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Astro Blog
Astronomie
et
Navigation (also in English)
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«Astronomie
et
Navigation » |
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Pour les
êtres humains sur Terre, l'une des meilleures vues que l'on puisse
avoir de la voûte céleste avec ses myriades d'étoiles est celle
d'endroits très spécifiques, loin des lumières artificielles et libres
de tout obstacle, comme sur l'immense surface des océans ou dans les
vastes déserts. Dans de tels endroits, l'absence de tout repère naturel
significatif offre une vue dégagée mais oblige également à trouver un
moyen spécifique de déterminer sa position et sa direction.
Probablement depuis l'aube de l'humanité, les étoiles ont été utilisées
à cette fin. L'astronomie et la navigation sont donc liées ensemble,
profondément dans l'histoire humaine.
Dans la
culture européenne, un célèbre récit de la navigation par les étoiles
est fourni par l'Odyssée, le poème évocateur attribué à Homère vers le
VIIIème siècle avant notre ère, décrivant le voyage d'Odysseus
(Ulysse), guidé par la déesse Calypso:
« Il [Odysseus] s'assit et guida son
radeau habilement avec l'aviron de direction, et le sommeil ne tomba
pas sur ses paupières, alors qu'il regardait les Pléiades, le Bouvier
qui se couche tard et la Grande Ourse, que les hommes appellent
aussi le Chariot […]. Pour cette constellation, Calypso, la belle
déesse, lui avait demandé de la garder à main gauche alors qu'il
naviguait sur la mer ».
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| Boussole polynésienne: boussole stellaire,
marquée des noms d'étoiles en langue micronésienne satawalese (le nord
est en haut, l'est à droite) |
En fait,
une navigation relativement précise est possible sans aucun instrument
par la seule observation des étoiles. Des expéditions modernes ont
parcouru les 2500 milles de navigation de Tahiti à Hawaï en un mois
environ, sans aucun instrument, à l'aide d'un simple canoë polynésien à
double coque de 19 m équipé de voiles, illustrant la façon dont les
différentes îles du Pacifique ont été colonisées à partir de 3000 ans
environ.
La technique est appelée «descendre à la latitude», c’est-à-dire, dans
ce cas, naviguer approximativement vers le nord jusqu’à ce qu’une
latitude précise soit atteinte, puis se diriger vers l’ouest en gardant
la même latitude. La latitude peut être estimée assez précisément par
l'élévation au-dessus de l'horizon d'une étoile ou d'une constellation
donnée, telle que la Croix du Sud, constellation très distinctive.
Comme
une étoile donnée s'élève ou se couche toujours au-dessus de l'horizon
à un même azimut fixe, les étoiles forment donc une boussole naturelle
(image1). Les Arabes et les navigateurs chinois ont utilisé cette
«boussole des étoiles» à travers tout l'océan Indien. Proche de
l'équateur, les directions de lever ou coucher des étoiles ne changent
que lentement avec la latitude et peuvent donc être utilisées pour la
navigation à long terme. Cette «astronavigation» doit bien sûr
être complétée par des observations du Soleil pendant la journée et
aussi par la capacité de garder le cap par rapport aux vagues et de
localiser la terre par les observations des nuages et l'observation des
oiseaux.
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| Boussole d'étoiles arabe: la rose des
vents sidérale ou compas stellaire est composée de 17 étoiles
différentes (Nord, Sud et 15 étoiles intermédiaires) |
Pour une
telle navigation, la configuration du ciel et les identifications des
étoiles doivent être parfaitement mémorisées et c’est cela qui a
probablement conduit à l’élaboration des premières cartes stellaires.
La plus ancienne carte complète du ciel connue a été trouvée dans le
désert de Gobi [SSFI16] incorporant les constellations chinoises
traditionnelles. Pendant l'expansion islamique, des astronomes
persan-arabes tels qu'Al-Sufi (903-983 CE), ont également conçu des
catalogues détaillés des constellations (SSFI17] qui étaient la base
des instruments de navigation.
La navigation par l’observation à l'oeil est cependant limitée en
précision et des instruments plus spécifiques ont été rapidement
introduits avec l'augmentation des échanges maritimes. En tout lieu,
une latitude précise peut être estimée par la seule mesure de
l'altitude au-dessus de l'horizon du pôle Nord géographique,
aujourd’hui à proximité immédiate de l'étoile Polaris. Pour cette
mesure, les navigateurs arabes utilisaient d'abord différents types de
quadrants, essentiellement des quarts de cercle gradués avec un fil à
plomb attaché au centre. Avec un bord aligné vers l’étoile Polaris, le
fil à plomb vertical marque alors l'angle d'élévation de l’étoile au
dessus de l’horizon, mesure de la latitude lue directement sur
une échelle graduée.
Contrairement à ce qui est souvent dit, l’astrolabe complexe [SSFI18] n’était pas directement utilisé pour la navigation mais il a été adapté dans une version simplifiée, dit l’astrolabe de marine. L'un des spécimens les plus précieux, un disque en bronze de 17,5 cm de diamètre finement gradué, a été découvert en 2014, lors de fouilles dans l'épave d'Esmeralda, un navire portugais de la flotte Vasco da Gama, qui a coulé en 1503, au large des côtes d'Oman [image].
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| Astrolabe de marine (1588): astrolabe de
marnine ou astrolabe de mer typiquement utilisé à bord des navires. Le
disque en laiton, qui doit être utilisé strictement verticalement, est
évidé pour réduire la pression du vent en mer. Une règle pivotante ou
alidade, équipée de deux viseurs, est utilisée pour mesurer les
élévations des étoiles. Ce spécimen a été retrouvé en 1845 au large de
l'Irlande, dans les épaves de navires espagnols de la Grande Armada,
coulés en 1588. |
La
boussole magnétique inventée en Chine a également été utilisée
en complément, pour fournir des directions de direction lorsqu'aucune
étoile n'était visible, en Chine, à partir d'environ 1100 CE, comme en
témoigne différents textes historiques.
Avec une erreur de latitude d'environ un degré, ce qui se traduit par
une incertitude en distance de 111 km, les premiers instruments
astronomiques avaient cependant une précision limitée. Les Européens
ont amélioré la technique de l'astronavigation avec l'utilisation du
sextant, instrument plus élaboré, capable de mesurer des
distances angulaires avec une précision jusqu'au centième de degré.
Enfin, à partir de 1773, la conception de chronomètres de marine
très stables a permis de résoudre le problème très ancien de la mesure
de longitude, autorisant une localisation précise dans la direction
Est-Ouest également.
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Boussole magnétique chinoise: réplication
d'une boussole magnétique de la dynastie Han (206BCE -220CE). Connu
sous le nom de «si nan»,
l'indicateur du sud, il se compose d'une cuillère en pierre de taille
(ou fer magnétisé) avec sa poignée pointant vers le sud, posée sur une
plaque carrée avec des symboles géographiques et géomantiques. Un tel
dispositif magnétique a ensuite été adapté pour la navigation en
utilisant une aiguille magnétisée suspendue par une fibre de soie ou
flottant sur un bol d'eau. |
Lire l'article en anglais dans Astronomy and Navigation (PDF)
"SILK ROADS
: Peoples, Cultures, Landscapes", p. 402-407
Edited by Susan Whitfied, Ed. Thames & Hudson (2019)