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nuit

Variations cycliques de la position de la Terre sur son orbite
Variations cycliques de la position de la Terre sur son orbite

Durée comprise entre le coucher et le lever du soleil en un lieu donné ; obscurité qui en découle.

Selon la saison et l'endroit où l'on se trouve sur Terre la durée du jour et de la nuit varient. Plus on se rapproche des pôles, plus les nuits sont longues en hiver et courtes en été, les saisons étant inversées dans l'hémisphère nord et l'hémisphère sud. En revanche, à l'équateur, la durée du jour et de la nuit sont toujours identiques.

Observation des étoiles la nuit : les hypothèses d'un Univers fini ou infini

S'étonner que le ciel de la nuit soit noir peut paraître étrange. Si l'on postule que l'Univers est fini, la question est certes saugrenue ; en revanche, si l'on opte pour un Univers infini, cette question surgit nécessairement et se transforme en énigme. Ainsi, au xviie s., Kepler oppose le noir de la nuit à ceux qui, comme Giordano Bruno, affirment que l'Univers est infini. C'est la métaphore de la forêt : si l'on imagine un observateur dans une forêt d'étendue infinie infiniment peuplée d'arbres, où que son regard se porte il rencontrera un tronc d'arbre sur son trajet et ne verra nulle part l'horizon. Et donc si l'Univers était d'étendue infinie et infiniment peuplé d'étoiles, où que notre regard se porte il rencontrerait une étoile et ne verrait nulle part le noir de la nuit, mais un ciel uniformément éclairé. Cet argument sera repris par tous les adversaires de l'infinité du monde jusqu'au début du xixe s.

L'Univers infini

En 1823, Wilhelm Olbers, partisan de l'infinité du monde, se heurte au problème. On peut le formuler ainsi : le nombre d'étoiles d'une sphère uniformément peuplée croît comme le cube de son rayon alors que l'éclat apparent d'un astre décroît comme le carré de sa distance à l'observateur, la brillance d'une sphère étoilée entourant un observateur croît donc comme son rayon. Et donc, si l'on accepte un Univers infini, uniformément peuplé d'étoiles, le ciel de nuit devrait être aussi lumineux que le ciel de jour. La question est devenue pour Olbers une énigme qu'il croit résoudre en suggérant une faible mais réelle absorption de l'espace cosmique interstellaire. La réponse n'en est pas une : les photons absorbés devraient chauffer l'espace absorbant et si le ciel de nuit perd de son éclat, il devrait devenir infiniment chaud. Mais, en 1823, on commençait à peine à traiter des rapports entre la mécanique et la chaleur, et on ne se préoccupait nullement de ceux entre la lumière et l'énergie.

Un nombre d'étoiles limité

Ironie de l'histoire, c'est l'écrivain américain, Edgar Poe qui, le premier donnera, en 1848, dans Eureka, une première solution à l'énigme d'Olbers. Il écrit : « Si la succession des étoiles était illimitée, l'arrière-plan du ciel nous offrirait une luminosité uniforme, comme celle déployée par la Galaxie, puisqu'il n'y aurait absolument aucun point, dans tout cet arrière-plan, où n'existât une étoile. Donc, dans de telles conditions, la seule manière de rendre compte des vides que trouvent nos télescopes dans d'innombrables directions est de supposer cet arrière-plan invisible placé à une distance si prodigieuse qu'aucun rayon n'ait jamais pu parvenir jusqu'à nous. »

Aujourd'hui les progrès de nos connaissances sur l'énergie permettent de donner, dans le cadre d'un Univers infini, plusieurs solutions à l'énigme d'Olbers, sans même faire appel à l'expansion de l'Univers, bien qu'on écrive parfois le contraire : la finitude de la vitesse de la lumière et l'évolution des étoiles, pour peu qu'on les associe aux immenses distances séparant les étoiles et au concept d'un Univers d'âge fini, suffit à lever l'énigme, comme le disait déjà E. Poe.