Longitude: zéro

Aujourd’hui nous sommes dans l’East End londonien, au-dessus d’une boucle de la Tamise, en face des docks de l’île aux Chiens, aujourd’hui reconvertis en quartier d’affaires. Depuis la rive on aperçoit, au fond d’un joli parc arboré comme savent en faire les Anglais, un modeste bâtiment de brique, surmonté d’une grosse boule rouge sur un mât. Nous sommes à Greenwich: origine de l’espace, et origine du temps.

Le problème du siècle

L’Observatoire Royal de Greenwich est fondé en 1675 par le roi d’Angleterre Charles II. Dans quel but ? Perfectionner les mesures astronomiques avec les meilleurs instruments de l’époque. Mais pourquoi la position des étoiles intéresse-t-elle tant la Couronne britannique ? Parce qu’elle espère prendre un avantage décisif sur les mers, en trouvant la solution à un vieux problème, après lequel toutes les puissances européennes courent depuis longtemps: le roi Philippe II d’Espagne proposait déjà en 1598 une récompense à qui le résoudrait. Galilée, Newton, Halley, Huygens, Römer, Cassini… tout ce que l’Europe compte de savants renommés s’y seront attaqués. En vain.

Roberto crut bon de jouer le rôle du spectateur fasciné, et il demanda: «Et quel est le mystère, de grâce ?»

Mazarin regarda Colbert d’un air entendu et dit: «C’est le mystère des longitudes.» Colbert acquiesca avec gravité.

L’Île du jour d’avant, U. Eco.

Ainsi 30 ans après que le héros du roman épistémologique d’Umberto Eco est envoyé par Mazarin espionner sur un navire anglais, on ne sait toujours pas trouver sa longitude en mer. Statu quo encore en 1714: le parlement anglais décide donc d’offrir une récompense de 20 000 livres sterling [1]. Difficile, à l’heure du GPS, d’imaginer de telles difficultés pour une simple question de position ! D’autant que depuis belle lurette on sait déterminer la latitude, c’est-à-dire la distance à l’équateur:

«Messieurs, dans l’océan — où même si l’on rencontre une terre on ne sait pas de quelle terre il s’agit, et si l’on va vers une terre connue on doit aller des jours et des jours au milieu de l’étendue des eaux — le navigateur n’a d’autres points de repère que les astres. Avec des instruments qui déjà rendirent illustres les anciens astronomes, d’un astre on fixe la hauteur sur l’horizon, on en déduit la distance du Zénith et, en connaissant sa déclinaison, étant donné que distance zénithale plus ou moins déclinaison fournissent la latitude, l’on sait instantanément sur quel parallèle il se trouve, autrement dit à combien du nord ou du sud d’un point connu. Cela me semble clair.

– À la portée d’un enfançon, dit Mazarin.

– On devrait penser, poursuivit Colbert, que semblablement on peut déterminer aussi à combien on est à l’orient ou à l’occident du même point, c’est-à-dire à quelle longitude ou sur quel méridien. […] Hélas, par un mystère de la nature, quel que soit le moyen excogité pour définir la longitude, il s’est toujours révélé fallacieux. [..]

– Vraiment, hasarda Roberto, j’ai peine à croire, avec tout ce que j’ai entendu sur les avancées du savoir dans notre siècle, que nous en sachions encore aussi peu.

Et en effet, alors que les traversées de l’Atlantique puis du Pacifique se multiplient, les marins n’ont toujours aucun moyen fiable de déterminer leur longitude. Les naufrages sont fréquents, les routes maritimes les plus courantes surchargées (ce qui facilite la piraterie), des îles découvertes puis impossibles à retrouver… Sous la plume de Jonathan Swift, Gulliver finit par mettre la longitude dans le même sac que le mouvement perpétuel et le remède miracle: une chimère !

Comment garder l’heure

Le principe est pourtant on ne peut plus simple: la Terre fait en 24h un tour (qu’on divise en 360 degrés) sur elle-même. Par conséquent, un décalage horaire (au Soleil) d’une heure équivaut à une différence de 360/24=15 degrés en longitude. Pour connaître celle-ci, il suffit donc de mesurer l’heure sur le bateau, et connaître au même instant l’heure qu’il est à Londres ! Facile… sauf qu’au XVIIe siècle aucune horloge (qu’elle soit à eau, à sable ou à pendule) n’est capable de garder l’heure exacte pendant des semaines sur un bateau qui tangue.

