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Monthly Archives: août 2013

Origines (2/2)

Par

 

Quel est l’écart entre les méridiens de Greenwich et de Paris ? À la fin du XVIIIe siècle, cette question était fondamentale alors que le problème de la longitude à la mer venait d’être résolu et que les deux grandes puissances maritimes du temps, Grande-Bretagne et France, avaient chacune leur méridien origine pour leurs cartes et leurs tables astronomiques. Un siècle avant la conférence de Washington, elle allait donner lieu à une campagne d’une grande précision, l’opération géodésique la plus pointue de l’époque (la géodésie est la mesure de la terre).

 

En 1783, l’astronome César-François Cassini (1714-1784) – dit Cassini III ou Cassini de Thury - propose à la Royal Society de relier à l’Angleterre la triangulation réalisée en France depuis la fin du XVIIe siècle. On pourra déterminer ainsi la différence de longitude entre les deux observatoires les plus célèbres d’Europe, ceux de Paris (commencé en 1667 et achevé en 1683) et de Greenwich (fondé en 1675 et inauguré en 1676).

 

 

Contemporaine de la triangulation de la France, par César-François Cassini et Jean-Dominique Maraldi, cette gravure extraite de La méridienne de Paris (ouvrage publié en 1744 chez Guérin par Cassini III) montre les astronomes au travail, en train de mesurer avec leurs toises une base au bord de l’eau. Premier côté du premier triangle, cette base servira d’étalon aux triangles qui vont progressivement être construits suivant les principes de la trigonométrie. Les clochers, tours et autres monuments, ainsi que les arbres isolés (ou arbres de remarques), sont autant de points remarquables (devenant ainsi des points géodésiques) pour construire cette triangulation (ou chaîne de triangles) à partir de la base mesurée. (© Olivier Chapuis, Cartes des côtes de France, Chasse-marée/Glénat, 2ème éd., 2009)

 

 

Les conflits récurrents entre les deux pays allant de pair avec une collaboration scientifique quasi permanente, l’État britannique se montre intéressé. Car la France est alors un très grand producteur de données astronomiques et de cartes géographiques. Les navigateurs et les astronomes français le sont tout autant puisqu’ils ont souvent besoin de recourir aux éphémérides de Greenwich, afin d’établir, par comparaison, les longitudes des lieux où ils ont observé.

 

En effet, la Connaissance des temps n’utilisera le méridien de Paris comme référence pour les distances lunaires qu’à partir de l’édition de 1786 pour l’année 1789. Depuis la première publication pour l’année 1774, elle ne proposait que des données britanniques. Celles-ci étaient donc référencées au méridien de Greenwich, les Anglais ayant publié la première édition du Nautical almanac dès 1766.

 

À l’été 1784, l’ingénieur géographe militaire William Roy (1726-1790) mesure une première base dans la plaine d’Hounslowheat, au Sud-Ouest de Londres. Elle est destinée à une chaîne de triangles courant depuis la capitale britannique jusqu’à Douvres et à la côte de France, afin de se joindre à celle de la méridienne de Paris. Les deux pays entament ainsi une coopération exemplaire dont le degré d’exactitude est sans précédent dans l’histoire de la géodésie.

 

 

Peinte en 1705 par Jan Griffier I, cette vue est prise depuis One Tree Hill et montre l’Observatoire royal de Greenwich (à gauche) et la Queen’s House (à droite), au bord de la Tamise (huile sur toile, 845 X 1355 millimètres). L’Observatoire est alors le bâtiment de Flamsteed tel qu’il fut inauguré en 1676. (© National Maritime Museum, Greenwich)

 

 

Cette qualité est possible grâce aux ultimes développements instrumentaux des années 1780, notamment une maîtrise parfaite de l’acier, pour la fabrication des chaînes d’arpentage, ou du platine et du laiton pour les règles destinées à la mesure des bases. À la fin du XVIIIe siècle, ces étalons sont vérifiés par un comparateur de mesures de longueurs à bouts, dû à l’ingénieur Étienne Lenoir (1744-1832), dont la précision atteint une vingtaine de microns. C’est aussi le résultat auquel parvient Jean-Charles de Borda (1733-1799) pour la dilatation de ses règles en alliage de platine et de laiton, avec une variation d’un degré de température.

