Quel phénomène Galilée observa-t-il sur Vénus au télescope vers 1610 ?

Vers 1610, en utilisant l’une de ses lunettes astronomiques, Galilée observa sur Vénus un phénomène impossible à distinguer à l’œil nu avec la même netteté : la planète présentait des phases, à la manière de la Lune. Elle apparaissait tantôt comme un croissant, tantôt sous une forme plus largement éclairée. Cette observation ne constituait pas un simple détail visuel : elle fournissait des indications essentielles sur la position de Vénus par rapport à la Terre et au Soleil, et remettait directement en cause l’organisation du cosmos défendue par le modèle géocentrique de Ptolémée.

Une apparence qui change avec la position

Les phases de Vénus résultent de la manière dont la lumière du Soleil éclaire sa surface et de l’angle sous lequel cette partie éclairée est vue depuis la Terre. Lorsque Vénus se situe entre la Terre et le Soleil, seule une portion de son hémisphère éclairé est tournée vers notre planète : elle présente alors un croissant. Lorsqu’elle se trouve de l’autre côté du Soleil, une part beaucoup plus importante de sa face éclairée devient visible, ce qui la rend gibbeuse ou proche de la pleine phase. Galilée observa cette diversité de formes et constata également que le diamètre apparent de Vénus variait avec sa phase : la planète semblait plus grande lorsqu’elle était en croissant et plus petite lorsqu’elle était largement éclairée.

La contradiction avec Ptolémée

Dans le système géocentrique de Ptolémée, Vénus tournait autour de la Terre selon une configuration qui la maintenait toujours du côté du Soleil par rapport à la Terre. Ce modèle pouvait expliquer l’apparition d’un croissant, mais il ne permettait pas à Vénus de montrer une phase largement éclairée ou presque pleine. Les observations de Galilée contredisaient donc une prédiction importante du modèle ptoléméen. Elles montraient que Vénus se déplaçait autour du Soleil, ou du moins que sa relation orbitale avec le Soleil était celle prévue par un système dans lequel elle tournait autour de celui-ci, et non autour de la Terre.

Un argument décisif, mais pas une démonstration isolée

Les phases de Vénus soutenaient ainsi fortement l’héliocentrisme de Copernic : dans le modèle copernicien, Vénus gravite autour du Soleil et doit naturellement présenter l’ensemble des phases observées. Il faut toutefois éviter de dire que cette découverte démontra à elle seule que la Terre tournait autour du Soleil. Un modèle géo-héliocentrique, notamment celui associé à Tycho Brahe, pouvait aussi rendre compte des phases de Vénus en faisant tourner Vénus autour du Soleil tout en conservant une Terre immobile au centre. L’observation de Galilée réfuta donc le modèle géocentrique de Ptolémée et renforça considérablement la position copernicienne, sans constituer à elle seule une preuve complète de l’héliocentrisme.