Pour pallier cet inconvénient, il faut donc imaginer des méthodes indirectes. La plus basique est celle des marins: le loch. Cette corde à nœuds, maintenue par un flotteur et déroulée à l’arrière du navire, permet d’en estimer la vitesse. Efficace pour mesurer ponctuellement celle-ci, mais quand il s’agit de reconstituer une longue trajectoire, c’est plus compliqué: les changements incessants de vitesse, de cap, les tempêtes traversées ruinent les efforts des navigateurs. Alors que Galilée tourne justement la lunette d’approche des marins vers le ciel, et que Newton met les orbites des planètes en équations, on commence à imaginer que la solution viendra des astronomes.

Les astronomes ont-il le pied marin ?

En effet l’époque est féconde en découvertes, et les idées foisonnent. En prédisant correctement l’heure d’une éclipse de Lune en différents points de la Terre, on doit pouvoir remonter à l’heure de Londres. Oui mais voilà, de telles éclipses ne sont pas si fréquentes. Et la théorie de la gravitation de Newton est encore jeune: on ne sait pas encore les prédire assez précisément. Cela dit, en pointant sa lunette vers la planète Jupiter, Galilée a fait une découverte fascinante: celle-ci possède 4 petits satellites qui lui tournent autour. Ils passent donc devant, ou derrière, très fréquemment, avec pour effet de disparaître aux yeux de l’observateur. Alors il n’y a plus qu’à tabuler les horaires de ces passages sur le méridien de référence, et à les observer depuis le point inconnu… oui mais voilà, encore faut-il bénéficier des instruments les plus précis de l’époque, et allez pointer précisément Jupiter depuis un navire qui tangue [2] ! On ne trouve pas un Tycho Brahé sur chaque bateau. La méthode, cependant, fait ses preuves sur les observatoires à terre: Louis XIV se plaindra, après avoir vu les limites de son royaume corrigées par Cassini, de devoir céder plus de territoire aux astronomes qu’à ses ennemis.

Mais les savants ne se découragent pas: Edmond Halley propose d’utiliser la déclinaison magnétique, c’est-à-dire l’angle entre la direction indiquée par la boussole et le vrai nord géographique. Hélas… celle-ci varie avec la longitude, mais aussi avec la latitude, et avec le temps ! Et comment la tabuler en pleine mer ? D’autres, ignorant la profondeur des océans, proposent d’y installer un réseau de navires à l’ancre, tirant à blanc à intervalles réguliers. Et jusqu’à l’ésotérique et cruelle solution que met en scène le roman d’Eco, qui implique une poudre mystérieuse et la vaine torture d’un chien…

Triomphe de l’horlogerie

Entre 1660 et 1680, le Hollandais Christiaan Huygens et l’Anglais Robert Hooke se sont déjà disputé la paternité de nouveaux mécanismes d’horlogerie permettant de garder l’heure à bord de manière plus fiable. Celui de Huygens a été testé avec succès jusqu’au Cap Vert, mais n’a pas passé l’épreuve du mauvais temps. Une des difficultés majeures est que les pendules se contractent ou se dilatent quand la température varie, ce qui les accélère ou les ralentit. Les meilleures horloges se décalent d’une minute par jour. Arrive alors John Harrison. Menuisier dans un petit village du nord de l’Angleterre, il se spécialise peu à peu dans la fabrication d’horloges. Et au fil des ans il conçoit non seulement un pendule de longueur constante, mais aussi un nouveau mécanisme (le criquet) pour compter ses battements. Le résultat est impressionnant: ses horloges ne retardent que d’une seconde en un mois !!

Entre 1730 et 1759, il bâtit 4 versions, de plus en plus précises, de chronomètres marins. Modeste horloger autodidacte, il se heurte aux doutes des astronomes de l’Académie Royale, mais finit par gagner la confiance de certains, et obtient quelques subsides pour continuer son travail. C’est finalement seulement en 1762 que le chronomètre H4 est testé sur une traversée aller-retour vers les Antilles: il ne perd que 5 secondes en 81 jours de navigation ! Même si, entretemps, les méthodes astronomiques ont fini par devenir viables, Harrison a gagné la partie: entre s’user les yeux toute la nuit à guetter les étoiles et regarder sa montre, le choix du capitaine est vite fait. Et pourtant Harrison et son fils devront encore batailler des années pour qu’on leur attribue seulement la moitié du prix tant mérité !

