L'astronomie

le Bouvier dans un Aratea du IXème siècle. image St. Gallen, Stiftsbibliothek, Cod. Sang. 902, p. 85, e-codices, Vitual Manuscript Library of Switzerland

L'astronomie était entrée en déclin à la fin de l'Empire romain car les élites, alors, avaient essentiellement tourné leurs préoccupations vers l'acquisition de savoir-faire en termes de politique ou d'art de la guerre. L'Eglise, elle, avait eu, tôt, un intérêt en termes d'astronomie pratique car elle avait besoin de déterminer correctement les dates des fêtes chrétiennes au long d'une année. D'abord, elle essaya de faire une synthèse entre le calendrier juif, un calendrier lunaire et le calendrier romain, un calendrier solaire mais, du fait du caractère ardu de la tâche, elle opta finalement pour le calendrier julien romain. Via celui-ci, de nombreuses fêtes avaient des dates fixes, indépendantes de tout évènement astronomique. La naissance du Christ et celle de St Jean Baptiste étaient, elles, liées aux solstices d'hiver et d'été et Pâques devait être déterminée chaque année car liée à la date d'une Pleine Lune. Les moines, eux aussi, devaient connaître les dates des fêtes et des cérémonies de l'Eglise et, de plus, il leur fallait suivre le déroulement du temps de façon à connaître exactement l'heure des prières: l'observation du ciel nocturne ou des horloges à base de chandelle étaient leur seul moyen de conserver une trace du temps pendant les heures de nuit car les horloges à eau, par exemple, ne firent leur apparition qu'au cours du Xème siècle. La technique, fondée sur l'arithmétique, par laquelle l'Eglise calculait les dates des fêtes chrétiennes s'appelait le "comput", du latin "computare", "calculer"

Pendant le Haut-Moyen Age, par ailleurs, les clercs avaient cependant continué de s'intéresser aux sciences par-delà ce besoin du comput et ils continuèrent d'étudier les mathématiques et l'astronomie. On ne connaissait alors essentiellement la science que via des sources latines. Avant l'époque carolingienne, 4 sources transmettaient l'astronomie: le Commentaire sur le Timée de Platon par Calcidius, le Commentaire sur le songe de Scipion de Macrobe, le "Mariage de la philologie et de Mercure" de Martianus Capella et l'Histoire naturelle de Pline le Jeune. Il est également possible qu'aient existé des traductions de Ptolémée par Boèce

De quelles sources disposaient les érudits carolingiens en termes d'astronomie?

