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BIOGRAPHIES DE GRANDS SCIENTIFIQUES
Herschel Friedrich Wilhelm. Biographie d'un scientifique
Annuaire / Biographies de grands scientifiques
Au tournant des XVIIe et XVIIIe siècles, l'astronomie se limite à la connaissance du système solaire. On ne savait encore rien de la nature des étoiles, des distances qui les séparaient, de leur répartition dans l'espace. Les premières tentatives de pénétrer plus profondément dans le secret de la structure de l'Univers stellaire grâce à des observations minutieuses à l'aide des télescopes les plus puissants sont associées au nom de l'astronome Herschel. Friedrich Wilhelm Herschel est né le 15 novembre 1738 à Hanovre du hautbois de la garde hanovrienne Isaac Herschel et d'Anna Ilse Moritzen. Les protestants de Herschel étaient originaires de Moravie, qu'ils ont quittée, probablement pour des raisons religieuses. L'atmosphère de la maison parentale peut être qualifiée d'intellectuelle. "Note biographique", le journal et les lettres de Wilhelm, les mémoires de sa sœur cadette Caroline nous présentent la maison et le monde d'intérêts d'Herschel et montrent le travail et le dévouement vraiment titanesques qui ont créé un observateur et chercheur exceptionnel. Il a reçu une éducation approfondie mais non systématique. Des cours de mathématiques, d'astronomie, de philosophie ont révélé sa capacité aux sciences exactes. Mais, en plus de cela, Wilhelm avait de grandes capacités musicales et à l'âge de quatorze ans, il rejoignit la fanfare régimentaire en tant que musicien. En 1757, après quatre ans de service militaire, il partit pour l'Angleterre, où son frère Yakov, chef de musique du régiment hanovrien, s'était installé un peu plus tôt. N'ayant pas un sou en poche, Wilhelm, rebaptisé William en Angleterre, se met à copier des notes à Londres. En 1766, il s'installe à Bath, où il acquiert rapidement une grande renommée en tant qu'interprète, chef d'orchestre et professeur de musique. Mais une telle vie ne pouvait le satisfaire pleinement. L'intérêt d'Herschel pour les sciences naturelles et la philosophie, l'auto-éducation constante l'ont conduit à une passion pour l'astronomie. « Quel dommage que la musique ne soit pas cent fois plus difficile que la science, j'aime l'activité et j'ai besoin de quelque chose à faire », écrit-il à son frère. En 1773, Herschel acquiert un certain nombre d'ouvrages sur l'optique et l'astronomie. Le système complet d'optique de Smith et l'astronomie de Ferguson sont devenus ses ouvrages de référence. La même année, il a d'abord regardé le ciel dans un petit télescope d'une distance focale d'environ 75 cm, mais les observations avec un grossissement aussi faible n'ont pas satisfait le chercheur. Comme il n'y avait pas de fonds pour acheter un télescope plus rapide, il a décidé de le fabriquer lui-même. Après avoir acheté les outils et les ébauches nécessaires, il a coulé et poli indépendamment un miroir pour son premier télescope. Ayant surmonté de grandes difficultés, Herschel dans le même 1773 a fabriqué un réflecteur avec une distance focale de plus de 1,5 m. , car l'arrêt du processus de meulage a aggravé la qualité du miroir. Le travail s'est avéré non seulement difficile, mais aussi dangereux, une fois qu'un four de fusion a explosé lors de la fabrication d'une ébauche pour un miroir. Sœur Caroline et son frère Alexandre furent les aides fidèles et patients de William dans cette tâche difficile. La diligence et l'enthousiasme ont donné d'excellents résultats. Les miroirs fabriqués par Herschel à partir d'un alliage de cuivre et d'étain étaient d'excellente qualité et donnaient des images parfaitement rondes des étoiles. Comme l'écrit le célèbre astronome américain C. Whitney, "de 1773 à 1782, les Herschel étaient occupés à passer de musiciens professionnels à astronomes professionnels". En 1775, Herschel entreprit sa première "étude du ciel". A cette époque, il continue toujours à gagner sa vie en tant que musicien, mais les observations astronomiques deviennent sa véritable passion. Entre les cours de musique, il fabriquait des miroirs pour télescopes, donnait des concerts le soir et passait ses nuits à observer les étoiles. A cet effet, Herschel a proposé une nouvelle méthode originale de "scoops