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La découverte du monde |
La découverte du ciel |
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Les
astronomies archaïques
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L'astronomie moderne - Les Jésuites et l'astronomie |
L'astronomie
nautique et les grandes découvertes
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L'astronomie
aux XVIIIe et XIXe s.
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Les
astronomies archaïques
On ignore à quelle époque on a commencé
à s'intéresser aux astres. Les plus anciens témoignages archéologiques
laissent penser que ce n'étaient pas les astres eux-mêmes qui intéressaient
nos ancêtres, mais certains rythmes de leur environnement, auxquels les
astres, en même temps d'autres phénomènes naturels (remontée des saumons La situation au Néolithique semble moins
difficile à déchiffrer. On parvient à comprendre comment l'intérêt
pour les phénomènes astronomiques participe d'une préoccupation pour
les cycles de l'existence et pour la mort. L'inhumation - manière
d'inscrire de façon pour ainsi dire indélébile un individu dans l'espace
- devient une pratique courante. L'orientation de la dépouille par
rapport aux points cardinaux ![]() Le Disque de Nebra. - Découvert en 2002 en Allemagne, ce disque de bronze, qui représente la Lune, le Soleil et des étoiles (parmi lesquelles peut-être les Pléiades) est un cas exceptionnel de représentation aussi complète des astres pendant la Préhistoire. Les humains commencent alors à croire
qu'ils peuvent intervenir sur les rythmes cosmiques par des rituels appropriés,
de la même façon, que ces rythmes ont prise sur le destin des humains.
Agir sur le déroulement cosmique ou simplement le prévoir, voilà qui
va inciter à chercher à mieux connaître les cycles des astres, et voilÃ
aussi ce qui caractérise les astronomies archaïques. Elles représentent
d'abord une quête de la signification humaine des phénomènes célestes,
et peu importe pour elles la nature des astres. Les mythes Découvrir les rythmes cosmiques afin de
marcher du même pas ne va pas de soi. Observer le lever et le coucher Sauver les apparences.
Les Égyptiens Méton, 400
av. J. - C., introduisit dans le calendrier grec, qui était
basé sur le mouvement de la Lune L'école d'Alexandrie.
Aristarque
et Eratosthène.
Hipparque.
Ptolémée.
Considéré comme un moyen de représenter les mouvements célestes et de les soumettre au calcul, le système de Ptolémée dira Laplace, fait honneur à sa sagacité, et il a servi la science en permettant de lier entre eux les phénomènes et d'en déterminer les lois.Ptolémée a recueilli toutes les déterminations connues de longitude ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Prolongements
médiévaux.
Astronomie
arabe.
Le grand ouvrage astronomique de Ptolémée, dont on fit plusieurs traductions, acquit une si grande autorité parmi les Arabes, que l'astronomie est souvent appelée par eux la science de l'al-medjisti, du mot grec megistè, très grand. C'est par les Arabes que cet ouvrage se répandit en Europe, et encore aujourd'hui son titre arabe, Almageste, nous est plus familier que celui de Syntaxis megistè, que porte l'original grec. Mohammed al-Fargani écrivit, vers 815, ses Eléments d'astronomie, que Golius a traduits en latin. Thabet ben Korra composa, selon Aboul-Faradj, plus de 150 ouvrages, dont un grand nombre traitent des mathématiques. Mohammed ben Djaber al-Batani (929), le Ptolémée des Arabes, fit faire un grand pas à l'astronomie, en découvrant avec beaucoup de sagacité que le mouvement de l'apogée du soleil était un peu plus rapide que celui des étoiles fixes, et s'avançait ainsi le long de l'écliptique. Ce fut là le seul progrès réel que fit l'astronomie au Moyen âge. Le mouvement de l'écliptique fut réduit par lui à un degré pour 70 ans au lieu de 100 ans, et il indiqua avec une très grande exactitude l'excentricité de l'orbite solaire. Abou'l-Wéfa signala et décrivit, dès l'an 975, le 3e mouvement irrégulier de la lune, variation dont la découverte a été attribuée à Tycho-Brahé. Aboul-Haçan Ali Ibn Younas (1008) est l'auteur des Grandes tables astronomiques, dédiées au sultan Al-Hakem d'Égypte. Abou Rihân Mohammed al-Birouni (1030) s'est rendu célèbre par plusieurs traités d'astronomie et d'astrologie, et Abou-Ali-Haçan ben al-Haitem, connu sous le nom d'Al-Hazen, mérite une mention particulière pour son ouvrage sur l'Optique, dont une traduction latine a été publiée à Bâle en 1572. Les princes Turco-Mongols eux-mêmes ne restèrent pas étrangers aux études astronomiques. Au XIIIe siècle, Houlagou, frère de Koubilaï-Khan, fonda, sous la direction de l'astronome Nasir-Eddin, l'observatoire de Maragha. Au XVe siècle, Ulugh-Beg, autre prince turco-mongol, se rendit célèbre par la fondation d'un observatoire à Samarcande, où il dressa un nouveau catalogue d'étoiles, et des tables astronomiques remarquables par leur exactitude. Enfin, en 1457, il mesura l'obliquité de l'écliptique. Astronomie
néo-latine.
