Skip to Content

Monthly Archives: septembre 2013

Elle ne perd pas le Nord (2/3)

Par

Alors, me direz vous, qu’a donc inventé Flinders ? Il est l’un des premiers à établir des tables ou des courbes de déviation et à envisager la compensation du compas. Cette opération – appelée ainsi parce qu’elle compense les effets magnétiques du bord par l’adjonction d’aimants -, donne une intensité constante et la plus élevée possible à la force directrice vers le Nord, en diminuant au maximum les champs magnétiques perturbateurs dus aux masses ferreuses du navire. Dans la marine en bois, ce furent d’abord les canons.

 

 

Tout autour de l’Australie, Matthew Flinders va à terre pour ses levés cartographiques. Comme à bord de son navire, il constate des différences importantes sur les relèvements au compas, suivant l’orientation de celui-ci par rapport aux points cardinaux, d’une part, et selon la présence de masses rocheuses contenant plus ou moins de fer, d’autre part. Ici, une View of Malay Road from Pobassoo’s Island peinte par William Westall (1781-1850), en 1803 dans le golfe de Carpentarie au Nord-Est de la Nouvelle-Hollande, face à l’archipel des English Company’s Islands. L’aquarelle sera ensuite gravée par Samuel Middiman pour la publication de Voyage to Terra Australis. C’est la version présentée ici. (© National Library of Australia)

 

 

Ceux qui naviguent le savent bien, la compensation permet de réduire la déviation à des valeurs négligeables. Néanmoins, que le compas ait été compensé ou non, celle-ci est figurée sous la forme d’une “ courbe de déviation ”, axée sur le 0° magnétique. Lorsqu’elle est à sa droite, la déviation est Est ou positive. Lorsqu’elle est à gauche, la déviation est Ouest ou négative. L’ensemble des opérations pour établir la courbe de déviation s’appelle la régulation du compas.

 

Paradoxalement, c’est parce que le compas de relèvement reste l’outil de prédilection du Flinders cartographe – pourtant totalement dépassé en hydrographie du point de vue de l’instrument comme de la méthode depuis la fin du XVIIIe siècle -, qu’il constate les incohérences dans les constructions de ses cartes et peut réfléchir à des solutions concrètes. Compte tenu de sa captivité, la compilation des tables de déclinaison et de déviation notées à bord de l’Investigator n’intervient qu’au début de 1812.

 

 

De nos jours, les compas de relèvement (comme ce modèle Plastimo) sont légers, portatifs, stables et faciles à lire. Ils sont également assez bien isolés des masses magnétiques. Un tel compas ne subit donc pas de déviation, à condition de l’employer suffisamment loin de toute perturbation potentielle lors d’une visée. Il suffit donc de corriger le relèvement compas (Zc) de la seule déclinaison magnétique (D) pour obtenir le relèvement vrai (Zv), suivant la formule : Zv = Zc + D. La déclinaison est positive quand elle est Est et négative lorsqu’elle est Ouest. (© Olivier Chapuis)

 

 

En avril de la même année, Flinders propose à l’Amirauté de mener des essais afin d’établir des lois par l’expérimentation. Thomas Hurd (1757-1823) – hydrographe de l’Amirauté (depuis 1808 où il a succédé à Dalrymple, il le sera jusqu’en 1823) -, y voit aussitôt l’une des découvertes les plus fondamentales en matière de navigation. La Navy met plusieurs bâtiments sur le coup, profitant d’un court répit dans la guerre contre Napoléon, avant la campagne de Russie. Les expériences se prolongent jusqu’à fin mai, d’abord à Sheerness puis à Portsmouth. Flinders rédige ensuite son rapport à l’Amirauté qui donnera lieu à de multiples publications.

 

S’il n’y recommande pas directement leur usage qu’il n’a semble-t-il pas testé personnellement, il envisage bien dans le second appendice de son Voyage to Terra Australis (disponible en ligne ici et ) que des barres de fer doux soient adoptées à bord, en guise d’aimants. Leur aimantation dans le champ magnétique terrestre compense ainsi celles des masses ferrugineuses du bord. Ces aimants sont depuis appelés des flinders (Flinders bar en anglais ou barre de Flinders voire barreau de Flinders) et ils sont placés sur le devant de l’habitacle du compas.