d'étoiles", c'est-à-dire de compter le nombre d'étoiles dans certaines zones du ciel. Le 13 mars 1781, alors qu'il observait, Herschel remarqua quelque chose d'inhabituel : "Entre dix heures et onze heures du soir, alors que j'étudiais des étoiles faibles au voisinage de η Gemini, j'en remarquai une qui paraissait plus grande que les autres. Surpris par son aspect inhabituel taille, je l'ai comparée avec η Gemini et une petite étoile dans le carré entre les constellations Auriga et Gemini, et j'ai trouvé qu'elle était beaucoup plus grande que l'une d'elles. Je soupçonnais que c'était une comète. L'objet avait un disque prononcé et se déplaçait le long de l'écliptique. Après avoir informé d'autres astronomes de la découverte de la "comète", Herschel a continué à l'observer. Quelques mois plus tard, deux scientifiques bien connus - l'académicien de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg A.I. Leksel et l'académicien de l'Académie des sciences de Paris P. Laplace - ayant calculé l'orbite d'un objet céleste ouvert, ont prouvé qu'Herschel avait découvert un planète située au-delà de Saturne. La planète, plus tard nommée Uranus, se trouvait à près de 3 milliards de kilomètres du Soleil et dépassait de plus de 60 fois le volume de la Terre. Pour la première fois dans l'histoire de la science, une nouvelle planète a été découverte, puisque les cinq planètes précédemment connues ont été observées dans le ciel pendant des siècles. La découverte d'Uranus a repoussé les limites du système solaire plus de deux fois et a rendu célèbre son découvreur. Neuf mois après la découverte d'Uranus, le 7 décembre 1781, Herschel est élu membre de la Royal Astronomical Society de Londres, il obtient un doctorat de l'Université d'Oxford et une médaille d'or de la Royal Society de Londres (en 1789, le L'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg l'a élu membre honoraire). La découverte d'Uranus a déterminé la carrière d'Herschel. Le roi George III, lui-même astronome amateur et mécène des Hanovriens, le nomma en 1782 « astronome royal » avec un salaire annuel de 200 livres. Le roi lui a également fourni des fonds pour construire un observatoire séparé à Slow, près de Windsor. Ici, Herschel entreprit des observations astronomiques avec une ferveur juvénile et une constance inhabituelle. Selon le biographe Arago, il n'a quitté l'observatoire que pour présenter à la société royale les résultats de ses travaux vigilants. Herschel a continué à se concentrer sur l'amélioration des télescopes. Il a complètement jeté le deuxième petit miroir, qui avait été utilisé jusque-là, et a ainsi considérablement augmenté la luminosité de l'image. Progressivement Herschel augmenta les diamètres des miroirs. Son apogée était le télescope géant construit en 1789 pour cette époque, avec un tuyau de 12 m de long et un miroir de 122 cm de diamètre.Ce télescope est resté inégalé jusqu'en 1845, lorsque l'astronome irlandais W. Parsons a construit un télescope encore plus grand - près de 18 mètres de long avec un miroir diamètre 183 cm. À l'aide du dernier télescope, Herschel a découvert deux lunes d'Uranus et deux lunes de Saturne. Ainsi, la découverte de plusieurs corps célestes dans le système solaire est associée au nom de Herschel. Mais là n'est pas la signification principale de son œuvre remarquable. Et avant Herschel, plusieurs dizaines d'étoiles doubles étaient connues. Mais de telles paires stellaires étaient considérées comme des rencontres aléatoires de leurs étoiles constitutives, et il n'était pas supposé que les étoiles binaires soient répandues dans l'Univers. Herschel a soigneusement exploré différentes parties du ciel au fil des ans et a découvert plus de 400 étoiles doubles. Il a étudié les distances entre les composants (en mesures angulaires), leur couleur et leur brillance apparente. Dans certains cas, des étoiles qui étaient auparavant considérées comme binaires se sont avérées être triples et quadruples (étoiles multiples). Herschel est arrivé à la conclusion que les étoiles doubles et multiples sont des systèmes d'étoiles physiquement connectées les unes aux autres et, comme il en était convaincu, tournant autour d'un centre de gravité commun, selon la loi de la gravitation universelle. Herschel a été le premier