 

En Angleterre, le théodolite bénéficie d’un certain nombre de progrès techniques, comme la division des cercles qui permet d’envisager des résultats de qualité avec des instruments de rayon modéré. Il faut trois années à Jesse Ramsden (1735-1800) – l’un des grands fabricants des années 1760-1780 -, pour réaliser son premier exemplaire (entre 1784 et 1787). Le Britannique réussit un instrument remarquable dont la lunette montée sur un axe horizontal est munie d’un micromètre et d’un éclairage pour la nuit. Sur le cercle zénithal gradué en demi-degrés, on lit les déplacements angulaires de la lunette à trois secondes près.

 

 

Due à Jean-Marc Nattier (1685-1766), cette miniature (aquarelle sur ivoire, 8 X 7 centimètres) de l’astronome César-François Cassini (1714-1784) – dit Cassini III ou Cassini de Thury – date de 1750 environ. C’est en 1783, un an avant sa mort, qu’il propose à l’Académie des sciences et à la Royal Society de mesurer la différence de longitude entre le méridien de Paris et le méridien de Greenwich. (© Walters Art Museum)

 

 

Une fois ce théodolite mis au point, le gouvernement anglais demande la collaboration des commissaires français pour la jonction des triangles entre Douvres et Calais, durant l’été 1787. Celle-ci donne aussi l’occasion d’un premier test important, côté français. Dès septembre, les Académiciens des sciences Jean-Dominique II Cassini (1748-1845), Pierre-François Méchain (1744-1804) et Adrien-Marie Legendre (1752-1833) essaient ainsi le nouveau cercle astronomique de Borda exécuté par Étienne Lenoir (ne pas confondre avec le cercle à réflexion de Borda qui date de 1775 ; tous deux sont des cercles répétiteurs, mais seul le second est un instrument à réflexion : équipé de deux miroirs, à la manière d’un octant ou d’un sextant, il fait appel au principe de la double réflexion pour les visées astronomiques à la mer, les distances lunaires en priorité (grâce à sa capacité d’enregistrer de grandes valeurs angulaires) ou les simples hauteurs méridiennes ; utilisé verticalement ou horizontalement, il s’avère propice à une hydrographie rapide, d’où son autre appellation, bien ultérieure, de “ cercle hydrographique ”).

 

Décrit par Cassini, le cercle astronomique n’est “ autre chose qu’un cercle entier, d’un pied de diamètre [a posteriori : 324,84 millimètres...], par conséquent d’un volume très portatif, très commode, qui se place partout, s’établit sans embarras sur le plus petit appui, dans l’espace le plus étroit et qui, malgré sa petitesse, donne plus d’exactitude que l’on n’en pourrait attendre des grands quarts de cercle ”. Il est équipé de deux lunettes permettant de viser simultanément les deux points dont on prend la distance angulaire. Recourant comme le cercle à réflexion au principe de la répétition des mesures, il est particulièrement conçu pour l’astronomie (usage vertical) et les triangulations terrestres d’importance exigeant une excellente précision (usage horizontal). C’est le cas de la jonction entre Greenwich et Paris.

 

 

Le cercle astronomique (ici un modèle de 1815) est équipé de deux lunettes et de deux limbes se rapportant respectivement à l’une et à l’autre. Il permet de viser simultanément les deux points dont on prend la distance angulaire dans leur plan. S’utilisant verticalement ou horizontalement et recourant au principe de la répétition des mesures, il est particulièrement conçu pour l’astronomie et les triangulations terrestres d’importance, qui exigent une excellente précision, par séries d’observations croisées. Le diamètre de l’instrument présenté ici est de 27 centimètres. Grâce à ce faible encombrement, facilitant son transport, et grâce à sa facilité d’utilisation, le cercle astronomique fait des merveilles pour les visées astronomiques à terre, durant le voyage d’Entrecasteaux qui est la première expédition à l’employer. Immédiatement opérationnel, sans installation obligatoire d’un observatoire ni aucun réglage autre que sa mise dans le plan vertical, il fournit avec un petit nombre de visées (six suffisent généralement), une précision nettement supérieure à celle du meilleur quart de cercle, jusqu’à une seconde d’angle. (© Olivier Chapuis, À la mer comme au ciel, Presses de l’université de Paris-Sorbonne, 1999 / Musée national de la Marine)

