Friedrich Wilhelm Bessel

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Friedrich Wilhelm Bessel
Description de l'image Friedrich Wilhelm Bessel.jpeg.
Naissance
Minden (Prusse)
Décès (à 61 ans)
Königsberg (Prusse)
Champs Astronomie, mathématiques
Institutions Université Humboldt de Berlin
Diplôme Université de Göttingen
Directeur de thèse Carl Friedrich Gauss
Étudiants en thèse Friedrich Wilhelm Argelander
Heinrich Ferdinand Scherk (de)
Renommé pour Fonction de Bessel
Parallaxe stellaire
Distinctions Médaille d'or de la Royal Astronomical Society

Friedrich Wilhelm Bessel (, Minden, Königsberg) est un astronome, mathématicien et physicien allemand, connu principalement pour avoir effectué en 1838 les premières mesures précises de la distance d'une étoile et pour être le fondateur de l'école allemande d'astronomie d'observation.

Biographie[modifier | modifier le code]

Friedrich Wilhelm Bessel naquit le 22 juillet 1784 à Minden. Il eut deux frères et six sœurs et fut fils d’un fonctionnaire de justice. À l’age de 14 ans il quitta le lycée (gymnasium) de Minden pour commencer un apprentissage commercial de sept ans à Brême. Pendant le temps libre il s’occupa de l’astronomie et des mathematiques comme autodidacte.

Au printemps 1804, il écrivit une traité sur l’orbite de la comète de Halley sur la base d’observations inédites de Harriot et Torporley en 1607. Il la mit à Heinrich Wilhelm Olbers, astronom et médecin à Brême, qui découvrit immédiatement le grand talent mathematique de l’apprenti et fit publier cette traité dans la Monatliche Correspondenz (Correspondance mensuelle) du Baron de Zach. Après des autres publications, Johann Hieronymus Schröter, un ami d’Olbers, lui engaga comme inspecteur à son célèbre observatoire astronomique à Lilienthal près de Brême en succéssion de Karl Ludwig Harding où Bessel séjourna de 1806 à 1810.

En cours des réformes prussiennes Wilhelm von Humboldt élargit l’université de Königsberg et y fonda un observatoire. Roi Frédéric–Guillaume III installa Bessel comme directeur et professeur pour l’astronomie à l’université le 6 janvier 1810. Bessel supervisa la construction de l’observatoire de Königsberg, dont il était le directeur de 1813 jusqu'à sa mort.

À Königsberg Bessel se maria avec Johanna Hagen (1794—1885) en 1812, fille de son collègue Carl Gottfried Hagen (1749—1825), professeur de chimie et pharmacie à l’université. Ils eurent cinq enfants, trois filles et deux fils, d’eux l’un mourut en peu temps après de naissance (1837). Wilhelm Bessel, le premier fils, décéda en 1840 à l’age de 26 ans d’une maladie infectieuse. Marie Bessel, la fille aînée, épousa Georg Adolphe Erman (1806—1877), professeur de physique à l’université de Berlin et descendant d’une famille de savants huguenote. Plusieurs descendants de Bessel devenaient savants, dont le plus célèbre était Adolf Erman, égyptologue á Berlin.

Il devint membre étranger de l’Académie des sciences (1816) et de la Royal Society en 1828. Il fut élu membre par l’académie de Berlin (1812), de Saint Pétersbourg (1814), de Stockholm (1823), de Göttingen (1826) et de Munich (1842). Il reçut la médaille d’or de la Royal Astronomical Society en 1829 et 1841.

Bessel mourut le 17 mars 1846 d’une fibrose rétropéritonéale et fut enterré au cimetière de savants á Königsberg près de son observatoire.

Traveaux scientifiques[modifier | modifier le code]

À Lilienthal Bessel continua ses études sur les comètes. Il améliora la méthode de calculation d’orbites elliptiques mais approximativement paraboliques. Avec une traité sur la grande comète de 1807 il gagna le Prix Lalande pour 1811.

Schröter eut équipé son observatoire avec plusieurs teléscopes à distances focales de 3 à 27 pieds, à l’aide duquels Bessel observa les astéroïdes Cérès, Pallas, Junon et Vesta, dont les trois derniers eurent découverts à Brême et Lilienthal respectivement.

Bessel commença sa première grande œuvre à Lilienthal également. À suggestion d’Olbers il s’occupa d’observations de James Bradley, astronome royal à l’observatoire de Greenwich. Il transforma les positions d’étoiles apparentes, observées par Bradley, en les positions vraies pour l’ans 1755. Les materiaux scientifiques des Bradley étaient tant précis que Bessel d’en put déterminer des constantes précises pour la précession des équinoxes, la nutation et l’aberration de la lumière. Cette œuvre fondamentale, publiée en 1818 á Königsberg sous titre Fundamenta Astronomiae, unifiait le calcul des positions des étoiles, encore utilisé de nos jours.