A la même époque vivaient Albert, le Grand, évêque de Ratisbonne, qui fit quelques ouvrages sur l'astronomie, et Roger Bacon, moine et docteur de l'université d'Oxford, si célèbre par ses connaissances dans les sciences mathématiques, qu'il fut regardé comme le miracle de son siècle. Il écrivit sur l'astronomie, et fut de ceux qui annonèrent que le calendrier avait besoin d'être réformé. Si l'on excepte la
position d'Oresme (1329 -1382), cette astronomie
médiévale repose sur l'hypothèse géocentrique
(la Terre Le groupe des astronomes progressistes de ce temps a pour chefs de file Purbach, Régiomontanus. Purbach est né en 1423 près de la ville de ce nom. Après avoir voyagé en Italie pour s'instruire, il revint à Vienne, et commença un abrégé de l'Almageste, que sa mort prématurée l'empêcha de terminer; il n'était âgé que de vingt-huit ans, et il avait déjà acquis une très grande réputation. Quant à Regiomontanus, dès l'âge de quinze ans, il étudia sous Purbach, et, à l'exemple de son maître, il fit un voyage en Italie pour y puiser des connaissances que l'Allemagne ne pouvait lui procurer; il revint ensuite à Nuremberg, où il, fut aidé dans ses travaux par Walther. Ce dernier avait une très grande fortune, qui lui permit de faire construire tous les instruments nécessaires aux observations astronomiques. Ces deux hommes travaillèrent en commun, et les premiers ils donnèrent l'heure vraie au moyen de la hauteur du soleil et des étoiles : ils composèrent aussi des éphémérides pour l'espace de trente ans. Regiomontanus observa la comète qui parut en 1472, et chercha, comme pour une planète, à fixer sa distance et sa grandeur. Cette observation mérite d'être citée, car c'est la première de ce genre qui ait été faite en Europe. Comme son prédécesseur, Regiomontanus mourut jeune; il n'avait que trente-neuf ans lorsque la mort le surprit. Mais l'impulsion était donnée. Les observations devenaient plus nombreuses , et les perfectionnements apportés dans la construction des instruments anciens permettaient de les faire plus exactes; il ne fallait plus qu'un pas pour détruire les théories que les siècles avaient consacrées, et pour lire la vérité dans le ciel; Copernic fut celui qui le franchit. L'astronomie moderne La révolution
astronomique des XVIe et XVIIe
s.
Le système de Copernic avait malheureusement
à combattre les illusions des sens,
et ne pouvait être établi définitivement qu'après la découverte des
lois fondamentales de la mécanique, lois dont les Anciens n'eurent aucune
idée. Il avait un autre défaut, dont on tend à minorer aujourd'hui l'importance
: dans les détails, il n'était si simple que cela. Car même en admettant
l'hypothèse héliocentrique, on restait encore
confronté au fait que les orbites des planètes ![]() Nicolas Copernic (1473-1544). Cette complication explique aussi la réticence
à adopter le système de Copernic de certains astronomes, pourtant convaincus
de la nécessité de renoncer au système de Ptolémée.
Tel était le cas de Tycho Brahé (1546-1601),
qui observa pendant vingt ans à Uraniborg, dans la petite île de Hven,
à l'entrée de la mer Baltique. On lui doit un nouveau catalogue
d'étoiles Le
XVIIe s.
