Détermination de la vitesse de la lumière : Ole Romer, Jupiter et le coup de "la cervelle"
[Mis à jour le 7 décembre 2016 à 23h40] La vitesse de la lumière est de 299 792 458 m/s, soit 1 079 252 848 km/h. Un chiffre très précis qui a été déterminé après des siècles de recherches et grâce au travail acharné de multiples scientifiques. Certes, cette valeur n'est pas très évidente à retenir, mais les astronomes et les scientifiques qui en ont besoin régulièrement savent se servir d'un moyen mnémotechnique très efficace, avec cette phrase : "la constante lumineuse restera désormais là, dans votre cervelle". En décomposant cette sentence par nombre de lettres par mot, cela donne 2 9 9 7 9 2 4 5 8.
Ole Christensen Rømer, astronome danois, a été le premier a élaborer un calcul permettant d'aboutir à la détermination de la vitesse de la lumière. Entré à l'Observatoire de Paris en 1671, c'est en étudiant en 1676 le cycle des éclipses de l'un des quatre satellites de Jupiter, nommé lo, qu'Ole Christensen Rømer parvient à établir une première estimation de la vitesse de la lumière, confirmant par la même occasion les spéculations du grec Empédocle (vers 490-430 av. J.-C.), de l'arabo-musulman Alhazen (965-1039), du Britannique Roger Bacon (vers 1220-1294) ou encore de l'Italien Galilée (1564-1642), tous passés avant lui.
Déterminer la vitesse de la lumière : le travail crucial de Romer
Penché sur les révolutions de lo autour de Jupiter, Ole Christensen Rømer remarque un décalage dans le temps entre 40 révolutions (durée mise par le satellite pour faire un tour autour de la planète) réalisées lors d'une quadrature de Jupiter avec la Terre, soit lorsque les deux astres présentent un écart angulaire dans le ciel de 90°, et les 40 révolutions réalisées quand les deux planètes sont au plus proche. Ole Christensen Rømer conclut alors que la lumière de Jupiter met plus de temps à parvenir à la Terre en fonction de son éloignement de la planète bleue. Il évoque alors une différence de 22 minutes. Ole Christensen Rømer en vient même à prédire en septembre 1676 que pour la réapparition de lo, passée derrière Jupiter, le retard sera de 10 minutes par rapport à la table établie par l'astronome français Jacques Cassini. Ainsi, il fallait 11 minutes pour que la lumière parcourt le rayon de l'orbite terrestre. Un rayon encore mal connu à cette époque. On sait aujourd'hui que la valeur exacte est de 8 minutes et 19 secondes. Les calculs de Rømer constitueront malgré tout une avancée majeure, on se rapproche de la vérité scientifique : les astronomes de l'époque parviennent à estimer la vitesse de la lumière à 212 000 km/s, la communauté scientifique ne se trompe que de 30%...
En vidéo - C'est grâce à Jupiter que les calculs scientifiques se sont précisés. Il aura fallu attendre 2016 pour avoir des images en haute définition de la planète
Un français, premier à déterminer précisément la vitesse de la lumière
Le premier à calculer la vitesse de la lumière sans se référer à une autre mesure comme la vitesse de rotation de la Terre, mal connue à l'époque, est le français Hippolyte Fizeau. En 1849, soit plus d'un siècle et demi après les travaux d'Ole Christensen Rømer, il utilise une roue dentée et des miroirs pour mener son expérience. Connaissant la vitesse de rotation de la roue, il parvient à en déduire celle de la lumière se réfléchissant dans les miroirs placés à une distance de 8633 mètres, un à Montmartre et un sur le mont Valérien à Suresnes. Le scientifique établie alors que la lumière se déplace à 315 000 km/s, un chiffre légèrement erroné, mais avec une majoration de seulement 5%.