Edmond Halley

En 1676, Flamsteed aida Halley à publier son premier article, intitulé « Méthode directe et géométrique pour déterminer l'aphélie, les excentricités et les proportions des planètes principales, sans supposer l'égalité du mouvement angulaire », portant sur les orbites planétaires , dans les Philosophical Transactions of the Royal Society . Influencé par le projet de Flamsteed de compiler un catalogue d'étoiles de l' hémisphère céleste nord , Halley proposa de faire de même pour l' hémisphère sud , et quitta l'école pour s'y consacrer. Il choisit l'île de Sainte-Hélène (à l'ouest de l'Afrique), dans l'Atlantique Sud, d'où il pourrait observer non seulement les étoiles australes, mais aussi certaines étoiles boréales afin de les comparer. Le roi Charles II soutint son entreprise. Halley se rendit sur l'île fin 1676, puis y installa un observatoire équipé d'un grand sextant muni de viseurs télescopiques. Pendant plus d'un an, il effectua des observations qui lui permirent de réaliser le premier catalogue télescopique du ciel austral et observa le transit de Mercure devant le Soleil. Se concentrant sur cette dernière observation, Halley comprit que l'observation de la parallaxe solaire d'une planète — idéalement en utilisant le transit de Vénus , qui n'aurait pas lieu de son vivant — pouvait servir à déterminer trigonométriquement les distances entre la Terre, Vénus et le Soleil.

Halley retourna en Angleterre en mai 1678 et utilisa ses données pour dresser une carte des étoiles de l'hémisphère sud. Oxford lui refusa l'autorisation de revenir car il avait enfreint les conditions de résidence en partant pour Sainte-Hélène. Il fit appel à Charles II, qui signa une lettre demandant que Halley reçoive sans condition son diplôme de Master of Arts , ce que le collège lui accorda le 3 décembre 1678. Quelques jours auparavant, Halley avait été élu membre de la Royal Society , à l'âge de 22 ans. En 1679, il publia le Catalogus Stellarum Australium (« Catalogue des étoiles de l'hémisphère sud »), qui comprend sa carte et la description de 341 étoiles. Robert Hooke présenta le catalogue à la Royal Society. Au milieu de l'année 1679, Halley se rendit à Dantzig ( Gdańsk ) au nom de la société pour aider à résoudre un différend : comme les instruments d'observation de l'astronome Johannes Hevelius n'étaient pas équipés de viseurs télescopiques , Flamsteed et Hooke avaient mis en doute la précision de ses observations ; Halley resta avec Hevelius et vérifia ses observations, constatant qu'elles étaient tout à fait précises.

En 1681, Giovanni Domenico Cassini informa Halley de sa théorie selon laquelle les comètes étaient des objets en orbite. En septembre 1682, Halley effectua une série d'observations de ce qui allait devenir la comète de Halley ; son nom y fut associé grâce à ses travaux sur son orbite et à sa prédiction de son retour en 1758 (qu'il ne vit pas de son vivant). Début 1686, Halley fut élu au nouveau poste de secrétaire de la Royal Society, ce qui l'obligea à renoncer à son titre de membre et à gérer la correspondance et les réunions, ainsi qu'à éditer les Philosophical Transactions . Toujours en 1686, Halley publia la seconde partie des résultats de son expédition hélène, un article et une carte sur les alizés et les moussons . Les symboles qu'il utilisa pour représenter les vents de sillage figurent encore dans la plupart des cartes météorologiques modernes. Dans cet article, il identifia le réchauffement solaire comme la cause des mouvements atmosphériques . Il a également établi la relation entre la pression barométrique et l'altitude. Ses graphiques ont constitué une contribution importante au domaine émergent de la visualisation de l'information .