Tous sont partisans de l'héliocentrisme, et tous se réclament aussi de Copernic. Sans doute parce que, comme lui, ils refusent à la Terre une place privilégiée au centre monde. Pourtant l'astronomie qu'ils vont fonder n'aura plus rien à avoir avec celle de leurs prédécesseurs. Copernic, comme d'ailleurs Tycho Brahé appartienentt à une autre époque. Leurs systèmes sont les dernier à rester fidèle au programme de Platon, qui voulait seulement sauver les apparences. La vision du monde qui va s'installer tout au long du XVIIe siècle reposera sur une nouvelle façon de penser l'espace et le mouvement, au sein d'une physique désormais tout entière articulée autour des notions d'inertie et de force. Galilée.
De fait, les observations
de Galilée donnaient au système héliocentrique beaucoup de vraisemblance,
mais elles n'apportaient aucun argument décisif, et devant l'Inquisition Kepler.
Kepler eut aussi
quelques vues exactes sur la pesanteur Huygens (1629-1695)
perfectionna la construction et la théorie des lunettes; il découvrit
un satellite de Saturne La création de l'Académie des sciences de Paris en 1666 marque une époque importante dans l'astronomie d'observation. Louis XIV attire en France Hevélius, Cassini, Roemer et Huygens; et c'est au sein de l'Académie que prennent naissance l'application du télescope au quart de cercle pour la mesure des hauteurs des astres, l'invention du micromètre et de l'héliomètre, la découverte de la propagation successive de la lumière, de la grandeur de la Terre, de la diminution de la pesanteur à l'équateur. Picard donne le
premier une mesure exacte de la Terre par des procédés que l'on suivra
jusqu'au XXe siècle.
Richer,
à Cayenne Ces progrès de l'astronomie, et les progrès simultanés de l'analyse et de la mécanique, ne pouvaient laisser plus longtemps inconnues les lois fondamentales du mouvement des corps célestes. C'est à Newton qu'il était réservé de les reconnaître. Newton.
A moins de 30 ans,
Newton
était déjà en possession du calcul des fluxions (forme initiale du calcul
différentiel et intégral) et de sa théorie
de la lumière : il montre ainsi, à partir de 1666, que la lumière blanche
du Soleil En étudiant le mouvement d'un projectile
qui serait lancé autour d'un centre, il reconnaît que sa trajectoire
est effectivement une ellipse ayant ce centre
pour foyer et satisfaisant à la loi des aires proportionnelles an temps.
La comparaison de ces résultats avec les lois de Kepler Parvenu à ce grand principe appelé loi
d'attraction universelle L'astronomie
au XVIIIe siècle.
Bradley découvre
en 1727 l'aberration La Caille vérifie
la méridienne de France, construit des catalogues C'est l'époque des grandes expéditions
envoyées par la France Les télescopes de Newton
et de Gregory avaient remplacé les lunettes
depuis longtemps, lorsque la découverte de l'achromatisme par Dollond
rend la supériorité à ces derniers instruments. Citons encore le perfectionnement
des tables La fin du XVIIIe
siècle est surtout célèbre par les travaux d'Herschel,
qui constituent un apport immense à l'astronomie d'observation, et parmi
lesquels nous mentionnerons seulement la découverte d'Uranus L'astronomie
au XIXe siècle.