astronome de l'histoire des sciences à étudier systématiquement les étoiles binaires. Depuis l'Antiquité, la nébuleuse brillante de la constellation d'Orion, ainsi que la nébuleuse de la constellation d'Andromède, visible à l'œil nu, sont connues. Mais ce n'est qu'au XVIIIe siècle, à mesure que les télescopes s'amélioraient, que de nombreuses nébuleuses furent découvertes. Kant et Lambert pensaient que les nébuleuses étaient des systèmes stellaires entiers, d'autres voies lactées, mais éloignées à des distances colossales auxquelles les étoiles individuelles ne pouvaient être distinguées. Herschel a fait un excellent travail en découvrant et en étudiant de nouvelles nébuleuses. Il a utilisé pour cela la puissance toujours croissante de ses télescopes. Qu'il suffise de dire que les catalogues compilés par lui sur la base de ses observations, dont le premier parut en 1786, comprennent environ 2500 nébuleuses. La tâche d'Herschel, cependant, n'était pas seulement de trouver des nébuleuses, mais de révéler leur nature. Dans ses puissants télescopes, de nombreuses nébuleuses étaient clairement divisées en étoiles individuelles et se sont donc avérées être des amas d'étoiles éloignés du système solaire. Dans certains cas, la nébuleuse s'est avérée être une étoile entourée d'un anneau nébuleux. Mais d'autres nébuleuses ne pouvaient pas être séparées en étoiles, même avec le télescope le plus puissant de 122 cm. Au début, Herschel a conclu que presque toutes les nébuleuses sont en fait des collections d'étoiles, et que les plus éloignées d'entre elles se décomposeront également en étoiles à l'avenir - lorsqu'elles seront observées avec des télescopes encore plus puissants. Dans le même temps, il a admis que certaines de ces nébuleuses ne sont pas des amas d'étoiles au sein de la Voie lactée, mais des systèmes stellaires indépendants. Des recherches plus poussées ont forcé Herschel à approfondir et à compléter ses vues. Le monde des nébuleuses s'est avéré plus complexe et diversifié qu'on ne pouvait s'y attendre. Continuant à observer et à réfléchir sans relâche, Herschel a reconnu que bon nombre des nébuleuses observées ne peuvent pas du tout être décomposées en étoiles, car elles sont constituées de matière beaucoup plus raréfiée ("liquide lumineux", comme le pensait Herschel) que d'étoiles. Ainsi, Herschel est arrivé à la conclusion que la matière nébuleuse, comme les étoiles, est répandue dans l'univers. Naturellement, la question s'est posée du rôle de cette substance dans l'Univers, de savoir si c'est le matériau à partir duquel les étoiles sont nées. En 1755, I. Kant a émis une hypothèse sur la formation de systèmes stellaires entiers à partir de la matière dispersée initialement existante. Herschel a hardiment suggéré que différents types de nébuleuses indécomposables représentent différentes étapes de la formation des étoiles. En compactant la nébuleuse, soit un amas entier d'étoiles, soit une seule étoile s'en forme progressivement, qui au début de son existence est encore entourée d'une coquille nébuleuse. Si Kant croyait que toutes les étoiles de la Voie lactée se sont formées en même temps, alors Herschel a été le premier à suggérer que les étoiles ont des âges différents et que la formation des étoiles se poursuit continuellement ; cela se passe à notre époque. Cette idée d'Herschel a ensuite été oubliée et l'opinion erronée sur l'origine simultanée de toutes les étoiles dans le passé lointain a longtemps dominé la science. Ce n'est que dans la seconde moitié du XXe siècle, sur la base des énormes succès de l'astronomie et, en particulier, des travaux des scientifiques soviétiques, qu'une différence d'âge des étoiles a été établie. Des classes entières d'étoiles ont été étudiées, existant incontestablement depuis quelques millions d'années, contrairement à d'autres étoiles, dont l'âge est déterminé par des milliards d'années. Les vues de Herschel sur la nature des nébuleuses ont été confirmées en termes généraux par la science moderne, qui a établi que les nébuleuses de gaz et de poussière sont répandues dans notre galaxie et dans d'autres. La nature de ces nébuleuses s'est avérée encore plus complexe qu'Herschel n'aurait pu l'imaginer. En même temps, même à la fin de sa vie, Herschel était convaincu que