Friedrich Wilhelm Bessel naît le àMinden. Il a deux frères et six sœurs. Son père est fonctionnaire de justice. À 14 ans, il quitte le lycée (gymnasium) de Minden pour commencer un apprentissage commercial de sept ans àBrême. Pendant son temps libre, il s’occupe d’astronomie et de mathématiques en autodidacte.
Au printemps 1804, il écrit un traité sur l’orbite de lacomète de Halley, sur la base d’observations inédites deHarriot etTorporley effectuées en 1607. Il le remet àHeinrich Wilhelm Olbers, astronome et médecin à Brême, qui réalise immédiatement le grand talent mathématique de l’apprenti, et fait publier ce traité dans laMonatliche Correspondenz (Correspondance mensuelle) du baron deZach. Après d'autres publications,Johann Hieronymus Schröter, un ami d’Olbers, l'engage comme inspecteur à son célèbreobservatoire astronomique àLilienthal près de Brême en succession deKarl Ludwig Harding. Bessel y séjourne de 1806 à 1810.
À Königsberg, en 1812, Bessel se marie avec Johanna Hagen (1794-1885), fille de son collègue Carl Gottfried Hagen (1749-1829), professeur de chimie et pharmacie à l’université. Ils ont cinq enfants, trois filles et deux garçons dont l’un meurt peu après sa naissance (1837). Wilhelm Bessel, le premier fils, décède en 1840, à l’âge de 26 ans, d’une maladie infectieuse. Marie Bessel, la fille aînée, épouseGeorg Adolphe Erman (1806-1877), professeur de physique à l’université de Berlin et descendant d’une famille de savants huguenote. Plusieurs descendants de Bessel sont devenus eux-mêmes savants, le plus célèbre étantAdolf Erman, égyptologue à Berlin.
À Lilienthal, Bessel continua ses études sur les comètes. Il améliora la méthode de calcul d’orbites elliptiques mais approximativement paraboliques. Avec un traité sur lagrande comète de 1807, il gagna lePrix Lalande en 1811.
Schröter équipa son observatoire de plusieurs télescopes à focales de 3 à 27 pieds, à l’aide desquels Bessel observa lesastéroïdesCérès,Pallas,Junon etVesta, dont les trois derniers furent découverts à Brême et Lilienthal respectivement.
Bessel commença sa première grande œuvre à Lilienthal également. Sur la suggestion d'Olbers, il s’occupa d’observations deJames Bradley,astronome royal à l’observatoire de Greenwich. Il transforma les positions apparentes d’étoiles observées par Bradley en positions vraies pour l’année 1755. Les matériaux scientifiques de Bradley étaient si précis que Bessel put en déterminer des constantes précises pour laprécession des équinoxes, lanutation et l’aberration de la lumière. Cette œuvre fondamentale, publiée en 1818 à Königsberg sous titreFundamenta Astronomiae, unifiait le calcul des positions des étoiles, encore utilisé de nos jours.
L’observatoire de Königsberg vers 1830
À l’aide d’uncercle méridien fabriqué par Reichenbach (Munich), Bessel réalisa un projet de longue haleine : lesobservations par zones. De 1821 à 1833 il observa les positions de 75 000 étoiles jusqu’à la9emagnitude apparente en zones célestes de deux degrés d'amplitude, depuis – 15° jusqu’à + 45° de déclinaison. Intrigué par une mésaventure du BritanniqueNevil Maskelyne (1796), il avait entrepris pour cela une étude systématique des erreurs de chronométrage avec son assistant Walbeck[2]. Il constata ainsi qu'entre les observations de Walbeck et les siennes, il y avait un écart systématique d'une seconde[3]. Comparant ses observations avec celles de Bradley, deGiuseppe Piazzi et d’autres astronomes[4], Bessel découvrit que la principale composante de l'erreur de chronométrage était une constante dépendant de l'observateur qu'il appela « équation personnelle » (de l'astronome). Il améliora ainsi les valeurs des constantes astronomiques et dumouvement propre d’étoiles avec la plus grande précision possible. Il établit des listes de tous les éléments nécessaires pour calculer les positions vraies sous le titreTabulae Regiomontanae.
Mesurer avec unhéliomètre deFraunhofer était l’option préférée pour une série de projets importants. Avec cet instrument, Bessel détermina les masses deJupiter etSaturne par observation du mouvement de leur satellites. En outre, il utilisa l'héliomètre pour son usage propre, la mesure du diamètre du soleil. Bessel aussi étudia lalibration de la Lune avec la méthode héliométrique. Comme point de référence, il prit un petit cratère très central sur la surface de la lune. Ce cratère, appeléMösting A, devenait le point de référence pour lesystème sélénographique, encore en usage aujourd’hui.
En 1838 Bessel était le premier à déterminer avec succès la distance d'une étoile fixe. L’étoile binaire etcircumpolaire61 Cygni montre un mouvement propre très important, suggérant que l'étoile est possiblement proche du soleil. Pour cela Bessel la considéra comme candidat prometteur pour chercher uneparallaxe. À l’aide de l’héliomètre, il détermina la valeur de 0,3136seconde d'arc pour la parallaxe annuelle, apportant ainsi une preuve supplémentaire de la naturehéliocentrique duSystème solaire. Parallèlement à Bessel,Struve et Henderson déterminèrent les parallaxes de laVéga et d’Alpha Centauri respectivement, mais la publication de Bessel était non seulement la première mais aussi la plus détaillée, présentant le résultat avec une plus grande précision.
