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Friedrich Wilhelm Bessel

Friedrich Wilhelm Bessel, nĂ© le Ă  Minden et mort le Ă  Königsberg, est un astronome, mathĂ©maticien, gĂ©odĂ©sien et physicien allemand, connu principalement pour avoir effectuĂ© en 1838 les premiĂšres mesures prĂ©cises de la distance d'une Ă©toile et pour ĂȘtre le fondateur de l'Ă©cole allemande d'astronomie d'observation.

Friedrich Wilhelm Bessel
Description de l'image Friedrich Wilhelm Bessel.jpeg.
Naissance
Minden (Principauté de Minden)
DĂ©cĂšs
Königsberg (Prusse)
Domaines Astronomie, mathématiques, Physique, Géodésie
Étudiants en thùse Friedrich Wilhelm Argelander
Heinrich Ferdinand Scherk (de)
Renommé pour Fonction de Bessel
Parallaxe stellaire
Distinctions MĂ©daille d'or de la Royal Astronomical Society

Biographie

Friedrich Wilhelm Bessel naĂźt le Ă  Minden. Il a deux frĂšres et six sƓurs. Son pĂšre est fonctionnaire de justice. À 14 ans, il quitte le lycĂ©e (gymnasium) de Minden pour commencer un apprentissage commercial de sept ans Ă  BrĂȘme. Pendant son temps libre, il s’occupe d’astronomie et de mathĂ©matiques en autodidacte.

Au printemps 1804, il Ă©crit un traitĂ© sur l’orbite de la comĂšte de Halley, sur la base d’observations inĂ©dites de Harriot et Torporley effectuĂ©es en 1607. Il le remet Ă  Heinrich Wilhelm Olbers, astronome et mĂ©decin Ă  BrĂȘme, qui rĂ©alise immĂ©diatement le grand talent mathĂ©matique de l’apprenti, et fait publier ce traitĂ© dans la Monatliche Correspondenz (Correspondance mensuelle) du baron de Zach. AprĂšs d'autres publications, Johann Hieronymus Schröter, un ami d’Olbers, l'engage comme inspecteur Ă  son cĂ©lĂšbre observatoire astronomique Ă  Lilienthal prĂšs de BrĂȘme en succession de Karl Ludwig Harding. Bessel y sĂ©journe de 1806 Ă  1810.

Lors des rĂ©formes prussiennes, Wilhelm von Humboldt Ă©largit l’universitĂ© de Königsberg et y fonde un observatoire. Le roi FrĂ©dĂ©ric–Guillaume III nomme Bessel directeur et professeur d'astronomie Ă  l’universitĂ© le [1]. Bessel supervise la construction de l’observatoire, dont il est le directeur de 1813 jusqu'Ă  sa mort.

À Königsberg, en 1812, Bessel se marie avec Johanna Hagen (1794-1885), fille de son collĂšgue Carl Gottfried Hagen (1749-1829), professeur de chimie et pharmacie Ă  l’universitĂ©. Ils ont cinq enfants, trois filles et deux garçons dont l’un meurt peu aprĂšs sa naissance (1837). Wilhelm Bessel, le premier fils, dĂ©cĂšde en 1840, Ă  l’ñge de 26 ans, d’une maladie infectieuse. Marie Bessel, la fille aĂźnĂ©e, Ă©pouse Georg Adolphe Erman (1806-1877), professeur de physique Ă  l’universitĂ© de Berlin et descendant d’une famille de savants huguenote. Plusieurs descendants de Bessel sont devenus eux-mĂȘmes savants, le plus cĂ©lĂšbre Ă©tant Adolf Erman, Ă©gyptologue Ă  Berlin.