 

 

La mission française emporte aussi un quart de cercle de deux pieds et demi de rayon. Celui-ci est employé simultanément par l’ingénieur hydrographe Méchain, mais toutes les mesures confirment la nette supériorité du cercle astronomique, pourtant un tout petit peu moins précis que le théodolite anglais mais présentant l’énorme avantage d’être trois fois moins encombrant.

 

Le progrès s’avère considérable pour la géodésie, comme le souligne Jean-Dominique II Cassini, dit Cassini IV (fils de Cassini III), dans son ouvrage intitulé Exposé des opérations faites en France en 1787, pour la jonction des observatoires de Paris et de Greenwich qu’il publiera en 1791 : “ [Au milieu du XVIIIe siècle] on évaluait à environ dix toises [19,49 mètres...] l’erreur que les mesures géodésiques pouvaient donner sur une distance de 60 lieues [266 700 mètres...] Cette erreur pourra être réduite à plus de moitié. ”

 

 

La chaîne de triangles fait sa jonction dans le détroit du Pas-de-Calais, ici entre Douvres (sommet à l’Ouest), Calais (au centre) et Dunkerque (sommet à l’Est). Comme le précise l’ouvrage de Jean-Dominique II Cassini dont est tirée cette planche, il s’agit de « huit triangles dont la chaîne forme la jonction de la tour de Dunkerque à celle du château de Douvres, qui est la plus septentrionale, et lie par conséquent à la méridienne de Paris les opérations faites en Angleterre, par le Major général Roy, en 1784, 1787 et 1788. » Les huit autres triangles concernent ces mesures britanniques dont on distingue la base, trait gras constituant le côté Sud-Ouest du triangle n° XVI (en haut à gauche). (© Collection Olivier Chapuis)

 

 

À l’automne 1787, la soudure des deux triangulations s’opère ainsi avec une précision inégalée jusque-là : “ Paris [...] se trouva [...] réunie au méridien de Greenwich par une chaîne continue de quarante-deux triangles, laquelle, prolongée jusqu’à une base anciennement mesurée au Nord de Dunkerque, donna sa longueur à un pied près [324,84 millimètres !], la même qui avait été déterminée précédemment par la chaîne des triangles de la méridienne de Paris, accord aussi surprenant que satisfaisant entre des opérations partant de deux points aussi éloignés que Londres et que Paris.

 

Les géodésiens établissent alors la différence de longitude entre les observatoires de Paris et de Greenwich. Côté français, la première hypothèse donne 2° 19’ 29″ 2 et la seconde 2° 20’ 9″ 4. Sur l’autre rive de la Manche, William Roy trouve 2° 19’ 42″. Ces résultats sont excellents puisque la valeur désormais admise est de 2° 20’ 14″ (à moins de 5 secondes d’angle du résultat le plus approchant à l’époque !)  Soit un écart en temps de 9 minutes et 21 secondes, lequel ne sera comblé qu’après plus d’un siècle, le 11 mars 1911. Un délai très politique.

 

O.C.

 

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Origines (1/2)

Par

 

Nos longitudes ne sont plus ce qu’elles étaient. Il y a cent ans, le 19 août 1913, la loi du 9 mars 1911 s’appliquait enfin aux cartes marines françaises. Celle-ci prévoyait l’adoption du méridien de Greenwich comme méridien origine. Non sans mal. Cela faisait près de trente ans que la France freinait des quatre points cardinaux pour se ranger à la décision prise en 1884, lors de la Conférence internationale de Washington.