 

 

Ce compas de route destiné de nos jours aux bâtiments de commerce ou de guerre, montre certains des accessoires de compensation. Les deux boules noires sont des sphères de fer doux alignées symétriquement par rapport au centre de la rose du compas, chacune glissant sur la potence horizontale qui les accueille et l’ensemble étant orientable par rapport à la ligne de foi du navire. Le barreau de Flinders est parfaitement identifiable sur la vue de profil de la colonne (image de droite) : c’est le cylindre vertical à gauche (c’est-à-dire sur l’avant de l’habitacle et de la cuvette) qui contient des petits cylindres de fer doux empilés. Les autres aimants correcteurs sont à l’intérieur de l’habitacle (en l’occurrence, du pied du compas) et ils ne sont pas visibles ici. (© Unilux Geomar SA)

 

 

Son antériorité est reconnue en France, dans un rapport confidentiel au ministre de la Marine, le 6 octobre 1817, par François-Étienne de Rosily (1748-1832), directeur du Dépôt général de la Marine (appellation au XIXe siècle du Dépôt des cartes et plans de la Marine, c’est-à-dire du SHOM) : “ Le capitaine Flinders est le premier qui ait remarqué qu’une même aiguille ne conservait pas toujours la même direction quand elle était placée dans différentes parties du vaisseau. Il s’est aperçu que cette direction était sujette à changer lorsqu’un vaisseau change de route de plusieurs aires de vent.

 

L’explication de ce phénomène a été donnée. [...]. Chaque masse de fer particulière, capable d’exercer une action sur l’aiguille, peut être considérée comme une force qui agit sur elle avec une certaine énergie pour la déranger de sa direction. D’où il suit que les efforts réunis de toutes les masses de fer peuvent être représentés par une seule force qui n’agit plus que dans une seule direction, et tend à écarter l’aiguille de la direction qu’elle aurait du prendre.

 

 

Sur un voilier non métallique, la compensation du compas de route est beaucoup plus simple que sur un grand navire en acier (dans le cas présent d’un Contest 130 de Plastimo, elle se limite à un tiroir d’aimants dont les pôles sont réglables par des vis). Même le barreau de Flinders est souvent supprimé, en tout cas pour un bateau de plaisance n’effectuant pas une navigation au long cours, telle qu’un tour du monde, où il va subir un changement important de latitude magnétique. Cependant, cela ne dispense nullement de la régulation du compas, c’est-à-dire de l’établissement de sa courbe de déviation. (© Olivier Chapuis)

 

 

On conçoit que pour peu qu’une boussole soit déplacée, [...] la direction de l’aiguille sera donc différemment altérée. [...] Comme il est impossible de penser à supprimer l’usage du fer à bord des vaisseaux, je ne vois pas de moyen mécanique de remédier [à ces] inconvénients. ” Rosily n’a donc pas lu avec assez d’attention Voyage to Terra Australis, pourtant paru trois ans plus tôt. Son aveu témoigne du retard de la France sur la Grande-Bretagne en la matière.

 

Lorsqu’on parle de “ fer doux ” en matière d’aimant, c’est d’un point de vue magnétique et non mécanique. Les fers doux sont chimiquement purs, ils ne contiennent pas de carbone. Ils s’aimantent bien dans le champ magnétique terrestre qui est faible mais cessent de le faire quand le champ magnétique n’agit plus. A contrario, les “ fers durs ” contiennent du carbone. Tel est le cas de la fonte ou de l’acier. Ils s’aimantent mal dans un champ magnétique faible mais leur aimantation continue lorsque le champ magnétique n’induit plus.

 

 

Peint en 1838 et intitulé The fighting Temeraire tugged to her last berth to be broken up, ce tableau fameux (huile sur toile, 91 X 122 centimètres) de Joseph Mallord William Turner (1775-1851) est un magnifique symbole. Celui du passage de relais entre la marine en bois et la marine en acier, entre la marine à voile et la marine à vapeur, entre le vaisseau remorqué (un ancien de Trafalgar) qui part à la retraite et le fringant remorqueur qui le tire vers la casse. Omniprésent, à partir des années 1830-1840, dans les nouvelles coques en acier et dans les machines à vapeur qu’on installe dans leurs entrailles, le fer rend obligatoire la compensation des compas, tandis que se développe la navigation orthodromique. (© National Gallery, Londres)

 

 

De tous les aimants en fer doux qui s’y sont ajoutés depuis pour compenser un compas magnétique, “ le Flinders ” est bien le plus ancien et il consacre Matthew en la matière. Cependant, la théorie de la compensation occupera tout le XIXe siècle, d’autant plus qu’il marquera le passage de la marine en bois à la marine en fer et de la voile à la vapeur
O.C.

