Comment sait-on que la Terre est ronde ?

On se pose parfois une question qui semble presque naïve : comment sait-on que la Terre est ronde ? Beaucoup répondent spontanément : « On l’a vue, on a des photos. » Cette réponse est compréhensible.

Introduction – Voir et mesurer

Les images de la Terre vue de l’espace ont profondément marqué les esprits. Elles sont devenues emblématiques, presque fondatrices de notre vision moderne du monde. Mais si l’on reformule la question — comment le savait-on avant les satellites, avant les avions, avant même les télescopes ? — elle devient immédiatement plus intéressante et plus instructive. Car la vérité est simple : la Terre est ronde, non parce qu’on l’a vue, mais parce qu’on l’a mesurée. C’est ce passage de l’image au raisonnement que je voudrais explorer.

Une illusion naturelle : la Terre semble plate

À l’œil nu, la Terre ne paraît pas ronde : elle paraît plate. Et ce n’est pas une illusion. À notre échelle, la courbure est imperceptible.

1. Il est impossible de détecter à l’œil la courbure de l’horizon.

Avec un rayon d’environ 6 400 kilomètres, la Terre est immense comparée à nos déplacements quotidiens. Sur quelques kilomètres, voire quelques dizaines, aucune courbure n’est visible. C’est pourquoi l’argument « je ne vois pas la courbure » n’a aucune valeur scientifique. La science ne repose pas sur ce que l’on voit, mais sur ce que l’on peut mesurer, comparer, vérifier et reproduire. Elle accepte que certaines propriétés du monde soient réelles sans être immédiatement visibles.

Un savoir ancien : géométrie et observations

Contrairement à une idée répandue, les Anciens savaient que la Terre est ronde. Dès l’Antiquité grecque, cette idée était discutée, argumentée et enseignée. Elle reposait sur un savoir structuré, fondé sur des raisonnements géométriques et des observations. On invoque souvent, par exemple, les éclipses de Lune : lors de ces éclipses, l’ombre de la Terre projetée sur la Lune est toujours circulaire.

2. Eclipse de Lune, 16 mai 2022.

Ce n’est pas, à lui seul, une preuve rigoureuse. Un disque projette aussi une ombre circulaire. Mais lorsqu’un même objet projette une ombre circulaire dans toutes les directions, la situation devient plus contraignante. On peut alors soupçonner une forme sphérique. Cet exemple illustre un point essentiel : en science, les arguments isolés suggèrent, mais ce sont les faisceaux d’arguments qui convainquent.

Étoiles, horizon et déplacements

D’autres observations vont dans le même sens. Quand on se déplace vers le nord ou vers le sud, les étoiles visibles changent. Certaines montent, d’autres descendent dans le ciel selon la latitude. Ces phénomènes sont difficiles à expliquer sur une surface plane. Ils racontent tous la même histoire : la surface sur laquelle nous vivons est courbe. On invoque aussi souvent le cas des bateaux qui disparaissent à l’horizon, la coque avant le mât. Là encore, l’argument doit être manié avec prudence, car les effets d’optique, la réfraction atmosphérique et les conditions de visibilité peuvent brouiller l’interprétation. Pris isolément, il n’est pas décisif. Inséré dans un ensemble cohérent d’observations, il devient pertinent.

3. 1550 De sphaera mundi, Sacrobosco.

Un autre indice, plus discret mais très instructif, est fourni par l’horizon. Depuis un point élevé — une falaise, une montagne, un avion — l’horizon est légèrement en dessous du niveau de l’œil. Cette différence est minuscule, et c’est précisément pour cela qu’elle est intéressante. À 100 mètres d’altitude, l’abaissement est d’environ 0,3 degré ; à 1 000 mètres, d’environ 1 degré ; à 10 000 mètres, d’environ 3 degrés. Ce n’est pas quelque chose que l’on voit clairement, mais que l’on peut mesurer avec un instrument simple. Là encore, la Terre ne se révèle pas comme une image, mais comme un écart mesuré.

