L’astrolabe

Dossier : Arts, Lettres et SciencesMagazine N°549 Novembre 1999Par : Raymond D’HOLLANDER (38)Rédacteur : Jean BOURGOIN (45)

L’astrolabe détient un record de longévité dans l’instrumentation astronomique (150 ans av. J.-C. – 1750). Sa version nautique, simplifiée, n’a guère duré plus de deux cent cinquante ans (1500-1760), mais elle a contribué de façon majeure aux grandes découvertes. L’ouvrage de Raymond D’Hollander traite, de façon magistrale et très complète, de l’astrolabe sous ses trois aspects : historique, scientifique et pratique. Il constitue probablement, à ce jour, la meilleure référence sur le sujet.

La théorie de l’astrolabe planisphérique, présentée de façon exhaustive et très pédagogique, constitue une partie importante de l’ouvrage. Elle renvoie aux éléments fondamentaux de cosmographie et particulièrement à la fonction essentielle de l’instrument de résoudre le “ triangle de position ” des marins, formé sur la sphère céleste par le pôle (Nord), le zénith de l’observateur et l’astre observé, quand certains des six éléments de ce triangle, angles et côtés, sont connus. Un inventaire original et complet des douze problèmes fondamentaux ainsi solubles est exposé. Il fait appel à un outillage mathématique simple relevant de la géométrie et de la trigonométrie, plane et sphérique (du niveau du baccalauréat de l’enseignement général et de l’enseignement technique).

L’astrolabe planisphérique est un instrument de calcul analogique, apportant des solutions graphiques par lecture et interpolation de réseaux de courbes croisées. Son principe repose sur les propriétés de la projection stéréographique : d’une part de la sphère céleste locale sur des “ tympans ” (correspondant chacun à une latitude donnée) et comportant deux séries de courbes (cercles d’égal azimut et cercles de hauteurs égales (ou almicantarats) ; et, d’autre part, de la sphère céleste étoilée, tournant autour de l’axe des pôles, appelée “ araignée ”, et comprenant le tracé de l’écliptique, avec les signes du zodiaque. La rotation de l’araignée par rapport au tympan (fixe) permet de résoudre tous les problèmes de l’astronomie de position, quand on connaît la latitude du lieu d’observation.

La recherche d’un astrolabe pouvant servir à toutes les latitudes, sans avoir à changer de tympans, a conduit à projeter la sphère céleste sur le plan contenant les solstices et l’axe du monde, appelé plan des colures.

Les astrolabes planisphériques permettent de résoudre graphiquement une foule de problèmes, tels que : la détermination, à une date donnée, de l’instant où le Soleil ou une étoile ont une hauteur donnée ou un azimut connu ; l’azimut du Soleil (ou d’une étoile) connaissant l’heure ou sa hauteur, etc. Mais ils répondent aussi à d’autres questions, qui ne sont pas purement astronomiques, par exemple : la détermination de l’ascendant d’un enfant, c’est-à-dire le degré de l’écliptique qui se lève à l’horizon au moment de sa naissance ; les heures des prières musulmanes ; la détermination de l’azimut de la Quiba, place centrale de La Mecque ; les heures des prières canoniques dans l’Occident chrétien ; les usages astrologiques, etc.

Pour tous ces problèmes, Raymond D’Hollander apporte les solutions graphiques, mais aussi les solutions calculées, ce qui lui permet de valider les précisions étonnantes (quelques dixièmes de millimètre dans le tracé des réseaux de courbes). Un chapitre spécifique (ch. XIII) est consacré à la réalisation d’un astrolabe moderne par le lecteur, exercice du plus grand intérêt pour se familiariser avec l’appareil et ses applications.

L’astrolabe planisphérique est un instrument de cabinet. Dans sa version courante, avec un jeu de tympans par latitude, il est impropre à son usage à bord d’une passerelle, mais il conserve toutes ses vertus concernant l’astronomie de position, chère au marin. Sa version marine, l’astrolabe nautique, permet de mesurer des hauteurs d’astres à la mer, principalement celles de la Polaire et du Soleil, et donc d’avoir accès à la latitude. Les corrections à apporter à la hauteur de la Polaire pour avoir celle du pôle (écart de près de 4 degrés au XVIe siècle) sont détaillées et d’une grande importance pour la détermination exacte de la latitude. Un développement substantiel concerne l’instrumentation antique et son usage du XVe au XVIIIe siècle.

D’autres chapitres traitent de diverses variantes d’astrolabe : l’astrolabe linéaire d’al-Tusi, les astrolabes à quadrants, les astrolabes de Rojas, de La Hire, d’Oughtred, l’horloge astrolabique.

L’astrolabe est un instrument prestigieux et précieux, qui attire les visiteurs des musées par sa présentation et son mystère. Son très ingénieux principe, basé sur la projection stéréographique, ouvre la voie à une approche originale de l’astronomie de position transposant la sphère en plan. La relative simplicité de sa conception mathématique cache la grande sophistication des innombrables applications auxquelles il se prête. Conduits par la main, selon une pédagogie très sûre et raffinée, les lecteurs de tous horizons, amateurs d’histoire des sciences et des arts, ingénieurs et même astronomes, découvriront avec enchantement l’ouvrage unique en son genre et passionnant de Raymond D’Hollander

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