 

Vingt-cinq pays avaient été convoqués à celle-ci par les États-Unis. En guise de méridien international, ils proposèrent celui traversant l’Observatoire de Greenwich, fondé en 1675 et inauguré en 1676 (on parle aussi de “ méridien zéro ” ou de “ méridien initial ” et de “ méridien international de référence ” ; les Anglo-saxons utilisent “ Prime meridian ” et “ International prime meridian ”). Appuyés par les Brésiliens, les Français tentèrent d’opposer le méridien des Açores, plus neutre d’un point de vue géostratégique. Il aurait été choisi de manière à ne traverser aucun continent, pays ou île.

 

 

Parmi les représentants des 25 pays de la Conférence du méridien international, à Washington en octobre 1884, le scientifique qui défend les intérêts de la France est l’astronome Pierre Jules César Janssen (1824-1907). Jules Janssen est alors directeur de l’Observatoire d’astronomie physique de Paris dont il a demandé la création sur le site du château de Meudon, en 1875, et dont l’inauguration date de 1879. Spécialiste du soleil, il fut l’un des deux découvreurs de l’hélium en 1868. La Grande-Bretagne et les États-Unis ont choisi pour leur part de confier la tête de leurs délégations (beaucoup plus nombreuses) à des officiers de Marine : tout un symbole ! L’emprise de l’Empire britannique et le gigantisme américain, symbolisé alors par ses chemins de fer transcontinentaux, emporteront la décision. La proposition de Greenwich étant intelligemment formulée par le représentant… américain. (© DR) 

 

 

Cela rappelait le méridien de Tordesillas qui avait partagé le monde le 7 juin 1494, entre Espagnols et Portugais, valant au Brésil d’être aujourd’hui le seul pays lusophone d’Amérique du Sud. C’était surtout une manière de souligner que si les méridiens origine avaient varié au cours de l’Histoire, ils avaient le plus souvent trouvé refuge au coeur de l’océan Atlantique, pour le monde occidental. À l’instar de celui de l’île de Fer (Hierro aux Canaries) dont Louis XIII avait officiellement consacré l’usage le 1er juillet 1634.

 

Car le méridien de Paris – dont l’Observatoire fut commencé en 1667 et achevé en 1683 -, fut utilisé tardivement pour la première fois : la Carte de France corrigée par ordre du Roi sur les observations de Messieurs de l’Académie des sciences due à Jean Picard et Philippe de La Hire, fut présentée à l’académie en février 1684 et publiée en 1693. Au XVIIIe siècle, le méridien de Paris s’imposait ainsi comme méridien zéro sur les cartes françaises.

 

Au siècle suivant, l’invention du télégraphe électrique et du chemin de fer d’une part (le train est moteur dans toute cette affaire, tant les horaires deviennent des casse-tête, non seulement à l’échelle continentale mais aussi à celle d’un pays comme la France), l’essor des messageries et du transport de passagers avec les paquebots à vapeur d’autre part, font que le problème de l’heure est désormais celui du méridien international (on parle aussi de “ méridien cosmopolite ” dans la presse des années 1840).

 

 

Première carte à utiliser le méridien de Paris comme méridien de référence, la Carte de France corrigée (1693) due aux astronomes de l’Académie des sciences, Jean Picard (1620-1682) et Philippe de La Hire (1640-1718), redessine les contours de la France (en rouge). Ceux-ci offrent alors une configuration d’ensemble beaucoup plus proche de la réalité que nous connaissons aujourd’hui à cette échelle (1 : 4 120 000, le format de la carte originale est 265 X 360 cm). La superficie du pays s’en trouve réduite par rapport aux tracés de Guillaume Sanson (1679, en noir). Cela ferait dire à Louis XIV, non sans ironie, que l’Académie des sciences lui coûte cher ! (© Olivier Chapuis, Cartes des côtes de France, Chasse-marée/Glénat, 2ème éd., 2009)

 

 

Les deux questions sont naturellement liées : la Terre tournant sur elle-même en 24 heures environ (cet “ environ ” est fondamental pour la pratique de la navigation astronomique : le “ temps vrai ” n’est pas le “ temps moyen ” et il doit être corrigé de “ l’équation du temps ” (voir ci-dessous)), ce mouvement s’effectue à raison de 15 degrés par heure : ainsi, 1 minute (d’angle) de longitude vaut 4 secondes de temps, 1 degré de longitude équivaut à 4 minutes de temps, 360 degrés de longitude valant 24 heures.