Friedrich Wilhelm Bessel devient membre Ă©tranger de l’AcadĂ©mie des sciences en 1816, et de la Royal Society (Londres) en 1828. Il est Ă©lu membre de l'AcadĂ©mie royale des sciences de Prusse Ă  Berlin en 1812, de l'AcadĂ©mie des sciences de Russie Ă  Saint Petersbourg en 1814, de l'AcadĂ©mie royale des sciences de SuĂšde Ă  Stockholm en 1823, de l'AcadĂ©mie des sciences de Göttingen en 1826 et de l'AcadĂ©mie bavaroise des sciences Ă  Munich en 1842. Il reçoit la mĂ©daille d’or de la Royal Astronomical Society deux fois, en 1829 puis en 1841.

Bessel meurt le d’une fibrose rĂ©tropĂ©ritonĂ©ale. Il est enterrĂ© au cimetiĂšre de savants Ă  Königsberg prĂšs de son observatoire.

Travaux scientifiques

Travaux astronomiques

À Lilienthal, Bessel continua ses Ă©tudes sur les comĂštes. Il amĂ©liora la mĂ©thode de calcul d’orbites elliptiques mais approximativement paraboliques. Avec un traitĂ© sur la grande comĂšte de 1807, il gagna le Prix Lalande en 1811.

Schröter Ă©quipa son observatoire de plusieurs tĂ©lescopes Ă  focales de 3 Ă  27 pieds, Ă  l’aide desquels Bessel observa les astĂ©roĂŻdes CĂ©rĂšs, Pallas, Junon et Vesta, dont les trois derniers furent dĂ©couverts Ă  BrĂȘme et Lilienthal respectivement.

Bessel commença sa premiĂšre grande Ɠuvre Ă  Lilienthal Ă©galement. Sur la suggestion d'Olbers, il s’occupa d’observations de James Bradley, astronome royal Ă  l’observatoire de Greenwich. Il transforma les positions apparentes d’étoiles observĂ©es par Bradley en positions vraies pour l’annĂ©e 1755. Les matĂ©riaux scientifiques de Bradley Ă©taient si prĂ©cis que Bessel put en dĂ©terminer des constantes prĂ©cises pour la prĂ©cession des Ă©quinoxes, la nutation et l’aberration de la lumiĂšre. Cette Ɠuvre fondamentale, publiĂ©e en 1818 Ă  Königsberg sous titre Fundamenta Astronomiae, unifiait le calcul des positions des Ă©toiles, encore utilisĂ© de nos jours.

L’observatoire de Königsberg vers 1830

À l’aide d’un cercle mĂ©ridien fabriquĂ© par Reichenbach (Munich), Bessel rĂ©alisa un projet de longue haleine : les observations par zones. De 1821 Ă  1833 il observa les positions de 75 000 Ă©toiles jusqu’à la 9e magnitude apparente en zones cĂ©lestes de deux degrĂ©s d'amplitude, depuis – 15° jusqu’à + 45° de dĂ©clinaison. IntriguĂ© par une mĂ©saventure du Britannique Nevil Maskelyne (1796), il avait entrepris pour cela une Ă©tude systĂ©matique des erreurs de chronomĂ©trage avec son assistant Walbeck[2]. Il constata ainsi qu'entre les observations de Walbeck et les siennes, il y avait un Ă©cart systĂ©matique d'une seconde[3]. Comparant ses observations avec celles de Bradley, de Giuseppe Piazzi et d’autres astronomes[4], Bessel dĂ©couvrit que la principale composante de l'erreur de chronomĂ©trage Ă©tait une constante dĂ©pendant de l'observateur qu'il appela « Ă©quation personnelle » (de l'astronome). Il amĂ©liora ainsi les valeurs des constantes astronomiques et du mouvement propre d’étoiles avec la plus grande prĂ©cision possible. Il Ă©tablit des listes de tous les Ă©lĂ©ments nĂ©cessaires pour calculer les positions vraies sous le titre Tabulae Regiomontanae.