A l'époque carolingienne, l'astronomie était toujours enseignée dans les écoles des cathédrales et des monastères lesquelles, de plus, continuaient d'inscrire les sciences dans leur cursus. C'était surtout l'arithmétique et la géométrie plane qui pouvait former des bases pour l'astronomie. 135 000 ouvrages, en latin, sont alors consacrés au comput; ils contiennent des tables de données et des développements qui permettent de calculer la date de Pâques pour l'année en cours et les années qui suivent. Les maîtres et les élèves avaient à leur disposition des livres d'arithmétique et de géométrie plane. Ils pouvaient ainsi commenter le Calculus de Victor d'Aquitaine puis, pendant le IXème siècle, le "De arithmeticae institutione libri duo" de Boèce et les Eléments VII, VIII et IX d'Euclide -qui sont les livres d'Euclide sur l'arithmétique et constituaient alors le summum en la matière. Certains des problèmes soumis à la sagacité des étudiants d'alors sont encore, dans le monde anglo-saxon, utilisés de nos jours en mathématiques et en algèbre. D'autres ouvrages étaient le "Calculatio Albini magistri" d'Alcuin, les Propositiones ad acuendos iuvenes, le De arithmeticus propositionibus, ou la "Altercatio duorum geometricarum". La géométrie plane relevait des quatre premiers Eléments d'Euclide et de nombreux autres textes; le domaine, en effet, présentait un intérêt pour ce qui était du dénombrement des terres ou des sciences de l'ingénieur. En ce qui concerne l'astronomie proprement dit, la plupart des grandes oeuvres des astronomes grecs n'avait pas été traduite en latin, à l'exception de certaines ou de quelques brefs extraits. Eudoxe (408-355 avt. J.-C.), qui, de plus, avait été compliqué par Kallippe (370-300 avt. J.-C.), ou Aristote étaient peu connus. Avaient également disparu les travaux brillants d'Apollonios (262-190 avt. J.-C.) ou ceux d'Hipparque (190-120 avt. J.-C.), sinon ce que Ptolémée (100-165 ap. J.-C.), ce célèbre astronome grec du IIème siècle de notre ère, en avait conservé. L'astronomie, donc, à l'époque, avait fini par ne plus être connue que sous une forme purement descriptive car les textes latins par lesquels elle était transmise, n'offraient aucune indication sur les méthodes par lesquelles les connaissances en question avaient été possibles, à l'origine. On avait ainsi perdu les travaux de Ptolémée et des autres grecs au profit d'approches poétique et philosophiques telles celle de l'Aratus ou celles de Platon. Les travaux d'Isidore de Séville étaient également disponibles. Le manuel de Martianus Capella sur les arts libéraux, qui était largement connu dans les écoles de l'Empire, présentait, dans sa section consacrée à l'astronomie, un modèle du système solaire basé sur d'anciennes sources grecques: Mercure et Vénus orbitaient autour du Soleil alors que le Soleil, la Lune et les autres planètes orbitaient autour de la Terre. On connaissait aussi l'Histoire Naturelle de Pline. L'empereur Louis le Pieux fit réaliser au moins un manuscrit astronomique de prestige, le célèbre Aratea de Leyden, ou Aratus. Il fut réalisé peut-être aux alentours de 816 à partir de la traduction par Germanicus, un Romain, des Phaenomena, le plus ancien guide grec du ciel, qui avait été rédigé par Aratus de Soli au IIIème siècle avant notre ère. Le manuscrit fut rédigé soit pour l'empereur même, vers 830-840 à Aix-la-Chapelle ou à Ingelheim, à la cour de l'impératrice Judith, à laquelle Louis le Pieux était venu se fixer. Alcuin écrivit aussi de nombreux traités d'astronomie. L'Eglise, d'une façon générale, avait, depuis longtemps, une préférence pour l'astronomie selon Platon car le système de celui était géocentrique

Quels étaient les connaissances théoriques et les instruments d'observation à l'époque carolingienne?

Ce qui a précédé a donc donné une vue de l'état dans lequel se trouvait l'astronomie à l'époque de Charlemagne. L'effort fait pour mieux former des clercs instruits, l'intérêt de Charlemagne lui-même pour l'astronomie amateur -il prit des leçons d'Alcuin puis de Dungal- ou l'idée possible que les Carolingiens avaient de l'ordre cosmique et naturel en tant que lié à leur devoir de gouverner le royaume terrestre dans la perspective de la Jérusalem céleste, tout cela amena un renouveau de l'astronomie. La renaissance carolingienne permit un renouveau en termes de concepts, de techniques et de calcul et les érudits carolingiens mirent réellement en oeuvre de nouvelles perspectives scientifiques qui permirent des progrès aussi bien théoriques que pratiques. Bien que n'utilisant que peu d'Aristote ni n'ayant accès à Ptolémée, les maîtres francs ne limitèrent pas leurs points de vue à ceux qu'ils auraient pu tirer des Ecritures

Cet effort, pratiquement, prit d'abord la forme d'améliorations des techniques du comput. Des anthologies d'astronomie et de computistique apparurent vers 809 après que, cette année-là, ait été tenue une conférence à Aix sur le comput et l'astronomie. Ces travaux ajoutaient aux textes traditionnels du comput, y compris, des observations de phénomènes solaires, des considérations sur la météorologie, des tables de calcul et des descriptions de la structure des cieux ainsi que des catalogues d'étoiles et de constellations. La plupart de ces ouvrages étaient accompagnés d'illustrations. Ensuite, les érudits de l'époque firent également des progrès en termes d'astronomie même