 

La Conférence du méridien international d’octobre 1884 ne se contente donc pas d’adopter Greenwich comme méridien origine international, à une écrasante majorité : 22 voix pour, 1 contre (Saint-Domingue) et 2 abstentions (France et Brésil). Elle décide également le comptage officiel des longitudes de 0° à 180° W ou E, du méridien zéro vers l’antiméridien et la ligne de changement de date définie en conséquence. Elle retient enfin les 24 fuseaux horaires (que l’on appelait aussi le “ jour universel ”).

 

La France est loin d’adhérer à cette division anglo-saxonne du globe qui entraîne moult tergiversations entre les savants et les parlementaires de ce côté-ci de la Manche. Comme partout sur la planète, les Français, notamment les paysans, continuent de vivre à l’heure du soleil, la véritable heure locale indiquée par les cadrans solaires. C’est ce que l’on appelle le temps solaire vrai, fourni par l’angle horaire du soleil en un lieu à un instant donné. Le mouvement de la Terre n’étant pas régulier, on a défini le temps solaire moyen qui est le temps solaire vrai débarrassé de ces irrégularités périodiques. La différence entre les deux est l’équation du temps.

 

Cependant, les gares sont les premières à afficher la même heure partout en France, bien avant l’adoption de la loi du 15 mars 1891. Celle-ci impose l’heure civile de Paris comme heure légale à l’ensemble du territoire de la métropole (et de l’Algérie). Par heure civile (“ temps civil ” ou “ jour civil ”), il faut entendre le temps moyen augmenté de douze heures, afin de faire débuter la journée à minuit (le temps moyen fait commencer le jour à midi, seul instant observable au soleil). Quant au temps moyen de Paris, il s’agit plus précisément du temps moyen du méridien de l’Observatoire de Paris, tel qu’il fut tracé le 21 juin 1667, au solstice d’été.

 

 

Bien avant la loi du 15 mars 1891, toutes les gares de France – comme ici celle de Nîmes desservant la Camargue -, sont à la même heure. La publication des horaires de chemin de fer est à ce prix, au risque de manquer son train ! (© DR)

 

 

Comment appliquer les décisions prises à Washington tandis que – loin de l’Entente cordiale qui ne sera signée qu’en 1904 -, l’ancestrale rivalité franco-britannique grimpe vers l’un de ces sommets qu’elle a si souvent atteints dans l’Histoire ? Même si l’affaire de Fachoda n’embrasera les esprits qu’après l’été, cette année 1898 débute ainsi par l’étude d’un projet de loi déposé le 8 mars précédent par le député Louis Boudenoot. Il prévoit que la nouvelle heure légale en France et en Algérie est l’heure du temps moyen de Paris “ retardée de 9 minutes [et] 21 secondes. ”

 

L’élu du Pas-de-Calais ne mentionne pas Greenwich… La perfidie n’est pas toujours du côté d’Albion ! Mais cela désigne rigoureusement l’écart en temps entre celui-ci et Paris (comme on le verra dans un prochain article, l’intervalle en longitude est de 2° 20’ 14″ entre les deux observatoires : les valeurs angulaires et temporelles correspondent donc bien, suivant les équivalences précitées).

 

Dans les faits, en retardant les horloges et montres françaises de 9 minutes et 21 secondes le 11 mars 1911 à 3h20, l’heure légale française (elle sera en vigueur jusqu’en 1978 ; ne pas confondre avec l’heure en usage qui peut être l’heure d’été ou l’heure d’hiver) devient identique au Temps universel (TU ; Universal time ou UT en anglais). Celui-ci est le temps civil du méridien origine international, autrement dit le temps moyen de Greenwich (Greenwich mean time ou GMT) augmenté de 12 heures (attention : TU et GMT ne sont pas synonymes contrairement à l’usage incorrect qui en a longtemps été fait : l’un est un temps civil, l’autre est un temps moyen ; GMT a prospéré en un temps où la Royal Navy régnait sur les mers du monde, Rule Britannia sic transit…).