certaines nébuleuses étaient des systèmes stellaires lointains, qui finiraient par se décomposer en étoiles distinctes. Et en cela, comme Kant et Lambert, il s'est avéré avoir raison. Comme déjà mentionné, au 1783ème siècle, le mouvement propre de nombreuses étoiles a été découvert. En XNUMX, Herschel réussit à prouver de manière convaincante par des calculs que notre système solaire se dirige également vers la constellation d'Hercule. Mais Herschel considérait que sa tâche principale était d'élucider la structure du système stellaire de la Voie Lactée, ou notre Galaxie, sa forme et sa taille. Il a fait cela pendant plusieurs décennies. A cette époque, il ne disposait d'aucune donnée ni sur les distances entre les étoiles, ni sur leur placement dans l'espace, ni sur leur taille et leur luminosité. Ne disposant pas de ces données, Herschel a supposé que toutes les étoiles ont la même luminosité et sont uniformément réparties dans l'espace, de sorte que les distances entre elles sont plus ou moins les mêmes et que le Soleil est situé près du centre du système. En même temps, Herschel ne connaissait pas le phénomène d'absorption de la lumière dans l'espace mondial et croyait, en plus, que même les étoiles les plus éloignées de la Voie lactée étaient accessibles à son télescope géant. Avec ce télescope, il a compté les étoiles dans différentes parties du ciel et a essayé de déterminer jusqu'où notre système stellaire s'étendait dans une direction ou une autre. Mais les hypothèses originales de Herschel étaient fausses. On sait maintenant que les étoiles diffèrent les unes des autres par leur luminosité et qu'elles sont inégalement réparties dans la Galaxie. La galaxie est si grande que même le télescope géant d'Herschel n'a pas pu atteindre ses frontières. Par conséquent, il n'a pas pu tirer les bonnes conclusions sur la forme de la Galaxie et la position du Soleil dans celle-ci, et il a largement sous-estimé sa taille. Herschel a également traité d'autres questions d'astronomie. Soit dit en passant, il a dévoilé la nature complexe du rayonnement solaire et a conclu qu'il comprend la lumière, la chaleur et les rayons chimiques (rayonnement qui n'est pas perçu par l'œil). En d'autres termes, Herschel a anticipé la découverte de rayons qui vont au-delà du spectre solaire normal - infrarouge et ultraviolet. Herschel a commencé sa carrière scientifique en tant qu'amateur modeste qui avait la possibilité de consacrer uniquement son temps libre à l'astronomie. L'enseignement de la musique a longtemps été pour lui une source de revenus. Ce n'est que dans la vieillesse qu'il a acquis des opportunités matérielles pour faire de la science. Il a combiné les caractéristiques d'un vrai scientifique et d'une personne merveilleuse. Herschel était un observateur habile, un chercheur énergique, un penseur profond et déterminé. Au zénith de sa renommée, il est resté une personne charmante, gentille et simple, caractéristique des natures profondes et nobles. Herschel a réussi à transmettre sa passion pour l'astronomie à sa famille et à ses amis. Sa sœur Carolina, comme déjà mentionné, l'a beaucoup aidé dans ses travaux scientifiques. Après avoir étudié les mathématiques et l'astronomie sous la direction de son frère, Karolina a traité ses observations de manière indépendante, a préparé les catalogues de nébuleuses et d'amas d'étoiles de Herschel pour publication. Consacrant beaucoup de temps aux observations, Carolina a découvert 8 nouvelles comètes et 14 nébuleuses. Elle a été la première chercheuse à être acceptée sur un pied d'égalité dans la cohorte d'astronomes anglais et européens qui l'ont élue membre honoraire de la Royal Astronomical Society de Londres et de la Royal Irish Academy. En 1788, Herschel épousa une Anglaise, Mary Pitt. Leur fils John, né à Slough en 1792, déjà dans l'enfance a montré des capacités remarquables. Il est devenu l'un des astronomes et physiciens anglais les plus célèbres du XIXe siècle. Son livre populaire "Essais sur l'astronomie" a été traduit en russe et a joué un grand rôle dans la diffusion des connaissances astronomiques en Russie. William Herschel est décédé le 25 août 1822 et est enterré dans une petite église près de Windsor. Auteur : Samin D.K.
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