Mesurer avec un hĂ©liomĂštre de Fraunhofer Ă©tait l’option prĂ©fĂ©rĂ©e pour une sĂ©rie de projets importants. Avec cet instrument, Bessel dĂ©termina les masses de Jupiter et Saturne par observation du mouvement de leur satellites. En outre, il utilisa l'hĂ©liomĂštre pour son usage propre, la mesure du diamĂštre du soleil. Bessel aussi Ă©tudia la libration de la Lune avec la mĂ©thode hĂ©liomĂ©trique. Comme point de rĂ©fĂ©rence, il prit un petit cratĂšre trĂšs central sur la surface de la lune. Ce cratĂšre, appelĂ© Mösting A, devenait le point de rĂ©fĂ©rence pour le systĂšme sĂ©lĂ©nographique, encore en usage aujourd’hui.

En 1838 Bessel Ă©tait le premier Ă  dĂ©terminer avec succĂšs la distance d'une Ă©toile fixe. L’étoile binaire et circumpolaire 61 Cygni montre un mouvement propre trĂšs important, suggĂ©rant que l'Ă©toile est possiblement proche du soleil. Pour cela Bessel la considĂ©ra comme candidat prometteur pour chercher une parallaxe. À l’aide de l’hĂ©liomĂštre, il dĂ©termina la valeur de 0,3136 seconde d'arc pour la parallaxe annuelle, apportant ainsi une preuve supplĂ©mentaire de la nature hĂ©liocentrique du SystĂšme solaire. ParallĂšlement Ă  Bessel, Struve et Henderson dĂ©terminĂšrent les parallaxes de la VĂ©ga et d’Alpha Centauri respectivement, mais la publication de Bessel Ă©tait non seulement la premiĂšre mais aussi la plus dĂ©taillĂ©e, prĂ©sentant le rĂ©sultat avec une plus grande prĂ©cision.

Une tĂąche standard astronomique est la dĂ©termination du moment et de la durĂ©e d’une Ă©clipse solaire et de la rĂ©gion d’occultation. Bessel rĂ©solut ce problĂšme par une nouvelle mĂ©thode de calcul, utilisant des valeurs gĂ©omĂ©triques dĂ©nommĂ©es « Ă©lĂ©ments besseliens » en son honneur.

Quand la comĂšte Halley est revenue en 1835/1836, Bessel observa ses apparences et changements en dĂ©tail. Il Ă©mit l’hypothĂšse que les queues de comĂštes pouvaient ĂȘtre dues Ă  une force rĂ©pulsive. Cette hypothĂšse fut ensuite reprise par Fiodor Bredikhine (1878), puis affinĂ©e par MichaĂ«l Finston et Ronald Probstein (1968).

À l’aide d’un nouveau cercle mĂ©ridien, fabriquĂ© par Repsold (Hambourg), en 1844 Bessel dĂ©couvrit un mouvement irrĂ©gulier de Sirius et Procyon, qu’il interprĂ©ta comme l'effet de gravitĂ© d’un compagnon pas encore visible. Ces compagnons, aujourd’hui spĂ©cifiĂ©s comme naines blanches, furent trouvĂ©s par Alvan Graham Clark (Sirius B) en 1862 et John Martin Schaeberle (Procyon B) en 1892.

DĂšs 1828, il avait conjecturĂ© qu’il devait exister une grande planĂšte au-delĂ  d’Uranus, prĂ©ludant ainsi Ă  la dĂ©couverte de Neptune par Urbain Le Verrier en 1846.

Autres travaux
Timbre allemand pour le 200e anniversaire de la naissance de Bessel ; en fond les fonctions de Bessel

Il introduit, dans la résolution des problÚmes de mécanique céleste faisant intervenir la théorie des perturbations, les fonctions mathématiques dites de Bessel, solutions d'équations différentielles particuliÚres. Ces fonctions jouent un rÎle 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 problÚmes de mécanique ondulatoire, d'élasticité et d'hydrodynamique.