Une tâche standard astronomique est la détermination du moment et de la durée d’uneéclipse solaire et de la région d’occultation. Bessel résolut ce problème par une nouvelle méthode de calcul, utilisant des valeurs géométriques dénommées « éléments besseliens » en son honneur.
Quand la comète Halley est revenue en 1835/1836, Bessel observa ses apparences et changements en détail. Il émit l’hypothèse que lesqueues de comètes pouvaient être dues à une force répulsive. Cette hypothèse fut ensuite reprise parFiodor Bredikhine (1878), puis affinée par Michaël Finston et Ronald Probstein (1968).
À l’aide d’un nouveau cercle méridien, fabriqué par Repsold (Hambourg), en 1844 Bessel découvrit un mouvement irrégulier deSirius etProcyon, qu’il interpréta comme l'effet degravité d’un compagnon pas encore visible. Ces compagnons, aujourd’hui spécifiés commenaines blanches, furent trouvés parAlvan Graham Clark (Sirius B) en 1862 et John Martin Schaeberle (Procyon B) en 1892.
Dès1828, il avait conjecturé qu’il devait exister une grande planète au-delà d’Uranus, préludant ainsi à la découverte de Neptune parUrbain Le Verrier en1846.
Avec une triangulation en la provincePrusse-Orientale de 1832 à 1835, Bessel établit le dernier maillon d’une grande chaîne triangulaire européenne s’étendant de l'Espagne aux provinces baltes de l'Empire russe. Bessel arrangea cette triangulation comme une mesure de degré indépendante. Avec les résultats de celle-ci et de neuf autres mesures de degré, il obtint des valeurs précises pour les diamètres et l’aplatissement de la terre (ellipsoïde de Bessel, 1841).
CommeFrançois Arago, il chercha dans seslectures 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 sesObservations astronomiques (Astronomische Untersuchungen) en deux tomes en 1841 et 1842.
Uneespèce fossile (éocène) decoléoptères de la famille desPtinidés,Xyletinus besseli Alekseev & Bukejs, 2019[5], trouvée dans l’ambre baltique de laSambie, est nommée en son honneur[6].
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 computatæ. Königsberg 1830
allemand:
Untersuchungen über die scheinbare und wahre Bahn des im Jahre 1807 erschienenen grossen Kometen. Königsberg 1810. [Recherches sur l’orbite apparente et vraie de la grande comète de 1807.]
Untersuchung der Größe und des Einflusses des Vorrückens der Nachtgleichen. Berlin 1815. [Recherche sur la précession des équinoxes.]
Untersuchungen über die Länge des einfachen Secundenpendels. Berlin 1828. [Recherches sur la longueur du pendule de seconde simple.]
Versuche über die Kraft mit welcher die Erde Körper von verschiedener Beschaffenheit anzieht. Berlin 1832. [Expériences sur la force avec laquelle la terre attire des corps de qualité differente.]
Gradmessung in Ostpreußen und ihre Verbindung mit Preußischen und Russischen Dreiecksketten. Ausgeführt von F.W.Bessel, Director der Königsberger Sternwarte, Baeyer, Major im Generalstabe. Berlin 1838. [Mesure de degré en la Prusse-Orientale et la jonction avec des chaînes de triangulation prussiennes et russes.]
Darstellung der Untersuchungen und Maaßregeln, welche, in 1835 bis 1838, durch die Einheit des Preußischen Längenmaaßes veranlaßt worden sind. Berlin 1839. [Exposé des recherches et des instructions ordonnées en 1835 à 1838 pour la standardization de l’unité de longueur prussienne.]
Astronomische Beobachtungen auf der Königlichen Universitäts-Sternwarte zu Königsberg. (de I. (1815) à XXI. (1844)). [Observations astronomiques à l’Observatoire royale de l’université à Königsberg.]
Astronomische Untersuchungen. Erster Band, 1841, Texte disponible en ligne surLillOnum
Astronomische Untersuchungen. Zweiter Band, 1842, Texte disponible en ligne surLillOnum
Heinrich Christian Schumacher (ed.):Populäre Vorlesungen über wissenschaftliche Gegenstände 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 [Traités de Friedrich Wilhelm Bessel.]
Rudolf Engelmann (ed.):Recensionen von Friedrich Wilhelm Bessel. Leipzig 1878.
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. Beiträge über Leben und Werk des bekannten Astronomen. Besselgymnasium der Stadt Minden, Minden 1996, S. 67–80.
Jürgen 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). Birkhäuser Verlag, Basel/Boston/Berlin 1995. (allemand; édition russe:Фридрих Вильгельм Бессель. Наука, Moscou 1989).
Friedrich Wilhelm Bessel:Ich hab Euch lieb, aber der Himmel ist mir näher. Eine Autobiographie in Briefen. Herausgegeben von Edith Schlieper. Stadt Minden, Minden 1984.
Gustav Adolph Jahn(de):Friedrich Wilhelm Bessel, gestorben den 17. März 1846 zu Königsberg. Nachruf in: Oswald Marbach (Hg.):Literatur- und Kunstbericht, 1846, Nr. 5, S. 17–18.
↑D'aprèsChristoph Hoffmann,Unter Beobachtung – Naturforschung in der Zeit der Sinnesapparate., Gœttingue, Wallstein Verlag,,p. 147, 166 (on trouve dans cet ouvrage l'examen détaillé des travaux de Bessel sur l'équation personnelle).
