Qu’est-ce que Galilée a inventé ?

Galilée est considéré comme l’un des plus grands astronomes de tous les temps. Sa découverte des principaux satellites de Jupiter (Io, Europe, Ganymède et Callisto) a révolutionné l’astronomie et contribué à accélérer l’acceptation du modèle copernicien de l’univers. Cependant, Galilée est également connu pour les nombreuses inventions scientifiques qu’il a faites au cours de sa vie.

Ces dernières comprennent son célèbre télescope, mais aussi une série d’appareils qui auront un impact profond sur l’arpentage, l’utilisation de l’artillerie, le développement des horloges et la météorologie. Galilée a créé un grand nombre de ces dispositifs afin de gagner de l’argent supplémentaire pour subvenir aux besoins de sa famille. Mais en fin de compte, ils contribueront à cimenter sa réputation d’homme qui a remis en question des siècles de notions acquises et a révolutionné les sciences.

Balance hydrostatique:

Inspiré par l’histoire d’Archimède et son moment « Eurêka », Galilée a commencé à examiner comment les bijoutiers pesaient les métaux précieux dans l’air, puis par déplacement, pour déterminer leur gravité spécifique. En 1586, à l’âge de 22 ans, il théorise une meilleure méthode, qu’il décrit dans un traité intitulé La Bilancetta (ou « La petite balance »).

Dans ce traité, il décrit une balance précise pour peser des choses dans l’air et dans l’eau, dans laquelle la partie du bras sur laquelle le contrepoids est suspendu est enveloppée d’un fil métallique. La quantité dont le contrepoids devait être déplacé lors de la pesée dans l’eau pouvait alors être déterminée très précisément en comptant le nombre de tours du fil. Ce faisant, on pouvait lire directement la proportion de métaux comme l’or par rapport à l’argent dans l’objet.

La pompe de Galilée:

En 1592, Galilée est nommé professeur de mathématiques à l’université de Padoue et se rend fréquemment à l’Arsenal – le port intérieur où les navires vénitiens étaient équipés. L’Arsenal avait été un lieu d’invention et d’innovation pratique pendant des siècles, et Galilée en profitait pour étudier en détail les dispositifs mécaniques.

En 1593, il est consulté sur le placement des rames dans les galères et soumet un rapport dans lequel il traite la rame comme un levier et fait correctement de l’eau le point d’appui. Un an plus tard, le Sénat vénitien lui accorde un brevet pour un dispositif permettant d’élever l’eau et dont le fonctionnement dépend d’un seul cheval. Ce dispositif est devenu la base des pompes modernes.

Pour certains, la pompe de Galilée n’était qu’une amélioration de la vis d’Archimède, qui a été développée pour la première fois au troisième siècle avant Jésus-Christ et brevetée dans la République de Venise en 1567. Cependant, il existe des preuves apparentes reliant l’invention de Galilée à la conception antérieure et moins sophistiquée d’Archimède.

Horloge à pendule:

Au cours du XVIe siècle, la physique aristotélicienne était encore la manière prédominante d’expliquer le comportement des corps proches de la Terre. Par exemple, on croyait que les corps lourds cherchaient leur lieu naturel ou leur repos – c’est-à-dire au centre des choses. Par conséquent, aucun moyen n’existait pour expliquer le comportement des pendules, où un corps lourd suspendu à une corde se balançait d’avant en arrière et ne cherchait pas le repos au centre.

Déjà, Galilée avait mené des expériences qui démontraient que les corps plus lourds ne tombaient pas plus vite que les plus légers – une autre croyance conforme à la théorie aristotélicienne. En outre, il a également démontré que les objets lancés dans l’air se déplacent selon des arcs paraboliques. Sur la base de cela et de sa fascination pour le mouvement de va-et-vient d’un poids suspendu, il commence à faire des recherches sur les pendules en 1588.

En 1602, il explique ses observations dans une lettre à un ami, dans laquelle il décrit le principe de l’isochronisme. Selon Galilée, ce principe affirmait que le temps que met le pendule à se balancer n’est pas lié à l’arc du pendule, mais plutôt à la longueur du pendule. En comparant deux pendules de longueur similaire, Galilée a démontré qu’ils se balanceraient à la même vitesse, bien qu’ils soient tirés à des longueurs différentes.

Selon Vincenzo Vivian, l’un des contemporains de Galilée, c’est en 1641, alors qu’il était assigné à résidence, que Galilée a créé un projet d’horloge à pendule. Malheureusement, étant aveugle à l’époque, il n’a pas pu l’achever avant sa mort en 1642. En conséquence, la publication de Christiaan Huygens de Horologrium Oscillatorium en 1657 est reconnue comme la première proposition enregistrée pour une horloge à pendule.