La mesure de la méridienne L'application de la télégraphie électrique
à la détermination des longitudes La mécanique céleste se perfectionne
encore, notamment avec Poisson et Le
Verrier, ce dernier permettant par ses calculs la découverte de Neptune L'astronomie depuis 1900Dès 1908, Henrietta Swan Leavitt découvre la relation période-luminosité des étoiles variables céphéides. Celle-ci va permettre de mesurer les distances interstellaires et d'établir l'échelle des distances cosmiques. Leavitt a aussi été première à percevoir l'existence d'une relation entre la luminosité et le tampérature des étoiles. Cette relation est finalement formulée, en 1911, par Ejnar Hertzsprung et Henry Norris Russell qui développent indépendamment un diagramme qui relie ces grandeurs et permet notamment de classifier les étoiles en étoiles de la séquence principale, géantes et naines blanches. En 1925, Cecilia Payne-Gaposchkin, travaillant sur la composition des étoiles, montrera que les étoiles sont principalement composées d'hydrogène et d'hélium. Cette découverte, premier pas dans compréhension du fonctionnement des étoiles, permettra notamment d'expliquer le diagramme de Hertzsprung et Russell.La théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, publiée en 1915, et qui est une nouvelle théorie de la gravitation, trouve une première confirmation observationnelle avec les observations menées par Arthur Eddington de l'éclipse solaire de 1919, où la courbure de la lumière stellaire autour du Soleil a été mesurée, signifiant que la lumière "pèse" comme prédit par Einstein. L'acceptation de la relativité générale ne cessera désormais . L'une des explications qu'elle permet déjà est celle de l'avancée observée du périhélie de Mercure par rapport à ce que prévoyait la théorie de l'attraction universelle de Newton. Les premières décennies du XXe siècle sont marquées aussi par l'arrivée du premier de longue série de télescopes qui vont au centre de quelques unes des plus grandes découvertes du siècle. En 1917, c'est le télescope Hooker de 100 pouces (2,54 mètres) qui est installé l'Observatoire du Mont Wilson en Californie. Il permet des observations plus détaillées des galaxies et des nébuleuses. Grâce à cet instrument, Edwin Hubble démontre, avec Milton Humason, que les nébuleuses spirales sont des galaxies indépendantes en dehors de la Voie Lactée. Il créé aussi une classification des galaxies en fonction de leur forme (elliptiques, spirales, irrégulières). Surtout, Hubble découvre en 1929 que la lumière des galaxies lointaines est d'autant plus rouge que ces galaxies sont éloignées. Ce phénomène peut se comprendre si l'on fait l'hypothèse que toutes les galaxies lointaines s'éloignent de nous. C'est le premier argument observationnel en faveur de l'idée d'une expansion de l'univers, que les cosmologies construites à l'aide de la relativité générale permettaient d'envisager. Pour expliquer les mouvements des amas de galaxies qui ne pouvaient pas être justifiés uniquement par l'action gravitationnelle la matière visible, Fritz Zwicky propose dans les années 1930 l'existence d'une composante de matière sombre dans l'univers. Pendant plusieurs décennie, cette hypothèse ne progressera qu'à bas bruit. En attendant, dans un tout autre domaine, Clyde Tombaugh découvre Pluton en 1930, premier objet connu du Système solaire, circulant sur une orbite au-delà de celle de Neptune. En 1932, Karl Jansky , pour sa part, détecte pour la première fois des ondes radio provenant de la Voie Lactée. C'est l'acte de naissance de la radioastronomie. La Seconde Guerre mondiale a conduit à des améliorations significatives dans les technologies radar et radio, qui ont été adaptées pour l'astronomie après la guerre. Radioastronomie : La radioastronomie frévèle l'existence d'une nouvelle classe d'objets extragalactiques, les radiogalaxies. Les progrès réalisés pendant la guerre en physique nucléaires ont également un impact important en astrophysique. Fred Hoyle et ses collègues proposent la théorie de la nucléosynthèse stellaire, qui explique comment les éléments chimiques sont formés dans les étoiles. George Gamow et Ralph Alpher développent en 1948 la théorie de la nucléosynthèse primordiale dans le cadre du modèle cosmologique auquel Hoyle donnera en 1951 de théorie du big bang. La théorie de la nucléosynthèse primordiale explique la formation des éléments légers dans les trois premières minutes de l'univers. L'observatoire de Palomar avec son télescope Hale de 200 pouces (5,08 mètres) devient opérationnel en 1948, permettant dans les années suivante des observations encore plus profondes de