Halley consacra l'essentiel de son temps à l'observation lunaire, mais s'intéressait également aux problèmes de la gravité . L'un d'eux, la démonstration des lois de Kepler sur le mouvement des planètes, retint son attention . En août 1684, il se rendit à Cambridge pour en discuter avec Isaac Newton , comme l'avait fait John Flamsteed quatre ans auparavant. Il découvrit alors que Newton avait résolu le problème, à l'instigation de Flamsteed concernant l'orbite de la comète de Kirch , sans toutefois publier la solution. Halley demanda à consulter les calculs, mais Newton lui répondit qu'il ne les trouvait pas. Il promit cependant de les refaire et de les lui envoyer ultérieurement, ce qu'il fit finalement dans un court traité intitulé « Sur le mouvement des corps en orbite » . Halley reconnut l'importance de ces travaux et retourna à Cambridge pour en organiser la publication avec Newton, qui, au lieu de cela, les développa pour en faire ses Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, publiés aux frais de Halley en 1687. Les premiers calculs de Halley concernant les comètes portèrent ainsi sur l'orbite de la comète de Kirch, d'après les observations de Flamsteed en 1680-1681. Bien qu'il ait calculé avec précision l'orbite de la comète de 1682, ses calculs concernant l'orbite de la comète de Kirch étaient inexacts. Ils indiquaient une périodicité de 575 ans, ce qui expliquerait ses apparitions en 531 et 1106, et laissait supposer qu'elle annonçait la mort de Jules César de la même manière en 45 av. J.-C. On sait aujourd'hui que sa période orbitale est d'environ 10 000 ans.

En 1691, Halley construisit une cloche de plongée , un dispositif dont l'atmosphère était renouvelée grâce à des barils d'air lestés envoyés depuis la surface. Lors d'une démonstration, Halley et cinq compagnons plongèrent à Tamise et y restèrent plus d'une heure et demie. La cloche de Halley s'avéra peu pratique pour les opérations de sauvetage, car elle était très lourde, mais il l'améliora au fil du temps, prolongeant par la suite son temps d'immersion à plus de quatre heures. Halley fut victime de l'un des premiers cas documentés de barotraumatisme de l'oreille moyenne . La même année, lors d'une réunion de la Royal Society, Halley présenta un modèle fonctionnel rudimentaire de boussole magnétique utilisant un boîtier rempli de liquide pour amortir les oscillations de l'aiguille aimantée.

En 1691, Halley brigua le poste de professeur Savilien d'astronomie à Oxford. Durant sa candidature, il se heurta à l'hostilité de l'astronome royal, John Flamsteed, et l' Église anglicane mit en doute ses convictions religieuses, principalement parce qu'il doutait de l' âge de la Terre tel qu'il est présenté dans la Bible . Après que Flamsteed eut écrit à Newton pour rallier des soutiens contre Halley, Newton lui répondit dans l'espoir d'une réconciliation, mais sans succès. La candidature de Halley fut contestée par l' archevêque de Canterbury , John Tillotson , et l'évêque Stillingfleet , et le poste revint finalement à David Gregory , qui bénéficiait du soutien de Newton.

En 1692, Halley proposa l'idée d'une Terre creuse composée d'une enveloppe d'environ 800 km d'épaisseur, de deux enveloppes concentriques internes et d'un noyau interne. Il suggéra que des atmosphères séparaient ces enveloppes et que chacune possédait ses propres pôles magnétiques , chaque sphère tournant à une vitesse différente. Halley proposa ce modèle pour expliquer les anomalies relevées par la boussole. Il envisageait chaque région interne comme possédant une atmosphère et étant lumineuse (et peut-être habitée), et supposa que les gaz s'échappant de cette atmosphère étaient à l'origine des aurores boréales . Il suggéra : « Les rayons auroraux sont dus à des particules, affectées par le champ magnétique, ces rayons étant parallèles au champ magnétique terrestre. »

En 1693, Halley publia un article sur les rentes viagères , présentant une analyse de l'âge au décès fondée sur les statistiques de Breslau fournies par Caspar Neumann . Cet article permit au gouvernement britannique de vendre des rentes viagères à un prix adapté à l'âge de l'acheteur. Les travaux de Halley influencèrent fortement le développement de la science actuarielle . L'élaboration de la table de mortalité de Breslau, qui faisait suite aux travaux plus rudimentaires de John Graunt , est aujourd'hui considérée comme un événement majeur de l'histoire de la démographie .

La Royal Society a blâmé Halley pour avoir suggéré en 1694 que le récit du déluge de Noé pourrait être celui d'un impact cométaire. Une théorie similaire a été proposée indépendamment trois siècles plus tard, mais elle est généralement rejetée par les géologues.