Pour ce qui est de la réflexion théorique sur le système solaire, ils ignoraient la Megale Syntaxis de Ptolémée -que l'on connaîtra mieux par la suite sous le nom d'"Almageste". Cet ouvrage avait résumé le système grec des épicycles, qui consistait en ce qu'un cercle additionnel venait s'ajouter au cercle qui figurait l'orbite d'une planète, permettant l'explication du mouvement apparent annuel des planètes de notre système solaire sur le fond des étoiles. Les cercles des orbites étaient centrés sur la Terre. Les maîtres carolingiens cependant, avaient encore à leur disposition des schémas qui représentaient l'autre modèle grec, celui d'Aristote, avec une série de cercles concentriques emboîtés les uns dans les autres, centrés sur la Terre. Par le même moyen, ils disposaient aussi du modèle de Pythagore du système solaire où les distances relatives entre les planètes étaient données sous la forme des intervalles harmoniques -ou "toniques"- de ce système de pensée. Ces deux représentations étaient le moyen de base de permettre de visualiser la succession des planètes du système solaire et les maîtres et étudiants s'en servaient comme base: les schémas leur permettaient, par exemple, d'étudier les différentes positions qu'une planète pouvait occuper sur son orbite et les intervalles entre ces positions. De plus, à la suite de Martianus Capella, leur vue générale du système solaire était que Mercure et Vénus orbitaient autour du Soleil et que celui-ci et les autres planètes orbitaient autour de la Terre

Pour ce qui est des instruments d'observation de l'époque, il est remarquable que les érudits carolingiens n'avaient aucun instrument d'optique à leur disposition pour améliorer les observations

• l'instrument de base, en astronomie, de l'époque, était tout simplement une représentation précise du zodiaque, cette ligne imaginaire au long de laquelle le Soleil, dans le ciel, semble se déplacer au long des jours au cours d'une année. Le zodiaque, à l'époque, était ainsi l'instrument standard, avec ses douze signes, chacun étant divisé, pour ce qui était de la longitude, par des "points" ("puncti" en latin) et, de la latitude, par des "parties" ("partes")
• l'Aratus représentait, fût-ce au niveau de la seule cour, un autre instrument: il figurait les signes du zodiaque et les constellations sous forme des figures célestes prises dans la mythologie hellénistique. L'Aratus permettait à un utilisateur de se rappeler des positions des étoiles dans le ciel et constituait donc, par le fait, une forme de planisphère. Deux autres planisphères, avec représentation stéréographique (projection de la sphère céleste sur un plan) et à deux perspectives, d'un usage plus commun que l'Aratus, étaient d'usage courant dans les écoles carolingiennes, l'un appartenant à l'école de St-Emmeram à Ratisbonne, l'autre à celle de Fulda. Ces deux planisphères furent copiés par toutes les autres écoles monastiques de l'Empire, entre IXème et XIIème siècle et étaient précis. Selon la tradition qui restera celle du Moyen Age, les constellations dans l'Aratea, sont représentées vues de l'extérieur de la sphère céleste. Le Lion, ainsi, par exemple, a la tête en direction de l'Est
• au début du VIIIème siècle, Bède le Vénérable, ce grand érudit d'Angleterre, faisait usage d'une "'horologium in terra", un instrument fixé au sol et utilisé la nuit dont le grand cercle marquaient les références au zodiaque. Bien qu'on n'en comprenne pas encore exactement l'utilisation, cet instrument permit à Bède à prévoir les marées avec précision, en relation avec le cycle de la Lune et sa théorie, d'ailleurs, reste, aujourd'hui, à la base des British Admiralty Tide Tables, le système de l'Amirauté britannique. De tels instruments ont certainement dû permettre l'invention d'autres du même type servant à mesurer la position des étoiles et des planètes de façon précise. On sait, par exemple qu'un "horologium nocturnum" était utilisé à l'école St-Pierre de Salzbourg et à celle de St-Emmeram de Ratisbonne, comme en font mention deux manuscrits aux alentours de 812-816. De tels instruments qui servent à pointer vers le ciel comprenaient plusieurs disques mobiles empilés l'un sur l'autre, chaque disque portant des dessins et des ensembles de points. Cela permettait plusieurs opérations astronomiques: on pouvait coordonner les 365 jours des 12 mois de l'année avec les 360 points de longitude du zodiaque; un disque permettait de trouver la position de la Lune par rapport aux étoiles au long d'un cycle lunaire ou de coordoner 24 jours solaires avec 16 lunaisons -ce qui devait sans doute servir aux éclipses. La plupart des fonctions de ces instruments, cependant, ne sont que mal comprises

Quelles sont les connaissances astronomiques que les érudits carolingiens sont parvenus à atteindre?