Pour commenter un billet, lorsque vous êtes dans le défilement du blog, cliquez sur Commentaires en bas à droite de l’article concerné. Dans la lecture d’un billet en particulier, utilisez directement l’espace Commentaires au bas de celui-ci. Les commentaires sont librement ouverts à tous.

Pour rechercher des mots dans ce blog, utilisez la commande Recherche en haut à droite de l’écran. Ce moteur de recherche est indépendant de celui du site www.voilesetvoiliers.com.

Elle ne perd pas le Nord (1/3)

Par

 

Déboussolé. Passée dans le langage courant, l’expression dit beaucoup sur l’instrument qui nous permet de garder le cap. Le compas est au coeur d’un bien intéressant livre illustré de Pierre Juhel. Intitulé Histoire de la boussole et sous-titré L’aventure de l’aiguille aimantée, il vient de paraître aux éditions Quae (245 X 215 millimètres, 144 pages, 28 euros). Il traite de la question du magnétisme des origines à nos jours. C’est l’occasion pour moi de développer un aspect du problème, évoqué brièvement dans l’ouvrage.

 

 

Le beau livre de Pierre Juhel traite à la fois de l’histoire des sciences et des techniques et de celle de la navigation. Compte tenu du nombre élevé de noms propres évoqués, il aurait mérité un index. Puisque j’en suis aux (petits) regrets, il est également dommage qu’il ne propose qu’une seule véritable illustration du compas de marine. (© Éditions Quae)

 

 

Jusqu’au milieu du XIXe siècle, la distinction claire entre déclinaison magnétique et déviation n’est pas toujours bien exploitée. Mais par rapport au siècle précédent, cette dernière est de plus en plus prise en compte et de mieux en mieux cernée. On le doit essentiellement aux travaux du Britannique Matthew Flinders (1774-1814, et non 1760 comme l’écrit Juhel), remarquable premier circumnavigateur de l’Australie (du 6 décembre 1801 au 9 mai 1803, en incluant le temps des levés cartographiques).

 

Le 5 mars 1804, alors qu’il est détenu par les Français à l’île de France (actuelle Maurice) – une situation lamentable qui durera 6 ans et demi (du 16 décembre 1803 au 13 juin 1810) ! -, le grand marin expose sa découverte dans une lettre à Sir Joseph Banks (1743-1820). Le naturaliste du premier tour du monde de James Cook est alors la personnalité incontournable et très politique de la science anglaise.

 

Ce courrier sera lu à la Royal Society un an plus tard, le 28 mars 1805. Puis il sera publié à Londres, sous le titre Concerning the differences in the magnetic needle, on board the Investigator, arising from an alteration in the direction of the ship’s head dans le volume 95 des Philosophical Transactions de la société savante. On peut en lire la version originale ici.

 

De quoi s’agit-il ? Lors de son périple austral autour de ce qui est encore la Nouvelle-Hollande, l’officier de la Royal Navy constate des différences considérables sur les compas, suivant les caps suivis par son bateau, l’Investigator. Conjointement, il remarque que ces écarts sont plus ou moins importants selon les lieux, sur la côte de l’île continent – notamment en fonction de la latitude magnétique mais aussi de la proximité de certaines roches lors des observations faites à terre -, et que la répartition des masses métalliques du bord joue également un grand rôle.

 

 

Gravé en 1814 pour The Naval Chronicle, année de la mort prématurée de l’explorateur, ce portrait de Matthew Flinders est inspiré d’une miniature peinte avant 1801, au temps de sa splendeur et de la préparation de sa navigation autour de l’Australie. (© DR)

 

 

Depuis la fin du XVIIe siècle, les travaux sur le magnétisme terrestre s’accompagnaient de recherches instrumentales pour améliorer les boussoles, qu’il s’agisse du compas de route, permettant de lire le cap du navire, ou du compas de variation, ancêtre du compas de relèvement, servant à relever les amers, à mesurer la dérive et à contrôler les compas de route (à condition de ne pas les approcher trop près…).

 

Ces deux instruments restaient cependant de bien mauvaise qualité, la division des roses étant encore imparfaite (en particulier sur les compas de variation) et surtout, le cuivre employé dans la fabrication étant pollué par des masses ferrugineuses. La Grande-Bretagne maîtrisait mieux ce processus, dans des ateliers sous l’autorité de la Royal Navy pour les compas destinés aux bâtiments de l’État. La France tentera de l’imiter à la veille de la Révolution.

