Un événement céleste. En 1716, l'Anglais Edmund Halley (pour qui la comète est nommée) a décrit une procédure pour utiliser les observations du «transit» de la planète Vénus à travers la face du Soleil pour déterminer la parallaxe solaire - un angle calculé à partir de deux positions sur Terre - et d'où la distance de la Terre au Soleil. Les astronomes étaient impatients de connaître cette distance car cela leur permettrait de calculer plus précisément les distances des autres planètes connues du Soleil. Ils connaissaient les distances relatives des planètes les unes des autres, mais ils ne pouvaient pas déterminer avec précision la taille du système solaire sans connaître la distance entre la Terre et le Soleil. Et il y avait un problème: les transits se produisaient rarement; avant 1761, le dernier transit de Vénus avait eu lieu en 1639. Le transit était prévu à nouveau en 1761 et 1769, mais pas après 105 ans. De toute évidence, l'occasion de faire des observations précises devait être saisie, car la chance ne se reproduirait plus pour quiconque vivant alors. Le monde scientifique tout entier s'est concentré sur les événements à venir.
Les exigences. Un calcul correct de la parallaxe nécessitait au moins trois points d'observation sur la Terre, chacun avec une longitude et une latitude mesurées avec précision. Chaque observateur devait connaître l'heure locale exacte de la journée à laquelle le transit commençait (ainsi que l'heure à ce même moment à l'Observatoire royal de Greenwich, en Angleterre), puis devait mesurer la durée du transit du début à la fin terminer avec la même précision. Les télescopes les plus puissants et les instruments de chronométrage les plus précis seraient nécessaires pour le transit quand il arriverait. Le temps clair était également une nécessité.
Science américaine. Ces colons intéressés par le développement des sciences ont reconnu les avantages de la participation américaine à ces événements célestes: «Ce serait un grand honneur», a écrit l'un d'eux, «à nos jeunes collèges en Amérique s'ils se préparaient immédiatement avec un appareil approprié pour cette observation. il." Cependant, presque rien n'a été fait en Amérique pour le transit de 1761. John Winthrop de Harvard était le seul astronome américain avec une réputation européenne à l'époque; l'équipement faisait défaut; et peu de législatures provinciales souhaitaient dépenser des fonds publics pour financer des observations scientifiques. Le Massachusetts était la seule province à avoir fait de réels efforts et les résultats n'avaient pas été entièrement satisfaisants.
Transit et parallaxe
La planète Vénus se déplace sur une orbite plus proche du Soleil que celle de la Terre, et elle termine son orbite plus tôt. Cela signifie que Vénus passe périodiquement entre la Terre et le Soleil: pendant quelques heures ces trois corps sont presque directement alignés. Lorsque cela se produit, Vénus peut être vue de la Terre, apparaissant comme un petit disque sombre se déplaçant sur la face du Soleil. Lorsque ce «transit» est observé à partir de différents points de la terre, des calculs minutieux donnent la «parallaxe» du Soleil - l'angle du Soleil fait par un changement de la position de l'observateur sur terre. La parallaxe est un facteur clé pour déterminer la distance entre la Terre et le Soleil au moment où le transit a été observé. À son tour, cette distance aide à résoudre la taille de tout le système solaire et les distances relatives des autres planètes à l'intérieur du Soleil et les unes des autres.
La source: Silvio A. Bedini, Penseurs et bricoleurs: les premiers hommes de science américains (New York: Scribners, 1975).
Une dernière opportunité. La dernière chance pour toute personne vivante est venue huit ans plus tard en 1769. Pour la Société philosophique américaine nouvellement revitalisée, et pour la réputation et la promotion de l'entreprise scientifique en Amérique en général, le transit de 1769 était une opportunité que la communauté scientifique ne pouvait se permettre de manquer . Et cette fois, les observations américaines étaient considérées comme vitales. Seul le début du transit serait visible en Europe, mais l'essentiel serait observable dans les colonies nord-américaines; en fait, les astronomes ont calculé que la zone autour du lac Supérieur était l'un des rares endroits sur Terre où le transit complet pouvait être vu. En raison de son changement de situation politique, le Massachusetts ne dépenserait pas cette fois l'argent pour soutenir les observations. L'American Philosophical Society de Philadelphie a collecté des fonds publics en déclarant quelque peu mensongèrement que les observations étaient «un objet dont dépend tellement la promotion de l'astronomie et de la navigation, et par conséquent du commerce et du commerce». En fait, le transit n'avait qu'une importance marginale pour la navigation et le commerce, mais certaines personnes qui soutiendraient volontiers les efforts visant à stimuler le commerce ne contribueraient pas à des connaissances purement scientifiques.
Préparations. Les observateurs américains ont utilisé les instruments les plus sophistiqués dont ils disposaient. Près de Philadelphie, le maître horloger David Rittenhouse a utilisé sa propre montre spécialement construite, un télescope réfracteur de 144 puissances et un instrument à altitude égale. À Cambridge, Massachusetts, John Winthrop a eu recours au télescope de huit pieds de Harvard, à une horloge à pendule d'une précision exceptionnelle et à un quadrant astronomique qu'il a emprunté au collectionneur des douanes de Boston. D'autres points d'observation ont été mis en place au Rhode Island, à New York, au New Jersey et en Virginie. En tout, au moins vingt-deux observations officielles ont été faites en Amérique du Nord. L'enthousiasme populaire grandit; les non-académiques rassemblaient des verres fumés à utiliser avec leurs télescopes et montres de poche moins puissants. Ils savaient peu de choses sur ce qui se passait mais ont réalisé que c'était important et voulaient en faire partie.
Succès. Lorsque le jour est venu de juin, le temps était clair dans pratiquement tous les endroits où une observation était faite. Dans les villes, les foules se sont rassemblées dans un respect discret pour regarder les observateurs. Rittenhouse, regardant dans l'expectative à travers son télescope, est devenu si excité au moment du contact qu'il a en fait oublié de le signaler pendant plusieurs secondes (dans une situation où chaque seconde faisait une énorme différence dans les calculs finaux). Quand tout fut fini, l'American Philosophical Society publia plusieurs observations. La qualité de ceux-ci variait considérablement, mais toutes ont été recherchées, car on estimait qu'un plus grand nombre de variations donnerait en fin de compte une moyenne plus précise. Les scientifiques européens semblaient satisfaits des efforts américains; un scientifique suédois a déclaré qu'ils avaient donné «une satisfaction infinie à nos astronomes». Les données obtenues ont été un triomphe en soi; bien que plusieurs astronomes et mathématiciens américains se soient attaqués aux calculs minutieux, une seule tentative de calcul de la parallaxe a été publiée en Amérique, et c'était après que certains des résultats européens aient déjà été connus. En comparant les observations de la Pennsylvanie et de Greenwich, Rittenhouse et un compatriote ont estimé la distance entre la Terre et le Soleil à environ 93 millions de miles - proche du chiffre accepté aujourd'hui. Le transit de Vénus a non seulement attiré l'attention du public et stimulé la recherche scientifique en Amérique, mais les observations ont attiré l'attention internationale. Un passionné a sans doute parlé pour beaucoup quand il a déclaré que le transit de Vénus «a fait un crédit à notre pays qui aurait été acheté à bas prix pour vingt fois la somme!