l'univers, tandique que les avancées dans la compréhension de la nucléosynthèse des éléments se poursuivent dans les 1950. Walter Baade montre pendant cette période que les étoiles de la Voie Lactée se divisent en différents groupes en fonction de leur composition chimique et lde eur âge. Il distingue ainsi les populations stellaires I et II. La population I correspond à des étoiles relativement jeunes, la population II à une génération d'étoiles plus ancienne. La découverte des quasars par Maarten Schmidt en 1963 révèle l'existence de noyaux galactiques extrêmement lumineux et actifs à des distances cosmologiques. En 1965, Penzias et Wilson découvrent le rayonnement de fond cosmologique, qui peut se comprendre comme une rémanence du big bang. Ce modèle cosmologique cosmologique, auquel d'autres alternatives étaient opposées jusque là , s'impose désormais parmi les astronomes. Le cadre de leurs recherches est désormais le suivant : l'univers est en expansion depuis plusieurs mililards d'années et à connu au tout début de cette expansion une phase très chaude et dense. En 1967, Jocelyn Bell Burnell découvre dans la constellation du Petit Renard le premier pulsar. Les pulsars sont des étoiles à neutrons en rotation rapide émettant des signaux radio réguliers. Les premiers humains envoyés sur la Lune à partir de 1969 marquent par ailleurs la montée en puissance de l'exploration spatiale du Système solaire. Le programme Viking de la NASA lance des missions vers Mars en 1976, qui envoient les premières images de la surface martienne. Les sondes Voyager 1 et 2, lancées en 1977, vont fournir des images détaillées des planètes géantes et de leurs satellites, et révolutionnent la planétologie. Côté astrophysique, on note dans les années 1970, la découverte, en 1971, de la source radio Cygnus X-1, interprétée comme un candidat trou noir stellaires. Les trous noires étaient jusque là des objets théoriques dont la possibilité découlait des équations de la théorie de la relativité générale. Le modèle des disques d'accrétion autour des trous noirs et des étoiles à neutrons est développé, expliquant l'intense émission de rayonnement observée. Les premières simulations numériques de la dynamique des galaxies sont par ailleurs développées, qui aident à comprendre la formation et l'évolution des structures galactiques, mais qui remettent aussi au goût du jour la vieille idée de Zwicky concernant la composante non lumineuse de l'univers, et que les travaux de Vera Rubin dès les années 1960 sur la courbe de rotation des galaxies spirales avaient confortée. La question de la matière sombre va être un objet de spéculation majeur à partir des années 1980. Est-elle composée d'objets astronomiques massifs, mais trop peu lumineux pour être accessibles à l'observation directe, ou alors a-t-on affaire à à de nouvelles particules élémentaires massives elles aussi, mais qui intéragissent électromagnétiquement très faiblement au pas du tout avec le reste de la matière? Les réponses à cette question ont un impact sur l'histoire même de l'univers. Par exemple, selon la réponse apportée des scénarios différent sont élaborés pour rendre compte de la formation des galaxies. Tandis que les uns stattachent à ces problèmes, d'autres observent, en 1987, la supernova 1987A, dans le Grand Nuage de Magellan, qui leur offre une occasion unique d'étudier les processus de l'explosion d'une étoile massive en temps réel. Les années 1990 vont encore être très fécondes. Lancé en 1990, le télescope spatial Hubble (HST) donne un nouveau souffle à l'astronomie observationnelle en fournissant des images extrêmement nettes de l'univers. Le satellite COBE (Cosmic Background Explorer) mesure en 1992 les fluctuations du fond diffus cosmologique. Les télescopes terrestres géants, à Hawaii ou à l'observatoire européen austral (ESO), au Chili, se mettent en place ou se perfectionnent pour produire eux aussi des résultats de niveau comparable à ceux du HST. Des découvertes majeures vont être faites sur la formation des étoiles, des galaxies et sur l'expansion de l'univers. La seconde moitié de la décénnie est marqué par deux événement clés. D'abord, la découverte de la première exoplanète autour d'une étoile de type solaire, 51 Pegasi b, en 1995 par Michel Mayor et Didier Queloz, qui ouvre à un nouveau domaine d'étude. Ensuite, l'observation des supenovae lointaines menée par deux équipes indépendantes (Supernova Cosmology Project et High-Z Supernova Search Team), qui conduit en 1998 à la découverte de l'accélération de l'expansion de l'univers. Une découverte surprise qui suggère (autre d'autres conséquence) que l'univers ne contient