4. Le zénith, le nadir et l’horizon.

Ératosthène : mesurer sans voir

L’exemple le plus célèbre reste celui d’Ératosthène, au IIIᵉ siècle avant notre ère. Il remarque qu’à Syène, en Égypte, le Soleil est exactement au zénith un jour précis de l’année, alors qu’au même moment, à Alexandrie, un bâton projette une ombre. Il mesure l’angle de cette ombre, connaît approximativement la distance entre les deux villes, et en déduit la circonférence de la Terre. Ce qui est remarquable, ce n’est pas seulement la précision du résultat, mais la simplicité du raisonnement. Ératosthène n’est jamais allé dans l’espace. Il n’a pas vu la Terre de l’extérieur. Il a raisonné avec un angle, une distance et un peu de géométrie.

5. Le raisonnement d’Eratosthène.

Faux raisonnements et mauvais modèles

On entend parfois dire que la Terre est ronde parce que Magellan en a fait le tour. Pris au pied de la lettre, cet argument n’a pas beaucoup de sens. On peut tourner en rond sur une surface plane. Ce voyage montre l’existence d’une continuité, pas celle d’une sphéricité. On demande aussi parfois si la Terre ne pourrait pas être plate selon un modèle compliqué. Cette question mérite d’être prise au sérieux, car elle permet de comprendre ce qu’est un bon modèle scientifique. Un modèle doit expliquer tous les phénomènes à la fois, sans multiplier les hypothèses artificielles.

6. Le voyage de Magellan.

On pourrait imaginer une Terre en forme de tore ou de beignet, mais ces formes alternatives échouent dès qu’on cherche à expliquer simultanément les éclipses, la gravité, la géodésie, la navigation ou le GPS. La sphère, au contraire, rend naturellement compte des fuseaux horaires, des saisons, des éclipses et des trajectoires. Les modèles concurrents expliquent parfois un phénomène isolé, au prix d’incohérences majeures.

Ce que signifie « savoir » en science

La question « Comment sait-on que la Terre est ronde ? » est en réalité plus profonde qu’il n’y paraît. Elle nous oblige à distinguer ce que nous voyons de ce que nous savons, à comprendre comment se construit une certitude scientifique, et à reconnaître ce qu’est une bonne explication. La réponse tient en une phrase : la Terre est ronde parce que c’est la seule forme qui permet au monde de fonctionner comme il fonctionne.

Conclusion — La patience

Nous vivons sur une planète que nous ne verrons jamais dans sa totalité, et pourtant nous la connaissons remarquablement bien. Non pas parce que nous l’avons regardée, mais parce que, depuis plus de deux mille ans, des femmes et des hommes ont appris à mesurer, comparer, douter et corriger. La Terre est ronde. Et surtout, la science est patiente.

Ce texte reprend un épisode du podcast Petites histoires de sciences.

Étienne Ghys

Crédits des illustrations

• Illustration de couverture : “La bille bleue” (“The blue marble”), photographie de la Terre prise par Harrisson Schmitt ou Ron Evans lors de la mission spatiale américaine Apollo 17, le 7 décembre 1972. Source : NASA via WikiCommons. Domaine public.
• Image 1 : Des nuages à l’horizon, au-dessus de la mer Baltique. Photographie prise par John Samuel le 3 août 2019. Source : WikiCommons. CC BY-SA 4.0.
• Image 2 : Eclipse de lune observée le 16 mai 2022 depuis Oria (Brindisi), en Italie. Photographie par Giuseppe Donatiello. Source : WikiCommons. CC 0.
• Image 3 : Dessin extrait d’une édition imprimée (1550) du livre De Sphaera Mundi, écrit par Joannes de Sacrobosco vers 1230. Source : WikiCommons. Domaine public.
• Image 4 : Les relations entre Zénith, Nadir, horizon astronomique et horizon terrestre optique. Diagramme par DTR (2007). Source : WikiCommons. Domaine public.
• Image 5 : Représentation des mesures prises par Erathostène à Alexandrie et Syène. Figure par Lookang (2012), adaptée d’images crées par Tom Patterson. Source : WikiCommons. CC BY-SA 3.0.
• Image 6 : Carte de la première circumnavigation autour du monde, par Ferdinand de Magellan et Juan Sebastián Elcano, de 1519 à 1522. Carte réalisée par Sémhur, adaptée d’une carte créée par Uxbona. Source : WikiCommons. CC BY-SA 3.0.

Etienne Ghys

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