En 1696, Newton fut nommé directeur de la Monnaie royale et désigna Halley comme contrôleur adjoint de l'atelier monétaire de Chester. Halley passa deux ans à superviser la production de monnaie. Durant cette période, il surprit deux commis en train de dérober des métaux précieux. Lui et le directeur local dénoncèrent publiquement cette pratique, ignorant que le maître de l'atelier monétaire local en tirait profit.

En 1698, le tsar de Russie (futur Pierre le Grand ) était en visite en Angleterre et espérait que Newton serait disponible pour le divertir. Newton envoya Halley à sa place. Lui et le tsar sympathisèrent autour de la science et du brandy. Selon un récit contesté, alors qu'ils étaient tous deux ivres un soir, Halley promena joyeusement le tsar dans Deptford dans une brouette.

En 1698, à la demande du roi Guillaume III , Halley reçut le commandement du roseau variation du compas et d'affiner les coordonnées des colonies anglaises d'Amérique . Le 19 août 1698, il prit le commandement du navire et, en novembre de la même année, entreprit ce qui fut le premier voyage purement scientifique d'un navire de guerre anglais. Malheureusement, des problèmes d' insubordination surgirent quant à la compétence de Halley à commander un navire. En juillet 1699, Halley ramena le navire en Angleterre pour engager des poursuites contre les officiers. Il en résulta un léger blâme pour ses hommes et un mécontentement pour Halley, qui estima que le tribunal avait été trop indulgent. Halley reçut ensuite un poste temporaire de capitaine dans la Royal Navy , reprit le commandement du Paramour le 24 août 1699 et reprit la mer en septembre 1699 pour effectuer des observations approfondies sur les conditions du magnétisme terrestre . Il accomplit cette tâche lors d'un second voyage transatlantique qui dura jusqu'au 6 septembre 1700 et s'étendit de 52 degrés nord à 52 degrés sud. Les résultats furent publiés dans la Carte générale de la variation du compas (1701). Il s'agissait de la première carte de ce type publiée et la première sur laquelle figuraient des lignes isogoniques , ou lignes halleyennes. L'utilisation de ces lignes inspira des idées ultérieures telles que celles des isothermes d' Alexander von Humboldt dans ses cartes. En 1701, Halley effectua un troisième et dernier voyage à bord du Paramour pour étudier les marées de la Manche . En 1702, il fut envoyé par la reine Anne en mission diplomatique auprès d'autres dirigeants européens.

La préface du recueil de voyages et d'excursions d' Awnsham et John Churchill (1704), supposément écrite par John Locke ou par Halley, valorisait des expéditions comme celles-ci comme faisant partie d'une grande expansion de la connaissance européenne du monde :

Qu'était la cosmographie avant ces découvertes, sinon un fragment imparfait de science, méritant à peine un si beau nom ? À l'époque, le monde connu se limitait à l'Europe, une petite partie de l'Afrique et une portion encore plus réduite de l'Asie ; de ce globe terrestre et aquatique, pas un sixième n'avait jamais été vu ni même entendu parler. L'ignorance était telle en la matière que des savants doutaient de sa rotondité ; d'autres, tout aussi instruits, imaginaient tout ce qu'ils ignoraient désert et inhabitable. Mais la géographie et l'hydrographie ont acquis une certaine perfection grâce aux efforts de tant de marins et de voyageurs qui, pour prouver la rotondité de la Terre et des océans, ont navigué et voyagé autour d'elle, comme cela a été démontré ici ; pour montrer qu'aucune partie n'est inhabitable, à l'exception des régions polaires glacées, ils ont visité tous les autres pays, même les plus reculés, qu'ils ont trouvés bien peuplés, et pour la plupart riches et agréables… L'astronomie s'est enrichie de nombreuses constellations jamais observées auparavant. L'histoire naturelle et morale s'est embellie d'un apport des plus bénéfiques : des milliers de plantes, d'innombrables médicaments et épices, une variété incroyable d'animaux, d'oiseaux et de poissons, des minéraux, des montagnes et des eaux d'une rareté exceptionnelle, une diversité insoupçonnée de climats et d'hommes, et chez eux, de teints, de tempéraments, d'habitudes, de mœurs, d'opinions politiques et de religions… En conclusion, l'empire européen s'étend désormais jusqu'aux confins de la terre, où plusieurs de ses nations ont établi des conquêtes et des colonies. Tels sont là, parmi tant d'autres, les bienfaits tirés du labeur de ceux qui s'exposent aux dangers du vaste océan et des nations inconnues. que ceux qui restent chez eux récoltent abondamment de toutes sortes : et le récit d’un voyageur incite un autre à l’imiter, tandis que le reste de l’humanité, dans ses récits, sans bouger d’un pied, parcourt la terre et les mers, visite tous les pays et converse avec toutes les nations.