La guerre des zéros

 À la fin du XVIIIe siècle, on sait donc enfin calculer sa longitude en un point quelconque. Ou, plus exactement, la différence de longitude entre deux points quelconques. Reste encore à définir un méridien qui servirait de référence ! Et comme cette référence est forcément arbitraire, la décision est loin d’être simple. Voyons ce qu’en dit le père Caspar dans le roman d’Eco, reprenant le Libro dei Globi de Coronelli:

Ératosthène le localisait aux colonnes d’Hercule [3], Martin de Tyr aux Îles Fortunées [4], Ptolémée dans sa géographie a suivi la même opinion, mais dans ses Livres d’Astronomie il l’a passé par Alexandrie d’Égypte. Parmi les modernes, Ismaël Abul-Fidâ le note à Cadix, Alphonse à Tolède […] Copernic le situe à Frauenburg ; Reinhold à Königsberg ; Kepler à Uraniborg ; Longomontanus à Copenhague ; Lansbergius à Goes ; Riccioli à Bologne. Les atlas de Jansen et Blaeu à Mont du Pic.

Bref,  chacun voit midi à sa porte. Mais le développement des chemins de fer rend de plus en plus nécessaire l’adoption d’un unique point de référence. En 1884, une Conférence Internationale du Méridien est convoquée à Washington. Les délégués de 26 nations votent pour l’adoption du méridien de Greenwich, qui devient la référence du Temps Universel [5].

Fin de l’histoire

Hélas, les observatoires de brique restent, les mesures astronomiques passent… Le référentiel géodésique adopté en 1984 (et qui sert notamment au positionnement GPS) a corrigé les mesures du XIXe siècle, et le véritable méridien zéro passe désormais…  à 100 mètres de la ligne tracée sur le parvis de l’Observatoire de Greenwich ! Reste l’héritage incroyablement riche de cette longue quête d’un simple moyen de navigation: elle aura incité à la création des observatoires astronomiques, initié l’étude du champ magnétique terrestre, permis l’apparition des premières horloges précises. Et encore aujourd’hui, comme un symbole, l’organisme en charge des éphémérides astronomiques s’appelle… le Bureau des Longitudes.


Aller plus loin

  • Pour visiter l’observatoire depuis Londres, prendre la ligne DLR jusqu’à Cutty Sark (ou pour admirer le parc depuis l’autre rive et traverser la Tamise en tunnel, Island Gardens), traverser le Musée de la Marine et remonter le parc. Vous pourrez alors admirer les chronomètres de Harrison, observer les vieux téléscopes, et bien sûr prendre la pose pour un selfie sur la ligne du Méridien Zéro (le périmé).
  • Le livre Longitude : l’histoire vraie du génie solitaire qui résolut le plus grand problème scientifique de son temps, de Dava Sobel, (Points Sciences, Seuil) rend hommage à la prouesse technique de Harrison. Pour ceux qui aiment les cartes anciennes, les gravures et les reflets dorés des astrolabes, il en existe en anglais une version superbement illustrée.
  • Et bien évidemment le roman d’Umberto Eco, l’île du jour d’avant (disponible en Livre de poche). Où le héros, le jeune nobliau piémontais Roberto de la Grive,  embarqué malgré lui dans la quête des longitudes, se retrouve à converser avec un père jésuite; lequel s’efforce de manière alambiquée de concilier sa théologie avec les dernières découvertes astronomiques.
  • Et avant de trouver sa longitude, encore fallait-il connaître parfaitement sa latitude et pour ça avoir une idée précise de la forme du globe.

[1] À qui trouvera un moyen de déterminer la longitude à 1/2 degré près. À la latitude de la France, cela équivaut à se tromper d’environ 40 km sur sa position.
[2] Le père jésuite du roman d’Eco va jusqu’à imaginer un ingénieux mécanisme: l’observateur est assis avec son téléscope sur un siège flottant dans une cuvette remplie d’huile; ce qui devrait compenser le roulis du navire. Inutile de préciser comment l’expérience se termine. 

[3] Donc plus ou moins à Gibraltar.
[4] Aujourd’hui les îles Canaries. C’est souvent la pointe occidentale de l’île du Fer qui était choisie.
[5] Au grand dam des Français, qui attendront 1911 pour abandonner le méridien de Paris.

Une réflexion sur “Longitude: zéro

  1. Pingback: Au pied du Chimborazo | La Forêt des Sciences

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s