L'échec de la découverte de Vulcain
En 1846, la mécanique céleste est la reine des sciences, la plus mathématisée et la plus exacte dans ses prédictions. Comme Uranus, Mercure présente des variations inexpliquées dans son orbite : son périhélie (le point, sur l'orbite de Mercure, le plus proche du soleil), se déplace au cours du temps (précession autour du Soleil) plus rapidement que prévu, d'environ une demi minute d'arc par siècle ! Cette déviation, bien que faible, doit être expliquée par la mécanique Newtonienne. Le Verrier, fort de sa découverte de Neptune, imagina alors, qu'une planète inconnue, entre Mercure et le Soleil, devait perturber l'orbite de Mercure.
Précession du périhélie de Mercure: l'ellipse sur laquelle orbite Mercure "tourne" autour du Solei.
Il fit des calculs semblables à ceux faits quelques années avant pour découvrir Neptune, et annonça en 1859 les résultats de ces calculs : un corps d'environ la même taille que Mercure devrait orbiter à mi-distance du Soleil et pourrait être responsable de la précession du périhélie de Mercure. On l'appellera Vulcain.
Mais les tentatives pour observer Vulcain échouèrent toutes : étant donné que cette nouvelle planète était supposée être très proche du Soleil, il était impossible de l'observer la nuit. On profita d'une éclipse de Soleil pour rechercher dans le voisinage solaire, et en 1876 on crût même l'avoir identifié après avoir vu un point noir se déplacer devant le Soleil, mais finalement, ce n'était qu'une tache solaire.
Enfin, Vulcain n'a jamais pût être découvert, et demeura pendant longtemps le seul et unique phénomène astronomique non expliqué par la théorie de Newton. Il faut bien prendre conscience cependant que la précession du périhélie de Mercure est un effet extrêmement faible, 42 secondes d'arcs par siècle, (une seconde d'arc = 1/3600 degrés ! !) . Il n''y a vraiment pas beaucoup de domaines de la physique aujourd'hui où la précision recherchée soit du même ordre.
Quelle est l'origine de la précession du périhélie de Mercure ?
Il faut attendre encore quelques années pour qu'il trouve son explication, mais au passage il faudra une refonte totale de la théorie de la gravitation et une reformulation des principes de la mécanique. Ce sera la théorie de la relativité qui donnera l'explication de la précession du périhélie de Mercure.
Nous avons vu dans ce chapitre les multiples succès remportés par la théorie de la gravitation Newtonienne. Bien que la nature de cette force demeure très mystérieuse et son mode d'action inexpliqué, à la fin du 19éme siècle on pensait sérieusement avoir une description presque complète de l'univers physique et que celle-ci n'avait que peu d'avenir. Seuls deux phénomènes ne trouvaient pas encore leur explication : Leur rayonnement du corps noir et la précession du périhélie de Mercure. On n'imaginait pas à l'époque qu'il faudra deux nouvelles théories physique pour décrire ces, presque marginaux. En fait, le premier trouve sa solution dans la Mécanique Quantique, la deuxième, dans la théorie de la Relativité Générale comme nous allons le voir.
