En observant le ciel étoilé la nuit, on peut constater que les étoiles semblent tourner en bloc autour de la Terre. Un peu comme le Soleil, elles se lèvent à l'est et se couchent à l'ouest (mais très légèrement plus rapidement). Les anciens s'imaginaient donc que les étoiles étaient fixées sur une monstre sphère entourant la Terre et animée d'une rotation régulière.
Cependant, quelques astres, appelés astres errants ou planètes, se déplacent chaque nuit un petit peu par rapport aux autes étoiles, la plupart du temps vers la gauche (vu depuis la Suisse). Il arrive cependant régulièrement qu'une planète ralentisse, puis retourne en arrière (vers la droite) pendant quelques semaines avant de repartir de nouveau vers la gauche. Ce mouvement de recul est appelé rétrogradation et les philosophes de l'Antiquité se sont passablement creusés la tête pour trouver une explication à ce phénomène en invoquant des mécanismes invisibles.
Voici une vidéo
(produite en utilisant l'application Stellarium) qui montre toujours le même coin du ciel étoilé
toutes les 24 heures entre début septembre 2022 et début avril 2023. Peu après le début, on
voit apparaître un point orangé (Mars) sur le côté droit de l'écran et qui traverse les deux tiers
de l'écran avant de rebrousser chemin vers le 1er novembre 2022, puis qui reprend son
déplacement vers la gauche vers le 11 janvier 2023 (près du bord droit) avant de disparaître
vers le bord gauche de l'écran… C'est un bel
exemple de rétrogradation, ici en forme de boucle aplatie comme c'est en fait
le cas la plupart du temps!
Le bout rétrograde de la trajectoire de Mars fait environ 18°, soit en gros la distance
de l'extrémité du pouce à celle du petit doigt lorsqu'on tend la main vers le ciel, doigts écartés.
La grosse tache blanche qui traverse
rapidement l'écran toutes les quatre semaines, c'est la Lune!
Ce modèle suppose que:
Vu depuis la Terre, chaque planète parcourt alors le ciel étoilé, mais effectue de temps en temps une rétrogradation (il y a une case à cocher pour l'annoncer…). Si on regarde le mouvement dans la fenêtre du bas (vue depuis la Terre), le point rouge se déplace le plus souvent vers la gauche, mais de temps en temps il revient vers la droite.
Si on coche la case Montrer la droite de visée, on voit que la droite Terre–planète tourne généralement dans le sens des aiguiles d'une montrer, sauf quand la planète est au plus proche de la Terre: c'est à ce moment-là que la planète a l'air de rétrograder!
Dans ce modèle toutes les planètes tournent autour du Soleil (modèle héliocentrique), mais pas à la même vitesse (ni avec la même période, ni avec le même rayon), ce qui fait que régulièrement une planète en rattrape une autre et c'est dans cette phase qu'a lieu la rétrogradation.
C'est parce que la Terre tourne autour du Soleil et est donc tantôt proche des étoiles d'un côté, tantôt des étoiles de l'autre côté. Les étoiles proches ont alors l'air de s'espacer. Dans la réalité, les étoiles sont tellement lointaines que le mouvement de la Terre autour du Soleil ne permet pas de voir les étoiles bouger, ou disons seulement si on utilise un télescope puissant. C'est d'ailleurs à cause de cette non-observation de déformation (appelée parallaxe ) que certains ont rejeté le modèle héliocentrique…
Si on diminue le rayon de l'orbite de la Terre le plus possible, on peut constater que les étoiles bougent beaucoup moins!
En fait, aucun des deux modèles ci-dessus n'a été capable de prédire avec précision les positions des planètes par rapport aux étoiles au cours du temps. En rajoutant des épicyles sur les épicycles (pour Hipparque) ou des épicycles sur les cercles (pour Copernic), la précision fut améliorée, mais toujours pas parfaitement et les modèles devenaient trop compliqués.
C'est Kepler, en postulant
Par la suite, la loi universelle de la gravitation proposée par Newton permit des prévisions encore plus fines de ces trajectoires en tenant compte par exemple de l'influence mutuelle des planètes…
Pour finir (?) mentionnons encore la théorie de la relativité générale établie par Einstein en 1915 et qui permit d'expliquer des anomalies devant lesquelles la théorie de Newton était impuissante, notamment sur la manière dont l'orbite de Mercure pivote autour du Soleil