L’observatoire de Königsberg vers 1830

À l’aide d’un cercle méridien fabriqué par Reichenbach (Munich), Bessel réalisa un projet à longue durée : les observations en zones. De 1821 à 1833 il observa les positions de 75000 étoiles jusqu’à la 9e magnitude apparente en zones célestes à deux degrés entre – 15° jusqu’à + 45° de déclination. Comparant ses observation avec celles de Bradley, de Giuseppe Piazzi et d’autres astronomes, Bessel améliora les valeurs des constantes astronomiques et du mouvement propre d’étoiles avec précision la plus grande possible. Il établit des listes de toutes les éléments nécessaires pour calculer les positions vraies sous titre Tabulae Regiomontanae.

Mésurer avec un héliomètre de Fraunhofer était l’option préférée pour une chaîne de projets importants. Avec cet instrument Bessel détermina les masses de Jupiter et Saturne par observation du mouvement de leur satellites. En outre il utilisa le héliomètre pour son usage propre, la mesurage de diamètre du soleil. Bessel aussi étudia la libration de la Lune avec la méthode héliomètrique. Comme point de référence il prit un petit cratère situé très central au surface de la lune. Ce cratère, appelé Mösting A, devenait la point de référence pour le système sélénographique, encore en usage aujourd’hui.

En 1838 Bessel était le premier à déterminer avec succès la distance d'une étoile fixe. L’Étoile binaire et circumpolaire 61 Cygni montre le mouvement propre le plus moins de tous les étoiles visibles du ciel boréal. Pour cela Bessel la considéra comme candidat prometteur pour chercher une parallaxe. À l’aide de l’héliomètre il determina le valeur de 0,3136 secondes d'arc pour la parallaxe annuelle, ainsi apportant une preuve supplémentaire de la nature héliocentrique du Système solaire. Parallèlement à Bessel Struve et Henderson déterminèrent les parallaxes de la Véga et d’Alpha Centauri respectivement, mais la publication de Bessel n’était pas non seulement la première mais aussi la plus détaillée, présentante le résultat avec une précision la plus grande.

Il précisa également pour la Terre le diamètre, la masse et la valeur de l’aplatissement aux pôles.

Un tâche standard astronomique est la détermination du temps et de la durée d’une éclipse solaire et de la region d’occultation. Bessel résolu ce problème par une nouvelle méthode calculaire, utilisant des valeurs géometriques qu’étaient dénommés « Éléments besseliens » en l’honneur de lui.

Quand le comète Halley revenait en 1835/1836, Bessel observa ses apparences et changements en détail. Il émit l’hypothèse que les queues de comètes pouvaient être dues à une force répulsive. Cette hypothèse fut ensuite reprise par Fiodor Bredikhine (1878), puis affinée par Michaël Finston et Ronald Probstein (1968).

Timbre allemand pour le 200e anniversaire de la naissance de Bessel, en fond les fonctions de Bessel.

À l’aide d’un nouveau cercle méridien, fabrique par Repsold (Hambourg), en 1844 Bessel découvrit un mouvement irrégulier de Sirius et Procyon, qu’il interpréta comme effet de gravité d’un compagnon pas encore visible. Ces compagnons, aujourd’hui spécifiés comme naines blanches, furent trouvés par Alvan Graham Clark (Sirius B) en 1862 et John Martin Schaeberle (Procyon B) en 1892.

Dès 1828, il avait conjecturé qu’il devait exister une grande planète au-delà d’Uranus, préludant ainsi à la découverte de Urbain Le Verrier en 1846.

Il introduit, dans la résolution des problèmes de mécanique céleste faisant intervenir la théorie des perturbations, les fonctions mathématiques dites de Bessel, solutions d'équations différentielles particulières. Ces fonctions jouent un rôle important dans l'analyse de la répartition et de la conduction de la chaleur ou de l'électricité à travers un cylindre. Elles sont aussi utilisées pour résoudre des problèmes de mécanique ondulatoire, d'élasticité et d'hydrodynamique.

Comme François Arago, il chercha dans ses lectures populaires, publiées posthume, à rendre la science accessible à tous. Auteur de plus de 350 articles dans des revues scientifiques et de quelques monographies, il publia ses Observations astronomiques (Astronomische Untersuchungen) en deux tomes en 1841 et 1842.

Décorations[modifier | modifier le code]

Bessel a reçu l’Ordre de Dannebrog (danois), l’Ordre de Saint-Stanislas (russe), l’Ordre royal de l'Étoile polaire (suédois) et les ordres prussiens de l’Aigle rouge et Pour le Mérite pour les sciences et arts.

Publications[modifier | modifier le code]

  • Fundamenta Astronomiae pro anno MDCCLV deducta ex observationibus viri incomparabilis James Bradley in specula astronomica Grenovicensi, per annos 1750–1762 institutis. Königsberg 1818
  • Tabulae regiomontanae reductionum observationum astronomicarum ab anno 1750 usque ad annum 1850 computatæ. Königsberg 1830
  • Observations pour déterminer la parallaxe annuelle de la 61e étoile du Cygne. (Extrait d'une Lettre de M. Bessel à M. de Humboldt.) Comptes Rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences 1838, p. 785–793.

Source partielle[modifier | modifier le code]

Marie-Nicolas Bouillet et Alexis Chassang (dir.), « Friedrich Wilhelm Bessel » dans Dictionnaire universel d’histoire et de géographie,‎ (Wikisource)

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