L'obliquité de l'écliptique varie-t-elle ?

En 1716, le chevalier de Louville (1671-1732) stupéfait les astronomes de l'Académie Royale des Sciences lors d'une communication affirmant que l'obliquité de l'écliptique diminue d'environ une minute de degré par siècle. Il tire cette conclusion de ses propres observations comparées à d'autres mesures faites depuis l'Antiquité, à commencer par la mesure de Pythéas à Marseille. Les astronomes de l'Académie des Sciences, dont Jean-Dominique Cassini et Philippe de la Hire, la faisait alors immuable, égale à 23°29'. En dépit de l'hostilité des astronomes de l'Académie, le secrétaire perpétuel de l'Académie des Sciences, Bernard de Fontenelle (1657-1757), en fut cependant troublé et prolongea les conséquences possibles de cette annonce jusqu'à conclure à la coïncidence inexorable de l'écliptique et de l'équateur céleste : "Si le système de M. de Louville est vrai, l'écliptique viendra dans 140000 ans à se confondre avec l'Equateur [...]. Alors on aura pendant un certain nombre d'années ou même de siècles un équinoxe perpétuel, tels que l'ont les habitants de Jupiter dont l'écliptique est à peu près confondu avec son équateur."

Image du Soleil sur la ligne méridienne de San Petronio le 21 décembre 2004. Le début de la ligne se trouve à gauche de l'image. La méridienne fut restaurée en 1776, les plaques marquant les solstices furent alors remplacées. Depuis cette date, en 228 ans, l'obliquité s'est réduite d'un peu plus de 1,7 minutes de degré. Cela se traduit par le rapprochement des deux images solaires solsticiales sur la ligne méridienne. On le constate visuellement par le léger décalage vers la gauche de près de 9,5 cm de l'image respectivement au contour gravé dans le marbre il y a 228 ans. A cette époque, la taille de l'ellipse au sol est de 1,78 m x 0,67 m.(crédit photo : Giovanni Paltrinieri)

L'Académie refusa à Louville la publication de son mémoire qui fut finalement publié en 1719 à l'étranger dans les Acta Erudirotum de Leipzig. Ces spéculations ne plaisaient guère non plus à Voltaire qui s'y est arrêté dans l'édition de 1741 des Eléments de la philosophie de Newton : "Est-il bien vrai que l'écliptique se relève continuellement par un mouvement insensible vers l'équateur, et que l'angle que forment ces deux lignes soit un peu diminué depuis deux mille années ? [...] Ancienne histoire, ancienne astronomie, ancienne physique, [...] ; tout cela n'est qu'ancienne absurdité qui doit faire sentir le bonheur d'être nés tard.".

Fac-simile de la première observation relevée par Jacques Cassini à la ligne méridienne le 16 juillet 1730. La ligne est encore incomplète, dix règles de laiton seulement ont déjà été posées. (crédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris. Journal des observations faites à l'Observatoire de Paris, 1683-1798, D4 :5-6)

Quand Jacques Cassini construisit la ligne méridienne en 1729, aussitôt il entreprit de mesurer la valeur de l'obliquité de l'écliptique lors du solstice d'hiver de 1731 ; Il compara sa mesure à celle effectuée par son père à l'Observatoire également, 60 ans plus tôt, lors du solstice d'hiver de 1671. Il la trouva moindre de 27", soit une diminution de 45" par siècle (Mémoires de l'Académie Royale des Sciences, 1732). Jacques Cassini n'osa cependant contredire ouvertement le sentiment de ceux qui soutenaient le caractère invariable de l'obliquité ; il est vrai que ses mesures allaient à l'encontre des affirmations de son propre père. Ce n'est que lorsqu'il publia ses Eléments d'Astronomie (1740), qu'il assura que l'obliquité diminuait de cette quantité. Le Monnier, qui construisit une autre grande méridienne en 1745 en l'église Saint-Sulpice, dans la Préface de ses Institutions d'Astronomie (1746), continua à assurer que la situation du plan de l'écliptique ne pouvait être altérée.

Il fallut attendre 1754 pour que le mathématicien suisse Leonhard Euler fasse la théorie complète de la variation de l'obliquité de l'écliptique, consécutive aux actions gravitationnelles du Soleil et des planètes. Euler estima la part séculaire de la diminution de l'obliquité de l'écliptique à 47,5" en l'espace de cent ans, valeur très proche des mesures faites par Jacques Cassini à la ligne méridienne de l'Observatoire de Paris.