A partir de sources rares -donc partant de quasi rien- et avec peu d'instruments d'observation, les érudits des temps carolingiens purent cependant faire des découvertes assez fondamentales, essentiellement en termes d'orbites planétaires. On a des schémas qui représentent les orbites de plusieurs planètes sur le fond du zodiaque; ces dessins montrent également les apsides de l'orbite (le plus loin -apogée- et le plus près -périgée- de la Terre) et les "parties" de latitude au-dessus ou en-dessous la ligne médiane du zodiaque qu'atteignent les orbites. Surtout, chaque orbite a son centre propre, ce qui signifie que de tels schémas ne sont pas de simples représentations de ce que les maîtres pouvaient observer dans le ciel nocturne mais représentaient bien des modèles astronomiques théoriques. Ces représentations peuvent également représenter la célèbre forme en Z que prend le chemin apparent d'une planète sur le fond des étoiles au moment de l'opposition. Ainsi, même sans le concept grec d'épicycle, les érudits de l'époque pouvaient rendre ces moments apparents, dits "stations", où le mouvement d'une planète en vient à s'arrêter ainsi que le "mouvement rétrograde", cette période de temps au cours de laquelle la planète semble prendre une direction inversée dans le ciel. A partir de là, les astronomes carolingiens furent réellement capables de bâtir des théories plus complexes concernant les apsides, les "latitudes" par rapport au zodiaque, les mouvements rétrogrades ou l'excentricité des orbites par rapport au Soleil, atteignant probablement même les concepts d'inclinaison et d'excentricité des orbites. On voit toutes ces connaissances circuler largement dans les écoles de l'Empire carolingien et jusqu'en Italie, Espagne et Angleterre. L'Aratus, par exemple, qui est un ouvrage de haut niveau, est ainsi une synthèse globale de ces vues, toutes les orbites planétaires étant représentées et correspondant peut-être à l'état du système solaire en date du 18 mars 816. Une autre synthèse était aussi disponible à la cour à l'époque, celle de la table d'argent qui appartenait à Charlemagne et qui représentait une sphère céleste complète avec l'emplacement des étoiles et le mouvement des planètes. Louis le Pieux en hérita. Ces progrès en termes de connaissance astronomique, car elles se fondent sur des observations pratiques du ciel, montrent que l'époque était capable de raisonnement inductif, partant de faits scientifiques pour arriver à des théories, donc de science, au sens quasi contemporain du terme. Malgré cela, cependant, cette démarche scientifique ne put dépasser les vues admises du système solaire telles qu'elles étaient perpétuées dans Martianus Capella: la représentation du système solaire restait hybride, le Soleil et la Lune orbitant autour de la Terre ainsi que 3 planètes et Mercure et Vénus orbitant autour du Soleil. Les écrits complets en matière d'astronomie sont rares, par ailleurs: seul Arn, l'archevêque de Salzbourg, rédigea ses "Notices astronomiques"

Un autre domaine dans lesquel les astronomes de l'époque carolingienne firent des progrès furent le calendrier et la mesure du temps. Au Haut-Moyen Age, les dates des solstices et des équinoxes ne tombaient jamais juste et n'étaient pas en accord ni avec le ciel ni avec la survenance des saisons. A la fin du IXème siècle, on fit également des progrès dans ce domaine, améliorant les méthodes et les résultats. Dans son "Ars calculatoria", Heiric d'Auxerre (860-903) utilise pour trouver ces dates importantes un rayon de Soleil qui, au lever du Soleil, passe dans une fente du mur est du réfectoire de son monastère et vient frapper le mur ouest. L'observation a lieu plusieurs jours de suite (cette méthode que les Anglo-Saxons appellent la "pinpoint method" fut donc ainsi inventée). D'autres érudits, au cours du Xème siècle, constatèrent que l'équinoxe vernal ne se produisait plus le 21 mars mais dès vers les 17 ou 18. Ce ne fut cependant qu'en 1069 qu'un nouvel instrument, la "Sphaera" de Wilhelm von St Emmeram, à Ratisbonne, permit de déterminer avec précision les dates du solstice et de l'équinoxe, l'équinoxe vernal était déterminé se produisant le 16 mars. D'autres études semblables se poursuivirent au cours du XIème siècle maintenant l'intérêt, dans les écoles des monastères, pour le comput, l'arithmétique, la géométrie et l'astronomie. Le diacre Pacificus, lui, qui mourut en 844 et qui enseignait à l'école cathédrale de Vérone, conçut un instrument qui permetttait de connaître l'heure la nuit et donc de déterminer précisément l'heure de la prière nocturne: un tube de visée couplé à un disque divisé en 24 heures permettait d'utiliser la révolution de l'étoile polaire autour du pôle céleste pour déterminer l'heure (la Polaire, en effet, à l'époque, ne marquait pas le pôle céleste comme aujourd'hui mais en était éloignée de 2 degrés et donc, le temps passant, elle semblait parcourir un cercle autour de celui-ci). Il s'agissait donc d'une "'horologium nocturnum" et Pacificus nommait la Polaire la "'noctium horarum computatrix', "la calculatrice des heures nocturnes". Un effort était encore en cours, à l'époque carolingienne, pour remplacer les fêtes solaires païennes par des fêtes chrétiennes. Il est même possible, sur un autre plan, que l'Eglise ait tendu à préserver l'astrologie pour son usage propre. Ainsi, par exemple, il semble que l'on ait inclus des rayons de lumière symboliques au moment des solstices, équinoxes et autres dates importantes dans la Chapelle palatine; la sphère d'or qui était suspendue à une chaîne au centre de l'église, de plus, est frappée à midi par le Soleil au moment du solstice d'été

