La découverte du système solaire appartient à la période dite de la « Renaissance », lorsque les philosophes ont décidé de ne rien admettre d’autre que l’observation et la logique pour construire l’entreprise scientifique, et de rejeter la tradition. L’exposant le plus connu de cette nouvelle (et courageuse) approche est peut-être le mathématicien, philosophe et scientifique français René Descartes (1596-1650). Sa déclaration « cogito ergo sum » (je pense donc je suis) est symbolique de l’attitude de la Renaissance. (Certains ont fait remarquer qu’il est impossible de penser sans penser à quelque chose, de sorte qu’il est impossible de commencer la science par la logique pure. Quoi qu’il en soit, Descartes a essayé et est arrivé à beaucoup de résultats intéressants, et à des notions assez étranges, aussi).
L’acceptation générale du système centré sur le soleil des mouvements célestes a pris plusieurs centaines d’années. L’idée principale du système solaire a été proposée par l’astronome polonais Nicolas Copernic (1473-1543) qui a déclaré que « le Soleil est le centre de l’Univers » et fait se déplacer les planètes autour de lui en cercles parfaits (dans son livre intitulé « Sur la révolution des sphères célestes », écrit en latin et publié en 1543). Il a ainsi fait revivre une idée ancienne remontant au philosophe grec Aristarchos (qui a fleuri ~270 avant J.-C.), qui a suggéré que le Soleil est beaucoup plus grand que la Terre et que c’est lui, et non la Terre, qui est au centre de l’univers. (Personne n’a prêté beaucoup d’attention à cela, car il est évident que le Soleil se déplace beaucoup : une fois par jour à travers le ciel, une fois par an à travers les étoiles à différentes hauteurs au-dessus de l’horizon).
L’astronome allemand Johannes Kepler (1571-1630) soutenait le concept copernicien selon lequel le Soleil est au centre, mais donnait aux planètes des orbites elliptiques, avec le Soleil dans l’un des foyers de chaque ellipse, pour décrire plus correctement leurs mouvements compliqués. Les observations directes de Galilée (1564-1642), qui a montré que Vénus avait des phases comme la lune (à l’aide du télescope qu’il a inventé et construit) ont tranché en faveur du système héliocentrique. (L’Église n’était pas d’accord. Elle a mis le livre de Copernic à l’index des œuvres interdites en 1616, et l’y a laissé jusqu’en 1835. De plus, Galilée dut se rétracter et il lui fut interdit d’enseigner et de quitter sa maison).
Galilée était l’un des grands esprits de tous les temps. Comme l’a dit le philosophe français Yves Bonnefoy : « Avec Galilée, la Lune a cessé d’être un objet d’adoration pour devenir un objet d’étude scientifique ». Un autre astronome italien, Giovanni Domenico Cassini (1625-1721) (dont le nom est associé au grand écart entre les anneaux intérieurs et extérieurs de Saturne) a déterminé la taille de l’orbite de la Terre. Sa valeur n’était inférieure que de 7 % à la valeur actuelle (150 millions de km). Il a également établi la taille du système solaire. (Aristarque s’était trompé d’un facteur 20 dans l’estimation de la distance au Soleil).
Puis vint Isaac Newton (1642-1727) qui apporta les lois de la physique au système solaire. Isaac Newton a expliqué pourquoi les planètes se déplacent comme elles le font, en appliquant ses lois du mouvement, et la force de gravitation entre deux corps quelconques, laissant la force diminuer avec le carré de la distance entre les deux corps. (En plus de formuler les lois du mouvement, Newton a inventé le concept de force gravitationnelle et un nouveau type de mathématiques pour calculer les mouvements planétaires. Ces mathématiques s’appellent aujourd’hui le calcul. Elles ont été inventées indépendamment, et publiées plus tôt, par le mathématicien allemand Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716), dont la notation est encore utilisée dans les manuels scolaires aujourd’hui. Newton a également construit le premier télescope à réflexion pour arpenter le ciel avec).
Le fait de savoir que le Soleil est au centre du système et que les planètes en rotation se déplacent autour de lui sur leurs orbites propres en suivant les lois de Newton est devenu la base d’une exploration plus poussée de la « mécanique céleste ». De nombreux détails des mouvements restaient à régler. Les principales contributions sont venues des mathématiciens et astronomes français Pierre Simon de Pierre Simon Laplace (1749-1827), Joseph Louis Lagrange (1736-1813) et Urbain Leverrier (1811-1877). (Encore aujourd’hui, la mécanique céleste est un domaine d’étude actif, en raison de la quantité de calculs nécessaires pour élaborer les positions planétaires pendant des millions d’années).
L’astronome anglais Edmond Halley (1656-1742) s’est rendu compte que les comètes font partie du système (au moins l’une d’entre elles, la comète de Halley, revenait tous les 75 ans). Neptune, une planète majeure, n’a été découverte qu’en 1846 (par l’astronome allemand Johann Galle, suivant les instructions de Leverrier) ; Pluton a été découvert en 1930. De nombreux astronomes pensent aujourd’hui que Pluton n’est en fait qu’un corps (ou plutôt deux corps) de type comète de taille inhabituelle dans la « ceinture de Kuiper », qui compte des centaines ou des milliers de corps de ce type. La ceinture de Kuiper tient son nom de l’astronome néerlando-américain Gerard Kuiper (1905-1973) qui a apporté de nombreuses contributions à la connaissance des satellites des planètes extérieures.
En outre, il y a le « nuage d’Oort », des astéroïdes et des comètes qui entourent le système solaire comme un essaim de moustiques entoure un groupe de personnes lors d’un pique-nique en été, dans le Minnesota. Le « nuage de Oort », du nom de l’astronome néerlandais Jan Hendrik Oort (1900-1992) qui a proposé son existence (en 1950), est un énorme assemblage de comètes situé à une grande distance du système solaire interne. Il sert de réservoir apparemment inépuisable pour les comètes qui se rapprochent du Soleil (et qui deviennent donc éphémères). Les comètes qui croisent la route des planètes intérieures le font, pense-t-on, parce que leurs orbites ont été perturbées par l’influence gravitationnelle des étoiles qui passent.
Deux découvertes fondamentales sur notre monde figurent parmi les plus grandes contributions à la pensée humaine : L’âge du système solaire et la source d’énergie du Soleil. Les deux sont liées, car seule l’énergie de la fusion nucléaire (par laquelle la masse est transformée en énergie) peut alimenter le Soleil aussi longtemps qu’il a réchauffé notre planète.