Le secteur:

Le canon, qui a été introduit pour la première fois en Europe en 1325, était devenu un pilier de la guerre à l’époque de Galilée. Devenus plus sophistiqués et mobiles, les artilleurs avaient besoin d’instruments pour les aider à coordonner et à calculer leurs tirs. Ainsi, entre 1595 et 1598, Galilée a conçu et amélioré une boussole géométrique et militaire à l’usage des artilleurs et des géomètres.

Les boussoles d’artilleur existantes reposaient sur deux bras à angle droit et une échelle circulaire avec un fil à plomb pour déterminer les élévations. Pendant ce temps, les compas mathématiques, ou diviseurs, développés à cette époque étaient conçus avec diverses échelles utiles sur leurs jambes. Galilée a combiné les utilisations des deux instruments, en concevant un compas ou secteur qui avait de nombreuses échelles utiles gravées sur ses pattes et qui pouvaient être utilisées à diverses fins.

En plus d’offrir un nouveau moyen plus sûr pour les artilleurs d’élever leurs canons avec précision, il offrait également un moyen plus rapide de calculer la quantité de poudre à canon nécessaire en fonction de la taille et du matériau du boulet. En tant qu’instrument géométrique, il permettait la construction de n’importe quel polygone régulier, le calcul de l’aire de n’importe quel polygone ou secteur circulaire, et une variété d’autres calculs.

Thermomètre de Galilée:

À la fin du XVIe siècle, il n’existait aucun moyen pratique pour les scientifiques de mesurer la chaleur et la température. Les tentatives pour rectifier cela au sein de l’intelligentsia vénitienne ont abouti au thermoscope, un instrument qui s’appuyait sur l’idée de l’expansion de l’air due à la présence de chaleur.

Vers 1593, Galilée a construit sa propre version d’un thermoscope qui s’appuyait sur l’expansion et la contraction de l’air dans un bulbe pour déplacer l’eau dans un tube attaché. Au fil du temps, lui et ses collègues ont travaillé à l’élaboration d’une échelle numérique qui mesurerait la chaleur en fonction de l’expansion de l’eau à l’intérieur du tube.

Et s’il faudra attendre un autre siècle avant que des scientifiques – comme Daniel G. Fahrenheit et Anders Celsius – ne commencent à développer des échelles de température universelles pouvant être utilisées dans un tel instrument, le thermoscope de Galilée a constitué une avancée majeure. En plus d’être capable de mesurer la chaleur dans l’air, il a également fourni des informations météorologiques quantitatives pour la toute première fois.

Le télescope de Galilée:

Bien que Galilée n’ait pas inventé le télescope, il les a grandement améliorés. Au cours de nombreux mois de l’année 1609, il a dévoilé plusieurs conceptions de télescopes qui seraient collectivement connues sous le nom de télescopes galiléens. Le premier, qu’il construit entre juin et juillet 1609, est une lorgnette à trois puissances, qu’il remplace dès le mois d’août par un instrument à huit puissances qu’il présente au Sénat vénitien.

Au mois d’octobre ou de novembre suivant, il réussit à l’améliorer avec la création d’un télescope de vingt puissances – celui-là même qu’il utilisa pour observer la Lune, découvrir les quatre satellites de Jupiter (connus par la suite sous le nom de lunes galiléennes), discerner les phases de Vénus et résoudre les taches nébuleuses en étoiles.

Ces découvertes ont aidé Galilée à faire progresser le modèle copernicien, qui affirmait essentiellement que le Soleil (et non la Terre) était le centre de l’univers (alias héliocentrisme). Il a continué à affiner ses conceptions, créant finalement un télescope qui pouvait grossir les objets par un facteur de 30.

Bien que ces télescopes étaient humbles par rapport aux normes modernes, ils constituaient une grande amélioration par rapport aux modèles qui existaient à l’époque de Galilée. Le fait qu’il ait réussi à tous les construire lui-même est une raison supplémentaire pour laquelle ils sont considérés comme ses inventions les plus impressionnantes.

En raison des instruments qu’il a créés et des découvertes qu’ils ont permis de faire, Galilée est reconnu à juste titre comme l’une des figures les plus importantes de la révolution scientifique. Ses nombreuses contributions théoriques aux domaines des mathématiques, de l’ingénierie et de la physique ont également remis en question les théories aristotéliciennes qui avaient été acceptées pendant des siècles.

En bref, il était l’une des rares personnes qui – par leur poursuite inlassable de la vérité scientifique – ont changé à jamais notre compréhension de l’univers et des lois fondamentales qui le régissent.

Universe Today a des articles sur le télescope de Galilée et les scientifiques veulent exhumer le corps de Galilée.

Pour plus d’informations, consultez le projet Galilée et Galilée le télescope et les lois de la dynamique.

Astronomy Cast a un épisode sur le choix et l’utilisation d’un télescope et comment construire le vôtre.