Conclusion

Au final, l'astronmie, aux temps carolingiens, continua d'être ce qu'était la science dans l'Occident chrétien, à savoir d'être utile aux besoins quotidiens et de servir à comprendre Dieu. On utilisait l'astronomie essentiellement pour établir le calendrier, pour comprendre les mouvements des cieux ou pour aider à l'exégèse biblique. Le tout augmenté, dans certains cas, d'astrologie. Toute amélioration théorique, toute approche quantitative, ou le rôle de l'observation continuaient de ne pas être d'actualité. Les textes concernant le comput ne faisaient que décrire des mouvements moyens, sans aucune variation et les étoiles n'étaient pas placées correctement dans les constellations, par exemple. Les avancées que nous avons décrites plus haut doivent bien évidemment être replacées dans l'époque: elles n'ont probablement que rarement amené à des changements fondamentaux dans la représentation qu'on se faisait alors de l'Univers. Le travail qui fut mené montre néanmoins comment le génie occidental purent faire de la science sur ses bases propres et put construire des théories à partir de bases simples. L'astronomie, ainsi, resta essentiellement un travail consistant à recopier les oeuvres de l'Antiquité. Comme tout autre domaine de la connaissance à l'époque, l'astronomie s'inséra dans une vue globale qui mélangeait les textes antiques, des soucis pratiques et des progrès du temps, souvent de nature spéculative. Une part de la connaissance astronomique, cependant, peut être qualifiée de scientifique -ou de technologique- puisque basée sur des faits, que ceux-ci aient été étudiés pour eux-mêmes dans une perspective théorique ou qu'ils l'aient été dans une perspective pratique. Une question intéressante -mais sans réponse- est celle de savoir si les érudits carolingiens eurent des contacts avec les connaissances astronomiques de la cour de Byzance ou celles des Arabes de Bagdad. Les Byzantins, en effet, avaient accès aux écrits classiques des Grecs anciens alors que les Arabes, de leur côté, développaient une astronomie pratique -dont certains concepts, par ailleurs, seront repris par les scientifiques de la révolution copernicienne quelques siècles plus tard. A l'époque, par exemple, l'astronome perse, Al-Soufi, en 924 ou 964, dans son "Livre des étoiles fixes", mentionne le Grand Nuage de Magellan -qu'il appelle "Al Bakr" ("le boeuf blanc"); il sait qu'il est invisible depuis le Nord de l'Arabie ou depuis Bagdad mais qu'il est visible depuis le détroit de Bab-el-Mandeb. Il semble que l'Occident, selon certaines sources, n'ait jamais connu les tables de l'observatoire de Bagdad -malgré, par exemple, les échanges d'ambassade entre le calife et Charlemagne. On sait que des astrolabes grecs, venant des Arabes de l'Espagne du Sud ou du centre, arrivèrent en Catalogne, en Allemagne et dans d'autres royaumes occidentaux à la fin de la période, à partir de 960 et que cela se poursuivit jusque vers 1030. Les astrolabes étaient accompagnés d'un texte terminologique ainsi que d'une description en latin permettant d'en construire et de l'utiliser. On voit apparaître un astrolabe à Constance dans les années 980 et les astrolabes commencèrent d'être utilisés par Herman Contractus à Reichenau, Berthold à Konstanz ou d'autres à Augsburg, Fleury, Micy, Chartres, Laon, Lüttich et Cologne aux fins d'observation du mouvement de la Lune et des planètes ou pour corriger le calendrier de Bède