Avec une triangulation en la province Prusse-Orientale de 1832 Ă  1835, Bessel Ă©tablit le dernier maillon d’une grande chaĂźne triangulaire europĂ©enne s’étendant de l'Espagne aux provinces baltes de l'Empire russe. Bessel arrangea cette triangulation comme une mesure de degrĂ© indĂ©pendante. Avec les rĂ©sultats de celle-ci et de neuf autres mesures de degrĂ©, il obtint des valeurs prĂ©cises pour les diamĂštres et l’aplatissement de la terre (ellipsoĂŻde de Bessel, 1841).

Comme François Arago, il chercha dans ses lectures populaires, publiées à titre 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.

DĂ©corations

Bessel a reçu l’ordre de Dannebrog (danois), l’ordre de Saint-Stanislas (russe), l’ordre royal de l'Étoile polaire (suĂ©dois) et les ordres prussiens de l’Aigle rouge et Pour le MĂ©rite pour les sciences et arts.

Publications
Tabulae Regiomontanae reductionum observationum astronomicarum ab anno 1750 usque ad annum 1850 computatae, 1830

latin:

  • 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 computatĂŠ. Königsberg 1830

allemand:

  • Untersuchungen ĂŒber die scheinbare und wahre Bahn des im Jahre 1807 erschienenen grossen Kometen. Königsberg 1810. [Recherches sur l’orbite apparente et vraie de la grande comĂšte de 1807.]
  • Untersuchung der GrĂ¶ĂŸe und des Einflusses des VorrĂŒckens der Nachtgleichen. Berlin 1815. [Recherche sur la prĂ©cession des Ă©quinoxes.]
  • Untersuchungen ĂŒber die LĂ€nge des einfachen Secundenpendels. Berlin 1828. [Recherches sur la longueur du pendule de seconde simple.]
  • Versuche ĂŒber die Kraft mit welcher die Erde Körper von verschiedener Beschaffenheit anzieht. Berlin 1832. [ExpĂ©riences sur la force avec laquelle la terre attire des corps de qualitĂ© differente.]
  • Gradmessung in Ostpreußen und ihre Verbindung mit Preußischen und Russischen Dreiecksketten. AusgefĂŒhrt von F.W.Bessel, Director der Königsberger Sternwarte, Baeyer, Major im Generalstabe. Berlin 1838. [Mesure de degrĂ© en la Prusse-Orientale et la jonction avec des chaĂźnes de triangulation prussiennes et russes.]
  • Darstellung der Untersuchungen und Maaßregeln, welche, in 1835 bis 1838, durch die Einheit des Preußischen LĂ€ngenmaaßes veranlaßt worden sind. Berlin 1839. [ExposĂ© des recherches et des instructions ordonnĂ©es en 1835 Ă  1838 pour la standardization de l’unitĂ© de longueur prussienne.]
  • Astronomische Beobachtungen auf der Königlichen UniversitĂ€ts-Sternwarte zu Königsberg. (de I. (1815) Ă  XXI. (1844)). [Observations astronomiques Ă  l’Observatoire royale de l’universitĂ© Ă  Königsberg.]
  • Astronomische Untersuchungen. Königsberg 1841, 1842. [Recherches astronomiques.]
    • Astronomische Untersuchungen. Erster Band, 1841, Texte disponible en ligne sur IRIS
    • Astronomische Untersuchungen. Zweiter Band, 1842, Texte disponible en ligne sur IRIS
  • Heinrich Christian Schumacher (ed.): PopulĂ€re Vorlesungen ĂŒber wissenschaftliche GegenstĂ€nde von F.W.Bessel. Hamburg 1848. [Discours populaires sur des sujets scientifiques.]
  • Rudolf Engelmann (ed.): Abhandlungen von Friedrich Wilhelm Bessel. 3 Tomes, Leipzig 1875—1877 [TraitĂ©s de Friedrich Wilhelm Bessel.]
  • Rudolf Engelmann (ed.): Recensionen von Friedrich Wilhelm Bessel. Leipzig 1878.

français:

  • Observations pour dĂ©terminer la parallaxe annuelle de la 61e Ă©toile du Cygne. (Extrait d'une Lettre de M. Bessel Ă  M. de Humboldt.) Comptes Rendus hebdomadaires des sĂ©ances de l'AcadĂ©mie des Sciences 1838, p. 785–793.

