Astronomie et navigation

Naviguer sous une bonne étoile

Observatoire de Lyon - Ph. Merlin

La navigation, jusqu'au vingtième siècle, eut besoin de l'Astronomie. En navigation hauturière, là où la terre n'est plus visible, il fallait bien utiliser le seul repère accessible : le ciel. Les astronomes étaient les prophètes des mouvements de la Lune, si importante par ses marées.
Si le Soleil est l'astre de prédilection de la visée des marins, la Lune, les étoiles, les planètes pouvait être aussi particulièrement utiles.
L'arrivée des horloges fiables depuis la fin du XIX^ème siècle avait déjà réduit l'utilisation de l'Astronomie, mais l'utilisation du GPS a complètement facilité et changé les méthodes de faire le point. Les méthodes astronomiques restent toujours en cas de défaillance, des procédés sûrs, si on en possède la science.
C'est pourquoi, replonger dans cette astronomie qui s'est surtout développée à partir de la fin du XVII^ème siècle et a eu son apogée fin XVIII^ème, est extrêment intéressant par son histoire et par l'étude de l'évolution des outils que les astronomes ont donnés aux marins pour résoudre le problème des longitudes.
Les documents accessibles sur cette page sont ceux des Ateliers du mercredi proposés aux enseignants et public averti, tout au long de l'année scolaire 2010-2011.

Documents anciens sources pour l'Histoire et les activités

Les principales sources des livres du XVIII^ème siecle sont : Gallica, Service Commun de la Documentation de l'Université de Strasbourg, Google Books, la Bibliothèque électronique suisse. On peut aussi citer les documents anciens du Max-Planck Institut

Commentaires sur les documents anciens trouvés sur internet.

- A la BNF par Gallica, il est à déplorer des images en noir et blanc seulement, choix qui fait perdre beaucoup de détails par manque de nuances de gris (surtout quand les taches du vieux papier apparaissent aussi noires que le texte) et une résolution tout à fait faible.
- le site de la Bibliothèque électronique Suisse a une collection très intéressante de bonne qualité. On peut regretter que la résolution soit un peu faible, mais meilleure qu'à la BNF.
- Google Books présente le plus grand choix pour une définition moyenne de scan correcte. Deux gros défauts rédibidoires sont apparus : il y a souvent des pages mal scannées (pages floues car livre non posé, main scannée à la place de la page, série de pages en double, etc), mais surtout pour les grandes planches repliées parce que plus grande que les pages du livre, et elles sont nombreuses au XVII^ème siècle, c'est la catastrophe, car elles sont toutes scannées repliées.
- la collection de Strasbourg est de loin la meilleure. Il est aussi hélas à regretter que le travail de scan se soit arrêté en mai 2009 pour des raisons qui ne sont pas affichées. Les nouveaux documents mis en ligne n'ont qu'un intérêt mineur par rapport au travail que l'on peut faire avec les anciens.

Documents anciens : astronomie et navigation

Trois catégories principales de documents nous intéressent pour retrouver la démarche des astronomes dans leur quête d'améliorer le point sur les navires dans leurs courses autour du monde :

l'instrumentation pour mesurer les angles avec précisions : hauteurs, distances..
les éphémerides du Soleil, de la Lune, des planètes et des étoiles
les méthodes d'observations et de calculs astronomiques principalement portant sur la sphère céleste.

Tous les astronomes qui ont écrit des traités de navigation, et ils sont nombreux, décrivent, et en général avec détails, les instruments usuels de pointé en usage à leur époque. On trouvera dans les traités cités en référence, de Pézenas, Bouguer, Lacaille, Lalande, etc, description, utilisation et façon de les fabriquer.
On peut douter de la précision de ceux faits par les marins eux-mêmes, car les tracés des graduations requéraient de bonnes connaissances d'astronomie, de mathématiques et surtout un savoir faire que seuls possédaient les artistes (artisants) de métier.
Les éphémérides étaient un énorme travail de calculs, car elles demandaient, en plus de l'amélioration des théories des mouvements dans le ciel, un réajustement permanent entre les observations et les données des tables. Leur précision apparemment bonne pour les premières années de leur parution, se détériorait rapidement.

Quand aux méthodes de calculs, on les voit évoluer rapidement. Les logarithmes en transformant les multiplications et divisions en additions et soustractions, les ont simplifiés. Mais la trigonométrie a du suivre, car il fallait des formules transformées où ne devait apparaître que le moins possible d'additions et soustractions. Les formules utilisées pour la résolution des triangles sphériques étaient donc assez ésotériques. On donnait aux navigateurs des recettes de calculs qu'il devaient suivre à la lettre (ou au chiffre). De plus le calcul décimal n'était pas encore universel. Pour avoir de la précision on calculait en entiers, et la base des lignes trigonométrique (le sinus total comme ils disaient) était 10¹⁰.

Documents en lignes ou extraits du net

Documents (extraits de livres anciens)

Fichiers

Vol.

Traités de navigation

Astronomie des marins, Pézenas E., 1766, 492 pages : sur Google books, mais planches scannées repliées.>

Le Traité de Navigation. Manuscrit De La Bibliothèque Municipale De Rouen. Denoville, Jean-Baptiste. Ed. Point De Vues (Références : Editeur, présentation) et tout le travail de l'ASSP Rouen présenté sur leur site qui a inspiré une partie de ce travail.

Nouveau traité de navigation. Bouguer La Caille. 1760, 494 pages.
Il est intéressant, pour l'instrumentation et les méthodes de réduction de le comparer à l'édition précédente. Nouveau traité de navigation. Bouguer, 1753, 534 pages.

Longitudes

Sur la recherche des longitudes en mer, HARS, 1722, p 96-120.