 

L’installation des compas à bord des navires posait également de sérieux problèmes, notamment pour l’alignement de leur ligne de foi sur celle du bateau (axe de celui-ci) mais aussi parce que le compas était très fortement perturbé par les mouvements dus aux vagues et à la gîte, malgré le montage à la cardan (l’invention date du XVIe siècle : une triple boîte assure la liberté de mouvement dans les deux axes). Surtout, on continuait de placer deux boussoles dans le même habitacle. Une habitude pratique pour l’homme de barre, qui avait toujours un compas sous les yeux, quelle que soit sa position, mais qui était régulièrement dénoncée par des officiers savants.

 

Dans son mémoire de 1804, Matthew Flinders n’affirme pas encore mais pressent bien qu’il y a combinaison entre les influences des caps ou des relèvements, des masses métalliques et des lieux. Sa prudence l’honore. Car chez beaucoup, la confusion perdure au tout début du XIXe siècle entre les effets de la déclinaison magnétique et ceux de la déviation. Tandis que sont parfaitement distingués les deux angles repérant le vecteur qui représente la position du champ magnétique terrestre en un lieu donné.

 

Ce champ magnétique est perceptible grâce à une aiguille aimantée suspendue par son centre de gravité. La déclinaison magnétique (connue des Chinois et redécouverte en occident par Christophe Colomb et ses contemporains, nous dit Juhel), est l’angle entre le plan méridien magnétique et le plan méridien géographique (on verra dans un prochain article comment on la mesurait).

 

 

Suspendu à la cardan, ce compas de variation (ancêtre de notre compas de relèvement) a été fabriqué vers 1725 environ. Notez la fleur de lys symbolisant le Nord et le dispositif de visée à alidade. À cette époque, ce type de compas reste largement soumis à la déviation mais la plupart des navigateurs n’en ont pas plus conscience que pour le compas de route. (© Olivier Chapuis, À la mer comme au ciel, Presses de l’université de Paris-Sorbonne, 1999 / Musée national de la Marine)

 

 

L’inclinaison magnétique est l’angle entre le vecteur figurant le champ magnétique en un point donné et sa composante horizontale (elle est relevée avec une boussole d’inclinaison, la première mesure de ce type ayant été effectuée à Londres, en 1576, précise Pierre Juhel). Par analogie, on parle de latitude magnétique pour l’inclinaison (lorsque Flinders constate que la déviation de son compas évolue en fonction de la latitude magnétique, c’est donc dépendant de l’inclinaison).

 

Pour les lecteurs non navigateurs, je rappelle que la somme de la déclinaison magnétique (D) et de la déviation du compas (d) est égale à la variation (W = D + d) (ne pas confondre avec la variation annuelle, voir ci-dessous ; pour compliquer le tout, le mot “ variation ” est majoritairement utilisé par les navigateurs français à la place de “ déclinaison ” jusque vers 1768-1773).

 

La variation est positive quand elle est Est et négative lorsqu’elle est Ouest. Mesuré sur la carte, le cap vrai (Cv) doit être corrigé de la variation pour être transformé en cap compas (Cc) à lire sur le compas de route (selon la formule Cc = Cv – W, et inversement du cap compas vers le cap vrai). Autrement dit, lorsqu’elle est Ouest, la variation se retranche du cap compas pour obtenir le cap vrai. Lorsqu’elle est Est, elle s’ajoute au cap compas pour obtenir le cap vrai.

 

La déclinaison magnétique évolue dans l’espace et le temps avec le champ magnétique terrestre. Pour l’espace, on le visualise depuis les travaux de l’astronome britannique Edmund Halley (1656-1742), le premier à tracer les isogones du magnétisme terrestre sur une carte, en 1701, après avoir cartographié les alizés en 1686.

