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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