Biographies
  • Marie-Nicolas Bouillet et Alexis Chassang (dir.), « Friedrich Wilhelm Bessel » dans Dictionnaire universel d’histoire et de gĂ©ographie, (lire sur Wikisource)
  • Eberhard Neumann-Redlin von Meding: F. W. Bessel im Kreise der Königsberger Naturwissenschaftler. Sein Zusammenwirken mit K. G. Hagen, C. G. Jacobi und F. Neumann. In: Klemens Adam, Gerd Huneke, Heinrich Rademacher (Red.): Friedrich Wilhelm Bessel. 1784–1846. BeitrĂ€ge ĂŒber Leben und Werk des bekannten Astronomen. Besselgymnasium der Stadt Minden, Minden 1996, S. 67–80.
  • JĂŒrgen Hamel: Friedrich Wilhelm Bessel (= Biographien hervorragender Naturwissenschaftler, Techniker und Mediziner. Band 67). BSB Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig 1984. (allemand)
  • Kasimir Lawrynowicz (de): Friedrich Wilhelm Bessel, 1784–1846 (= Vita Mathematica, Band 9). BirkhĂ€user Verlag, Basel/Boston/Berlin 1995. (allemand; Ă©dition russe: ЀрОЎрОх Đ’ĐžĐ»ŃŒĐłĐ”Đ»ŃŒĐŒ Đ‘Đ”ŃŃĐ”Đ»ŃŒ. НауĐșĐ°, Moscou 1989).
  • Friedrich Wilhelm Bessel: Ich hab Euch lieb, aber der Himmel ist mir nĂ€her. Eine Autobiographie in Briefen. Herausgegeben von Edith Schlieper. Stadt Minden, Minden 1984.
  • (de) Erich Schoenberg (de), « Bessel: Friedrich Wilhelm », dans Neue Deutsche Biographie (NDB), vol. 2, Berlin, Duncker & Humblot, , p. 179–181 (original numĂ©risĂ©).
  • Johann Adolf Repsold (de): Friedrich Wilhelm Bessel. In: Astronomische Nachrichten 210 (1919), Nr. 5028, Sp. 161–214.
  • (de) Karl Christian Bruhns, « Bessel: Friedrich Wilhelm », dans Allgemeine Deutsche Biographie (ADB), vol. 2, Leipzig, Duncker & Humblot, , p. 558-567
  • Gustav Adolph Jahn (de): Friedrich Wilhelm Bessel, gestorben den 17. MĂ€rz 1846 zu Königsberg. Nachruf in: Oswald Marbach (Hg.): Literatur- und Kunstbericht, 1846, Nr. 5, S. 17–18.

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

Références
  1. (en) J. L. Heilbron, The Oxford Guide to the History of Physics and Astronomy, vol. 10, Oxford University Press, , « Bessel », p. 28
  2. D'aprĂšs JĂŒrgen Hamel, Biographien hervorragender Naturwissenschaftler, Techniker und Mediziner, vol. 67, Leipzig, BSB Teubner Verlagsgesellschaft, (ISSN 0232-3516), « Friedrich Wilhelm Bessel », p. 41.
  3. (en) R. L. Duncombe, « Personal equation in astronomy », Popular Astronomy, vol. 53,‎ , p. 2
  4. D'aprĂšs Christoph Hoffmann, Unter Beobachtung – Naturforschung in der Zeit der Sinnesapparate., Göttingen, Wallstein Verlag, , p. 147, 166 (on trouve dans cet ouvrage l'examen dĂ©taillĂ© des travaux de Bessel sur l'Ă©quation personnelle).
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