octant

Sur le pont d’un navire, on tient l’octant verticalement et l’on vise à la fois l’horizon et un astre. Deux miroirs amènent les deux directions dans le même champ de vision. Quand les images coïncident, la graduation donne la hauteur de l’astre au-dessus de l’horizon.

Le bâti ne couvre que 45°, soit un huitième de cercle. La double réflexion double cependant l’angle mécanique parcouru sur l’arc : l’instrument peut donc mesurer une hauteur allant jusqu’à 90°. Cette mesure astronomique servait à déterminer la latitude du navire.

L’octant, aussi appelé quadrant réfléchissant, est un ancien instrument de navigation astronomique. Son bâti est un secteur de 45°, c’est-à-dire un huitième de cercle, origine du nom latin octans. Il se tient verticalement. Deux miroirs permettent d’observer simultanément une direction de référence, l’horizon, et celle d’un astre. La mesure obtenue est la hauteur angulaire de l’astre au-dessus de l’horizon ; elle contribuait à déterminer la latitude du navire.

La double réflexion explique l’étendue de mesure. Si l’angle parcouru sur le secteur est noté θ et si la hauteur angulaire mesurée est notée α, leur relation est $\alpha =2\theta \backslash alpha=2\backslash theta$. Un secteur limité à 45° donne ainsi accès à des hauteurs atteignant 90°. La résolution de lecture de l’instrument est de l’ordre d’une minute d’angle, sans que cela garantisse son exactitude.

John Hadley construisit son instrument en 1731 et Thomas Godfrey en construisit indépendamment un autre en 1732. La source rattache ces réalisations à des travaux optiques non publiés de Newton et à un instrument antérieur de Robert Hooke, daté de 1666. La disposition des miroirs et la visée de l’octant de Hadley amélioraient l’usage par rapport à l’astrolabe nautique, au quadrant et au quartier de Davis. Le sextant remplaça l’octant à la fin du XVIII^e siècle.

Un navigateur fait coïncider dans l’octant l’image d’un astre avec la ligne de l’horizon. Dans le modèle géométrique, le mécanisme a parcouru un angle de 32° sur l’arc. On cherche la hauteur angulaire de l’astre.

Données.
L’angle mécanique parcouru sur le secteur, noté θ, vaut 32°.
La hauteur angulaire recherchée, notée α, est le double de cet angle. Une graduation compensée d’octant peut, elle, afficher directement la hauteur.

1. La coïncidence des deux images fixe l’angle mécanique : θ = 32°.

2. On applique la relation de double réflexion : $\alpha =2\theta =2\times {32}^{\circ }={64}^{\circ }\backslash alpha=2\backslash theta=2\backslash times32^\backslash circ=64^\backslash circ$. La hauteur de l’astre est donc de 64° au-dessus de l’horizon.

3. Le contrôle porte sur l’étendue de l’instrument. Un angle mécanique maximal de 45° donnerait 2 × 45° = 90°. Le résultat de 64° est inférieur à cette limite et correspond bien à un angle mécanique de 32° sur l’arc.

En mer, l’octant servait à mesurer la hauteur d’un astre au-dessus de l’horizon. Le navigateur faisait coïncider les deux images réfléchies, puis lisait l’arc gradué afin d’obtenir une donnée utile à la détermination de la latitude.

Sa tenue verticale et la disposition de ses miroirs facilitaient la visée par rapport à l’astrolabe nautique, au quadrant ou au quartier de Davis. Le critère pratique était la superposition nette de l’astre et de l’horizon dans une même visée.

À la fin du XVIII^e siècle, le sextant devint l’alternative à employer. Cette succession historique permet de ne pas donner le nom d’octant à l’instrument qui le remplaça.

Le sextant. Les deux noms ne sont pas interchangeables. Un bâti de 45°, soit un huitième de cercle, identifie l’octant dans la source ; le sextant désigne l’instrument qui lui succéda à la fin du XVIII^e siècle.

Le quadrant. Le quadrant sans qualificatif figure parmi les instruments antérieurs cités par la source. L’expression complète quadrant réfléchissant, en revanche, est un autre nom de l’octant : la présence de deux miroirs et d’un secteur de 45° tranche.

L’astrolabe nautique. Il sert lui aussi à observer la hauteur d’un astre, mais l’octant se reconnaît à sa double réflexion. Si l’observation ne met pas en jeu deux miroirs qui superposent l’astre et l’horizon, il ne s’agit pas du mécanisme propre à l’octant.

Limite d’étendue. Le secteur s’arrête à 45°. La double réflexion porte la hauteur mesurable à 90°, mais pas au-delà. Une situation exigeant un angle supérieur sort donc de l’étendue annoncée pour l’octant.

Lecture de l’arc. L’angle mécanique parcouru sur le secteur n’est pas la hauteur angulaire elle-même : si cet angle vaut 32°, la hauteur correspondante est 64°. En revanche, une graduation compensée d’octant tient déjà compte de ce facteur deux et peut afficher directement la hauteur.

Précision, non exactitude absolue. Une résolution de l’ordre d’une minute d’angle décrit la finesse de lecture accessible à l’instrument, sans garantir son exactitude. Deux observations qui diffèrent dans cet ordre de grandeur ne doivent pas être présentées comme rigoureusement égales.

Mesure et position. L’octant fournit une hauteur angulaire observée. Cette grandeur contribue à déterminer la latitude du navire, mais elle ne doit pas être confondue avec la latitude elle-même.

Le glossaire sextant prolonge l’histoire de la mesure angulaire en présentant l’instrument qui remplaça l’octant.

La fiche quadrant - instrument - aide à distinguer le quadrant antérieur du quadrant réfléchissant, autre nom de l’octant.

L’entrée astrolabe replace l’octant parmi les instruments plus anciens employés pour observer la hauteur des astres.

La notion de latitude - géographie - précise la coordonnée que les mesures astronomiques de navigation contribuaient à déterminer.