 

 

 « Seul journal français reliant par ses fils spéciaux les quatre premières capitales du globe », Le Matin annonce, à la Une de son numéro du 11 mars 1911, le changement d’heure intervenu la nuit précédente. (© BNF)

 

 

Ce temps universel est la référence à laquelle se rapportent les temps locaux par des nombres entiers d’heures, via les fuseaux horaires. L’heure légale d’un état (ou “temps légal”) est ainsi le Temps universel, corrigé du nombre entier d’heures le plus proche de sa longitude moyenne (du moins en théorie car certains pays ne respectent pas ces nombres entiers et se décalent plus ou moins d’une demi-heure). Pour compléter cette question de vocabulaire (sans entrer ici dans les considérations du temps atomique dont il dépend), le Temps universel coordonné qui en découlera (TUC ; en anglais Coordinated Universal Time dont l’abréviation internationale est UTC) est aujourd’hui l’échelle de temps diffusée par les signaux horaires, que l’on obtient notamment avec la réception du système GPS.

 

Adoptée à la Chambre des députés le 24 février 1898, la loi Boudenoot rencontrera tant d’oppositions qu’elle n’aboutira au Sénat que le 9 mars… 1911 ! Comme je l’ai déjà précisé en tête de cet article, elle ne sera donc appliquée aux documents nautiques français que par la décision ministérielle du 19 août 1913. En pratique, ceux-ci ne seront rapportés au méridien origine international qu’à partir du 1er janvier 1914.

 

La France avait décidément beaucoup de peine à accepter la perte du leadership en cartographie marine qu’elle avait conquis à la fin du XVIIIe siècle. Mais il y avait aussi des raisons techniques. Cela impliquait une tache titanesque puisqu’il fallait corriger les cuivres de près de 3 000 cartes pour refaire tous les tirages (des centaines de milliers d’exemplaires) et tous les ouvrages tels que les Instructions nautiques et les Livres des feux, sans oublier les éphémérides du Bureau des longitudes (en l’occurrence la Connaissance des temps d’une part, éphémérides astronomiques, et les Éphémérides nautiques d’autre part qui paraissent depuis 1889) !

 

 

À partir du 19 août 1913, en prévision de l’entrée en vigueur du 1er janvier 1914, le Service hydrographique de la Marine doit corriger les graduations de longitude mesurées depuis le méridien de Paris par celles comptées depuis le méridien de Greenwich. Sont concernées près de 3 000 plaques de cuivre comme celle-ci ! J’ai remis à l’endroit cet extrait de la planche de Belle-Île pour le rendre lisible : afin de pouvoir « imprimer en positif », le cuivre est en réalité un négatif de la minute manuscrite. Cette entreprise est un travail de bénédictin pour les graveurs en taille douce qui sont de véritables artistes. Le graveur de la lettre, en charge des écritures, est particulièrement sollicité : c’est lui qui doit effacer les chiffres périmés et graver les nouveaux, d’une manière parfaite, pour que l’encre ne bave pas à l’impression. (© Olivier Chapuis, À la mer comme au ciel, Presses de l’université de Paris-Sorbonne, 1999)

 

 

Bien au-delà de la création, après la Première guerre mondiale, de l’Organisation hydrographique internationale, il faudra ainsi attendre l’extrême fin des années 1980 pour voir disparaître le méridien de Paris et les graduations s’y rapportant des toutes dernières cartes marines françaises qui le mentionnaient encore…

 

Cependant, après 1850, la puissance maritime de l’Empire britannique était sans commune mesure et la documentation de l’Amirauté inondait la planète dans des proportions très supérieures à celle du Service hydrographique de la Marine (futur SHOM). Cela justifiait amplement le choix de Greenwich dont la présence était largement majoritaire sur la documentation maritime du monde entier. On verra dans un prochain article comment avait été mesurée la différence de longitude entre celui-ci et Paris à la fin du siècle des Lumières. Une véritable quête des origines.

 

O.C.

 

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