 

 

Publiée en 1701, cette carte d’Edmund Halley s’intitule A new and correct chart showing the variations of the compass in the Western and Southern Oceans as observed in the year 1700 (1 : 40 000 000 environ, format de l’original 48 X 57 cm), traduite en français sous le titre Carte des variations de l’aiguille dans l’océan Occidental & Méridional, c’est-à-dire l’océan Atlantique Nord et l’océan Atlantique Sud. Les lignes d’égale déclinaison magnétique, ou isogones, résultent de deux campagnes de mesures menées par Halley lui-même sur le Paramore. Pour beaucoup de savants et de marins du XVIIIe siècle, elles ont longtemps donné l’espoir d’une solution magnétique pour le problème de la longitude à la mer. (© Collection Olivier Chapuis)

 

 

Pour l’évolution dans le temps en un même lieu, Pierre Juhel nous indique que la découverte en incombe au mathématicien anglais Henry Gellibrand (1597-1637), dès 1634. C’est ce qu’on appelle aujourd’hui le changement annuel ou variation annuelle (Fleurieu – à la fois génial et visionnaire – est celui qui a imposé, dès 1773, la terminologie “ déclinaison magnétique/variation ” chez les marins français, en s’inspirant des physiciens).

 

Mais revenons à la déviation. Elle résulte donc de l’influence des masses magnétiques du bord, de plus en plus nombreuses (les canons par exemple). Le constat est ancien comme le souligne Juhel. Dès 1661, Guillaume Denys (1624-1689) note dans son Traité de la variation de l’aiguille aimantée que deux boussoles placées en des endroits différents du navire ne donnent pas le même cap.

 

D’autres l’auraient vu beaucoup plus tôt. Le navigateur portugais João de Castro (1500-1548) – vraisemblablement inspiré par le grand mathématicien et cosmographe Pedro Nuñes (1502-1574), inventeur de la loxodromie -, aurait ainsi mesuré la déclinaison magnétique et observé la déviation dès 1538. Pierre Juhel n’en parle pas. Il est vrai que cet aspect de la déviation due aux masses magnétiques du bord sera plus largement connu au XVIIe siècle.

 

La déviation évolue donc également en fonction du cap (ou suivant le relèvement pour une époque où les compas de relèvement y sont encore largement soumis). Là non plus, l’hydrographe Flinders n’est pas découvreur du phénomène. William Wales (1734-1798), l’astronome du deuxième voyage de James Cook l’a noté avant lui. Flinders n’est décidément le premier en rien. Mais certainement pas au point d’en perdre le Nord…

 

O.C.

 

PS. Le 16 septembre 1943 naissait à Clamecy dans la Nièvre, Alain Colas, disparu le 16 novembre 1978 à bord de Manureva dans la Route du Rhum, après onze années d’une carrière aussi fulgurante que précurseur pour l’époque, qu’il avait débutée aux côtés d’Éric Tabarly. Il aurait eu soixante-dix ans le 16 septembre 2013.

 

 

Paru en 1972 (réédité en 1995 avec une excellente préface d’Éric Vibart), ce premier livre raconte l’ascension vertigineuse d’un jeune homme pressé. On y découvre ses débuts australiens avec Tabarly, jusqu’à sa victoire dans l’OSTAR 1972, en passant par un formidable retour avec Pen Duick IV de Tahiti en France, via l’océan Indien. Colas le littéraire y insuffle une énergie digne d’une épopée, au lyrisme un peu lourd qui en agaça plus d’un mais qui en transporta beaucoup, notamment le jeune lecteur que je fus. Ah, la traversée de la mythique mer d’Arafura avec Téura ! Un an après cet ouvrage, venait son chef-d’oeuvre maritime, le premier tour du monde en solitaire sur un multicoque de course moderne (1973), certes avec une escale à Sydney mais sur un parcours pour lequel la libellule en aluminium, rebaptisée Manureva, n’avait pas été conçue. Au grand dam d’une partie du sérail, le Morvandeau ouvrait la voie au sponsoring moderne dans la course au large. L’opposition médiatisée avec Tabarly, surtout durant l’OSTAR 1976 que Colas – diminué par sa blessure à la cheville, suite à un terrible accident de mouillage, disputera sur le monocoque géant Club Méditerranée dans un climat délétère -, devait éclipser pour partie cette révolution, dans tous les sens du terme. Deux ans et demi plus tard, Manureva ne répondait plus. Disparu dans l’azur, Alain Colas avait 35 ans. Comme Mermoz. (© Arthaud)

 

 

Pour commenter un billet, lorsque vous êtes dans le défilement du blog, cliquez sur Commentaires en bas à droite de l’article concerné. Dans la lecture d’un billet en particulier, utilisez directement l’espace Commentaires au bas de celui-ci. Les commentaires sont librement ouverts à tous.

Pour rechercher des mots dans ce blog, utilisez la commande Recherche en haut à droite de l’écran. Ce moteur de recherche est indépendant de celui du site www.voilesetvoiliers.com.