pas seulement une composante matérielle sombre, mais aussi une composante énergétique de nature inconnue, et que par analogie on va appeler l'énergie sombre. Le modèle cosmologique Lambda-CDM devient le modèle standard de l'univers. Il incorpore la matière sombre froide (CDM = cold dark matter, ce qui correspond à des particules massives exotiques "lentes", c'est-à -dire animées de vitesses non-relativistes) et l'énergie sombre (Lambda, un facteur à la valeur non définie apparaissant dans les équations dès les premiers modèles cosmologique, mais auquel on avait choisi jusque-là de donner la valeur zéro) pour expliquer les observations de la structure et de l'évolution de l'univers. Depuis l'an 2000, la recherche d'exoplanètes a fait des progrès remarquables avec la découverte de milliers de planètes en dehors de notre système solaire. Le lancement du télescope spatial Kepler en 2009 a été particulièrement révolutionnaire, permettant de détecter des milliers de candidats exoplanètes par la méthode du transit. Le télescope spatial TESS, lancé en 2018, participe aussi à la découverte de nombreuses exoplanètes. Le télescope spatial Hubble continue de fournir des images et des données. Mais d'autres d'autres télescopes spatiaux importants, comme Chandra (rayons X), lancé en 1999, et Spitzer (infrarouge), lancé en 2003, commencent à recueillir des données cruciales. Les observatoires spatiaux WMAP (2001) et Planck (2009) fournissent des mesures précises du fond diffus cosmologique, donnant, après COBE, une image encore plus précise des premiers temps de l'expansion cosmique. Le lancement du télescope spatial infrarouge James Webb, lancé en 2021, promet pour sa part d'ouvrir une nouvelle ère pour l'observation des exoplanètes et des objets distants grâce à sa sensibilité inédite. L'exploration du Système Solaire se poursuit. Des missions telles que Curiosity (2012) se consacrent à l'étude de la surface de Mars. En 2014, la mission Rosetta de l'ESA a réussi à placer le module Philae sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko, fournissant des données sur la composition des comètes. La sonde New Horizons a survolé Pluton, en 2015, et a transmi des images et des données détaillées de cette planète naine et de ses satellites. Autres avancées notables, la première détection directe d'ondes gravitationnelles, en 2015, par l'interféromètre géant LIGO, qui confirme (encore) une prédiction clé de la théorie de la relativité générale, et, en 2022, la première image de l'environnement immédiat du trou noir supermassif au centre de notre galaxie, Sagittarius A*; par le télescope Event Horizon. |
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Audouin Dollfus, astronome de renom, l'un des derniers témoins actifs des grandes années de la lunette, nous donne à voir ici toute l'histoire de ce magnifique instrument : depuis la naissance de l'idée qui poussa Jules Janssen, à la fin du XIXe siècle, à doter l'astronomie française d'une lunette astronomique hors pair, dont l'audace frisait la limite des ressources techniques, industrielles et artisanales alors en mutation, jusqu'en 2006, premiers pas vers une réouverture au public de l'instrument après sa restauration. Pour l'oeil géant de Meudon, les planètes s'imposèrent d'abord en cibles privilégiées. C'est d'ailleurs la grande lunette qui permit de mettre définitivement fin au mythe tenace des canaux martiens. On rivalise à l'oculaire pour grossir, décrypter, reproduire et comprendre les événements qui se déroulent sur ces mondes. Des étoiles explosent dans le ciel et la grande lunette en décompose aussitôt les lumières. Le grand appareil sort péniblement de la Seconde Guerre mondiale, mais il repart pour un nouvel élan. Les étoiles doubles décrivent lentement leurs orbites surveillées par des regards attentifs armés du grand objectif. Les planètes reviennent dans le champ des préoccupations des astronomes et dans celui des oculaires. Vers la fin du XXe siècle, les télescopes au sol de plus en plus performants puis les sondes spatiales rénovent la manière de pratiquer la science, et la grande lunette quitte le devant de la scène. A l'heure où la grande lunette prend un nouveau départ, cet ouvrage présente une aventure scientifique, technologique et humaine hors du commun. (couv).
Pour
les plus jeunes.
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David Romeuf, Le sanctuaire arverne de Corrent et l'astronomie ? : une étude sur les possibles alignements astronomiques en relation avec le calendrier celtique du site antique de Corent, dans le Puy-de-Dôme. |
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