite quand la Terre est au plus près de Jupiter et jusqu'à 10 minutes après l'heure prédite quand la Terre en est le plus éloignée.

Le même constat avait déjà été fait par l'astronome Giovanni Cassini.

Ce dernier avait alors suggéré que les erreurs dans les prédictions, n'étaient pas liées à des irrégularités dans la période orbitale d'Io mais au temps nécessaire à la lumière pour couvrir la distance – tantôt courte, tantôt longue – qui sépare le satellite jovien de la Terre. Malgré son flair, le scientifique s'était presque immédiatement rétracté : à l'époque l'idée que la lumière est un phénomène instantané domine et personne n'envisage qu'elle puisse avoir une vitesse finie.

Contre l'avis général, c'est pourtant cette idée de « vitesse finie de la lumière » que Römer va s'efforcer de défendre.

En intégrant ce nouveau paramètre à ses calculs, il corrige avec succès la méthode de prévision des éclipses d'Io et ses détracteurs n'ont finalement d'autre choix que de se ranger à ses conclusions. Étrangement, Römer ne va à aucun moment chercher à évaluer précisément la vitesse de la lumière. Dans ses notes, il inscrit simplement qu'il pense que cette dernière met 22 minutes à parcourir une distance équivalente au diamètre de l'orbite terrestre.

C'est le mathématicien néerlandais Christiaan Huygens qui, s'appuyant sur les travaux de Römer, va en 1678 publier la toute première estimation de la vitesse de la lumière : 220 000 km/s.

Un premier jet plutôt honorable puisque qu'on estime aujourd'hui qu'elle est d'un peu moins de 300 000 km/s.