Le casse-tête de la longitude

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Le casse-tête de la longitude

De nos jours, voiture, bateau, smartphone, tablette, montre … sont tous équipés de GPS et les coordonnées géodésiques (latitude, longitude, altitude) font parties intégrantes de notre quotidien. Si la latitude fût une notion géographique facile à démontrer, la détermination de la longitude a donné quelques fils à retordre à de nombreux scientifiques.

En 1707, la « Royal Navy » perdit plus de 2000 hommes lors du naufrage de quatre de ses navires sur les récifs de Gilstone Ledges. Mené par l’amiral Cloudesley Shovell, cet escadre qui revenait du siège de Toulon, s’échoua sur l’archipel à la suite d’une erreur de navigation due à des imprécisions de mesure.
Cette tragédie suscita une telle émotion en Angleterre qu’en 1714, la reine Anne promulgua le « Longitud Act » et promit un prix de 20 000 livres (une somme considérable pour l'époque) à celui ou celle qui déterminerait une méthode simple et sûre pour établir la longitude d'un navire en pleine mer. 

longitud actLongitud Act © Wikipedia

Pour administrer et juger ce prix, un organisme connu sous le nom de Bureau des longitudes fût créé. À lui la délicate charge de vérifier que la longitude d’un navire en haute mer puisse désormais être mesurée au demi-degré près (équivalent à 2 minutes) après un voyage de six semaines aux Antilles. 

le casse tete de la longitude© Spindrift for Schools

Pendant de longues décennies, plusieurs personnes ont tenté de remporter le prix. A cette époque, la guerre faisait rage entre les astronomes et les horlogers. Et c’est finalement l’horloger britannique John Harrison qui remporta le prix.

John Harrison © WikipediaJohn Harrison © Wikipedia

Alors que tous les efforts précédents pour déterminer la longitude s'orientaient vers la méthode des distances lunaires (position de la lune par rapport à des étoiles), Harrison s'efforça de construire une horloge de précision capable de garder l'heure du port d'origine.
Il commença en 1730 à construire plusieurs chronomètres de marine dotés de mécanismes spéciaux pour compenser le mouvement de la mer et atteint finalement en 1761 la précision inférieure au demi-degré nécessaire pour remporter le prix. 

premire horloge marine de john harrison de 1737Première horloge marine de John Harrison de 1737 © National Maritime Museum, Greenwich

En six semaines de navigation, le dernier chronomètre qui ressemblait à une montre de poche, n’a retardé que de 5 secondes, une précision trois fois supérieure à celle requise pour gagner le prix. 
Grâce à ce chronomètre, on put enfin déterminer la différence entre l’heure solaire et l’heure du méridien de référence, et ainsi obtenir la longitude d’un point.

montre de mer de john harrison de 1759« Montre de mer » de John Harrison de 1759, une sorte de très grande montre de poche © National Maritime Museum, Greenwich

En 1772, Harrison reçut enfin la reconnaissance et le prix en argent qu'il méritait grâce à l'intervention du roi George III en sa faveur. 
Entre-temps, le capitaine Cook s'était embarqué dans son deuxième voyage de découverte avec un exemplaire de son chronomètre de précision.
Grâce à ces percées essentielles dans les sciences de la navigation, la Grande-Bretagne devint le producteur de cartes nautiques le plus important des 18e et 19e siècles.

Bureau des Longitudes

Fondé en juin 1795, le Bureau des longitudes existe toujours. Au 18ème siècle, parmi les commissaires figuraient l’astronome royal de Greenwich et de nombreuses personnalités scientifiques, maritimes et politiques. Leurs objectifs étaient de résoudre les problèmes astronomiques liés à la détermination de la longitude en mer, stratégique à l’époque, de calculer et publier annuellement des éphémérides astronomiques. A cette époque, la direction de l'Observatoire de Paris (redevenu indépendant par la suite) fut donnée au Bureau des Longitudes.
Cet organisme fait encore aujourd’hui des recherches dans le domaine de l'astronomie fondamentale, et, plus particulièrement, dans celui de la mécanique céleste du système solaire et publie les éphémérides.

Pour aller plus loin

Pistes de travail

  • Travail de repérage dans le temps : réaliser une fresque chronologique et historique avec les expéditions maritimes d'une part et les inventions (outils de navigation, imprimerie, calcul de la longitude etc) d'autre part. Cette fresque montre le lien entre les progrès techniques et l'Histoire.
  • Utiliser les unités de mesure des durées et leurs relations. Reconnaître et utiliser quelques relations géométriques (notions d’alignement, d’appartenance, de perpendicularité, de parallélisme, d’égalité de longueurs, d’égalité d’angle, de distance entre deux points, de symétrie, d’agrandissement et de réduction). Application d’un taux de pourcentage (25%, 50%, 100%).