astrolabe

Imaginez un disque métallique suspendu verticalement. Sur ce disque, une règle mobile munie de deux viseurs pivote jusqu'à pointer une étoile ou le Soleil. Son bord gradué donne alors la hauteur de l'astre au-dessus de l'horizon.

Ce geste résume l'astrolabe : transformer une visée dans le ciel en mesure d'angle. Combinée à la déclinaison connue de l'astre et à l'instant ou à une configuration d'observation appropriée, cette mesure permet de déterminer la latitude du lieu, mais pas sa longitude.

L'astrolabe est un instrument de mesure angulaire. Il comprend un disque circulaire en laiton ou en bronze, de 10 à 50 cm de diamètre, dont la circonférence est graduée en degrés. Une alidade, c'est-à-dire une règle de visée munie de deux repères, pivote autour du centre. Un anneau de suspension maintient l'ensemble vertical pendant l'observation.

L'observateur oriente l'alidade vers une étoile ou le Soleil, aligne les deux repères sur l'astre, puis lit sur le disque l'angle entre l'horizon et ce corps céleste. Cet angle est sa hauteur. Pour en déduire la latitude du lieu, il faut aussi connaître la déclinaison de l'astre et l'instant ou disposer d'une configuration d'observation appropriée, notamment au passage au méridien. L'instrument ne donne pas la longitude.

Le nom « astrolabe » vient de deux termes grecs signifiant « astre » et « prendre ». L'instrument est attribué à Hipparque au II^e siècle av. J.-C., puis étudié par Ptolémée quelque trois siècles plus tard. Les astrologues musulmans l'utilisent à partir du X^e siècle. Dès 1485, les Portugais l'adaptent à la navigation maritime et élaborent des tables, les regimientos, qui fournissent notamment la déclinaison du Soleil utile au calcul de la latitude. Cette donnée astronomique est distincte de la déclinaison magnétique. La longitude n'est résolue qu'avec le chronomètre de marine, dans la seconde moitié du XVIII^e siècle.

Une personne veut mesurer la hauteur d'une étoile. Elle dispose d'un astrolabe dont le bord est gradué en degrés, d'un anneau de suspension et d'une alidade portant deux viseurs. L'étoile et l'horizon sont les deux directions qui déterminent l'angle recherché.

1. Elle tient l'instrument par son anneau afin que le disque reste vertical.

2. Elle fait pivoter l'alidade vers l'étoile observée.

3. Elle ajuste la position jusqu'à aligner les deux repères de visée sur l'étoile.

4. Elle lit sur la circonférence graduée l'angle de hauteur, exprimé en degrés. Cette lecture est le résultat de la mesure.

Pour contrôler le geste, elle recommence la visée en vérifiant deux points observables : le disque est toujours vertical et les deux repères restent alignés sur la même étoile. Une nouvelle lecture compatible avec la précision de l'instrument confirme la mesure.

Pour obtenir la latitude d'un lieu, l'observateur suspend l'astrolabe, vise un astre dont la déclinaison est connue et lit sa hauteur sur le bord gradué. Il faut aussi connaître l'instant ou choisir une configuration d'observation appropriée, typiquement le passage de l'astre au méridien. Si l'information recherchée est la longitude, il faut employer une autre solution : le chronomètre de marine répondra plus tard à ce besoin.

En navigation maritime, les Portugais adaptent l'instrument dès 1485. Ils élaborent aussi des tables appelées regimientos, qui fournissent notamment la déclinaison du Soleil utile au calcul de la latitude : l'instrument fournit la visée angulaire, tandis que les tables apportent cette donnée astronomique, distincte de la déclinaison magnétique.

Dans l'histoire de l'astronomie, l'astrolabe matérialise un angle céleste sur un disque gradué. Les astrologues musulmans l'utilisent à partir du X^e siècle, après les travaux attribués à Hipparque puis l'étude de Ptolémée.

Astrolabe et chronomètre de marine. Le critère qui les sépare est la coordonnée recherchée. L'astrolabe mesure la hauteur d'un astre ; avec la déclinaison connue de cet astre et l'instant ou une configuration d'observation appropriée, cette hauteur permet de déterminer la latitude, pas la longitude. La question de la longitude est résolue avec le chronomètre de marine dans la seconde moitié du XVIII^e siècle.

Prendre la hauteur pour une longitude. La graduation livre un angle entre l'horizon et l'astre observé. Si l'on en déduit que l'astrolabe indique aussi la longitude, on dépasse ce que mesure l'instrument. Il faut réserver cette autre coordonnée au dispositif approprié, le chronomètre de marine.

Lire avant d'avoir achevé la visée. Une alidade simplement tournée vers le ciel ne suffit pas. Si les deux repères ne sont pas alignés sur la même étoile ou sur le Soleil observé, la lecture ne correspond pas à la procédure décrite. Il faut reprendre l'alignement, puis lire la graduation.

Déduire la précision du diamètre. La source décrit des disques de 10 à 50 cm de diamètre, mais elle ne donne aucune relation entre cette taille et l'incertitude de mesure. Ces deux valeurs bornent les dimensions mentionnées ; elles ne permettent pas, seules, d'annoncer une précision.

L'article L'astrolabe planisphérique prolonge la lecture en abordant une forme précise de l'instrument et son cadre mathématique.