En novembre 1703, Halley fut nommé professeur Savilien de géométrie à l'université d'Oxford, ses adversaires théologiques, John Tillotson et l'évêque Stillingfleet, étant décédés. En 1705, appliquant les méthodes de l'astronomie historique , il publia l'article « Astronomiae cometicae synopsis » ( Abrégé de l'astronomie des comètes ) ; il y affirmait que les observations de la comète en 1456, 1531, 1607 et 1682 concernaient la même comète et qu'elle reviendrait en 1758. ​​Halley ne vécut pas assez longtemps pour assister au retour de la comète, mais lorsqu'elle revint, elle fut généralement connue sous le nom de comète de Halley.

En 1706, Halley avait appris l'arabe et achevé la traduction commencée par Edward Bernard des Livres V à VII des Coniques d' Apollonius, à partir de copies conservées à Leyde et à la bibliothèque Bodléienne d'Oxford. Il termina également une nouvelle traduction des quatre premiers livres à partir du grec original, commencée par feu David Gregory . Il publia ces traductions, ainsi que sa propre reconstitution du Livre VIII dans la première édition latine complète en 1710. La même année, il reçut un doctorat honoris causa en droit de l'université d'Oxford.

En 1716, Halley proposa une mesure de haute précision de la distance entre la Terre et le Soleil en chronométrant le transit de Vénus . Ce faisant, il suivait la méthode décrite par James Gregory dans Optica Promota (ouvrage qui décrit également la conception du télescope grégorien ). Il est raisonnable de supposer que Halley possédait et avait lu ce livre, étant donné que le télescope grégorien était le principal modèle utilisé en astronomie à son époque. Il est regrettable qu'Halley n'ait pas reconnu la priorité de Gregory en la matière. En 1717-1718, il découvrit le mouvement propre des étoiles fixes (et publia ses résultats en 1718) en comparant ses mesures astrométriques à celles de l' Almageste de Ptolémée . Arcturus et Sirius furent deux étoiles dont le mouvement fut jugé significatif, cette dernière ayant progressé de 30 minutes d'arc (environ le diamètre de la Lune) vers le sud en 1800 ans.

En 1720, avec son ami l' antiquaire William Stukeley , Halley participa à la première tentative de datation scientifique de Stonehenge . Partant du principe que le monument avait été construit à l'aide d'un compas magnétique, Stukeley et Halley tentèrent de calculer l'écart observé en y intégrant des corrections issues des relevés magnétiques existants. Ils proposèrent ainsi trois dates (460 av. J.-C., 220 apr. J.-C. et 920 apr. J.-C.), la plus ancienne étant celle qui fut retenue. Ces dates étaient erronées de plusieurs milliers d'années, mais l'idée que des méthodes scientifiques puissent être utilisées pour dater des monuments anciens était révolutionnaire à l'époque.

Halley succéda à John Flamsteed en 1720 comme astronome royal, poste qu'il occupa jusqu'à sa mort en 1742, à l'âge de 85 ans. Il fut inhumé dans le cimetière de l'ancienne église St Margaret's de Lee (reconstruite depuis), à Lee Terrace, Blackheath . Il repose dans le même caveau que l'astronome royal John Pond ; la tombe anonyme de l'astronome royal Nathaniel Bliss se trouve à proximité. Sa pierre tombale originale fut transférée par l' Amirauté lors de la démolition et de la reconstruction de l'église de Lee ; elle est aujourd'hui visible sur le mur sud de la Camera Obscura de l'Observatoire royal de Greenwich. Sa tombe, identifiée, est visible à l'église St Margaret's de Lee Terrace.

Malgré l'idée fausse persistante selon laquelle Halley aurait été anobli , ce n'est pas le cas. Cette idée remonte à des textes astronomiques américains tels que le Traité élémentaire d'astronomie de William Augustus Norton (1839 ) , probablement en raison des fonctions royales de Halley et de ses liens avec Sir Isaac Newton .