Mémoire sur l'Observation des longitudes en mer, La Caille - MARS 1759, p63-99.

hars1722_p096-120.pdf

mars1759_lacaille_longitudes.pdf

Instrumentation

Traité de la construction et des principaux usages des instrumens de mathématique. Nicolas Bion, 1752, 546 pages.

Le livre complet est en ligne au Service Commun de la Documentation de l'Université de Strasbourg. http://num-scd-ulp.u-strasbg.fr:8080/640/.

Extrait du chapitre sur les instruments de marine, pages 250 à 278

bion_instrumarine.pdf

48 Mo

Ephémérides>

De la deuxième moitié de XVIII^ème siècle, on ne trouve sur le web que la Connaissance des temps pour 1762 et le livre de Lalande donnant les explications pour l'utilisation des éphémérides : Exposition du calcul astronomique, 1762, 298p.
Extraits sur le chassis de réduction

contemps_1762_lacaille_chassis.pdf

Documents

Les documents du théodolite
Formules des triangles sphériques
Changements de système de coordonnées

1 page
1 page

HARS : Histoire de l'Académie Royale des Sciences (sur Gallica)
MARS : Mémoire de l'Académie Royale des Sciences (sur Gallica)

à suivre

Documents des ateliers

Sujet	Fichiers à télécharger	Vol.	Objets
*Astronomie et navigation* : la sphère céleste des navigateurs et la mesure des hauteurs Présentation diaporama Texte imprimable>	astronav.ppt astronav.pdf	22 diapos 4 pages
*L'anneau astronomique* Principe et réalisation (diaporama) Principe et réalisation (texte) Anneau à découper et construire en fiche bristol avec conseils de montage L'anneau astronomique avec Geogebra (peut être imprimé découpé et monté) de Michel Cauchois	anneau_astro.ppt anneau_astro.pdf anneau_fiche.pdf anneau-astro2.ggb anneau-geometrie.ggb	12 pages 4 pages 1 page
Le Kamal ou comment naviguer et s'orienter dans le désert Présentation Textes littéraires et explications Le Kamal sous Geogebra	kamal.ppt kamal.pdf kamal.ggb	8 diapos 5 pages
*Les savoirs du marin, le chassis de réduction et les longitudes* Présentation diaporama sur les savoirs des marins et le chassis de réduction Chassis de réduction (Lacaille) à imprimer Chassis de réduction (Lacaille) à imprimer : 2 pages pour monter en A3 Geogebra : fichier de départ pour simuler un chassis de réduction Geogebra : fichier complet Geogebra : application à l'azimut d'un astre	astronavig_p2.ppt chassis_reduc.pdf chassis_A3-A4.pdf graph_lacaille0.ggb graph_lacaille1.ggb graph_lacaille_azimut.ggb	58 diapos 2 pages 2 pages
*Documents sur les longitudes et le chassis de réduction* (extraits de livres anciens) Nouveau traité de Navigation Bouguer Lacaille 1760 Construction du chassis Utilisation du chassis Observations et longitudes Le chassis de réduction dans la Connaissance des temps de 1762 Le chassis de réduction par l'exemple dans Exposition du calcul astronomique de Lalande	NTN_210-216_chassis_construct.pdf NTN_221-231-chassis_utilisation.pdf NTN_249-268_obs-longitudes.pdf contemps_1762_lacaille_chassis.pdf exemple_expo_astro_168-190.pdf	4 pages 5 pages 6 pages 12 pages 6 pages
L'arbalestrille Un peu d'histoire, ses principes de constructions, l'échelle de dixme L'arbalestrille suivant Denoville, son traçage avec l'échelle de dixme L'échelle de dixme (ou disme) sous Geogebra Notice et ces conseils de montage Une arbalestrille à découper et monter en carton bristol Modèle plus évolué avec visée plus aisée par flèche en biseau	arbalestrille.ppt arbalestrille_phm.pdf ech_dixme.ggb arbalestrille_montage.pdf arbalestrille_bristol.pdf (découpage) arbalestrille_bristol2.pdf	21 diapos 9 pages 1 page 1 page 1 page
L'arbalestrille, histoire, principe, sa construction en bois et un TD pour application A. Brémond S.A.L.	arbalestrille_ab.ppt arbalestrille_ab.pdf TP_latitude_par_la_meridienne.pdf	31 diapos 16 pages 4 pages
*La Lune, les marées, les heures de la marée et les Volvelles de Denoville* Dans ce travail sur la gravité, les calendriers, la lune, les marées, le comput, les activités d'animation et de découpage-montage sont basées sur le livre manuscrit de J.B. Denoville édité par l'ASSP Rouen et l'excellent travail pégagogique que l'on trouve sur le site de l'association. La présentation comporte un diaporama de base qui est en lien avec six autres diaporamas et des fichiers Geogebra. Tous les mettre dans le même répertoire avant d'ouvrir la présentation de base.	Diaporamas lune_marees.ppt gravit_marees.ppt imarot_geogebra.ppt epacte.ppt volv_nouvelle_lune.ppt volvelle_age_lune.ppt volvelle_heure_port.ppt volvelle_triple.ppt Animations Geogebra marees.ggb / marees.html age_lune.ggb / age_lune.html nouvelle_lune_new.ggb / nouvelle_lune_new.html volvelle_3var.ggb / volvelle_3var.html volvelle_ports.ggb / volvelle_ports.html fichier auxiliaire : volvelle_2b.gif Fichier volvelles pour impression sur bristol puis découpage et montage	33 diapos 11 diapos 6 diapos 10 diapos 1 diapo 3 diapos 2 diapos 1 diapo 7 pages
L'altesol : la mesure de la hauteur du Soleil avec un petit instrument en carton, facile à construire.	description fiche bristol (découpage)	1 page 1 page
à suivre