Astrolabe
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Astrolabe perse du XVIIIe siècle
Astrolabe perse du XVIIIe siècle

L'astrolabe (ou Almincantarat, Almicantarat, de l'arabe ???????? : Al-Muqantara) est une double projection plane (le plus souvent une projection polaire) qui permet de représenter le mouvement des étoiles sur la voûte (Une voûte (ou voute) est un élément architectural de couvrement intérieur d'un édifice présentant un intrados. La voûte travaille...) céleste. Le principe de sa construction est connu depuis l'époque grecque ; mais son utilisation courante n'a été répandue que par les astronomes de l'Islam, à partir du VIIe siècle. D'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) limité pour les observations astronomiques, il sert surtout pour l'astrologie (L‘astrologie est l'ensemble des systèmes de croyances organisés en vue d'obtenir des renseignements sur les phénomènes terrestres à partir de l'observation des phénomènes célestes....), l'enseignement (L'enseignement (du latin "insignis", remarquable, marqué d'un signe, distingué) est une pratique d'éducation visant à développer les connaissances d'un élève par le biais de communication...) de l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec la...), et le calcul de l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure solaire » employé pour...) le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à...) par l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...) ou pendant la nuit par l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) des étoiles. Dans sa forme simplifiée, l'" astrolabe nautique ", ce fut le principal instrument de navigation (Lien interne Astronomie) depuis le XVIe siècle jusqu'au XVIIIe siècle, au moment où fut inventé le sextant (Un sextant est un instrument de navigation permettant de relever la hauteur angulaire d’un astre au-dessus de l’horizon. Il est utilisé pour faire le point hors de...).

Fonctionnement

L'astrolabe (L'astrolabe (ou Almincantarat, Almicantarat, de l'arabe ???????? : Al-Muqantara) est une double projection plane (le plus souvent une projection polaire) qui permet de représenter...) superpose deux instruments scientifiques.

Mesure des hauteurs des astres

Un astrolabe se compose d'un cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale distance d'un point nommé centre. La valeur de cette distance est appelée rayon du cercle. Celui-ci...) gradué en degrés (rapporteur) avec un bras tournant attaché à son centre, l'alidade (Une alidade est un instrument permettant la mesure d'angle. Elle est constituée d'un disque plan, dont le pourtour est gradué (en degrés généralement) et d'un viseur, mobile en...). Quand il est suspendu par son anneau supérieur, la marque 0° sur le cercle est alignée avec l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie,...). Si une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.), ou tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) autre corps céleste, est visé à l'extrémité du bras mobile, la position de l'étoile peut être lue (" prise ") sur le cercle gradué. L'étymologie grecque du nom provient de cette action : astro = étoile, labe = prendre.

Cette fonction est la seule réalisée par les " astrolabes nautiques ", utilisés pour la navigation maritime (La navigation maritime concerne toute les activités humaines de circulation sur les mers et océans. On parle de navigation hauturière lorsque le navire navigue en haute mer (hors de vue de terre) et de navigation côtière (ou cabotage,...), et qui ne présentent pas la partie centrale.

Calcul de l'heure

Le centre de l'astrolabe est un abaque permettant de déterminer l'heure à partir de la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) de l'astre, et de là, sa direction.

  • Sur le plateau (mater) sont gravées des lignes qui représentent la projection (La projection cartographique est un ensemble de techniques permettant de représenter la surface de la Terre dans son ensemble ou en partie sur la surface plane d'une carte.) stéréographique de la sphère céleste (La sphère céleste est une sphère imaginaire de rayons quelconques et dont le centre est occupé par la Terre. Ce concept astronomique, hérité de l'antiquité, permet de représenter tous les astres tel qu'on les voit...), uniquement valides pour une latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) géographique donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.).
  • Sur cette grille ( Un grille-pain est un petit appareil électroménager. Une grille écran est un élément du tube de télévision. Une grille d'arrêt est un élément du tube de télévision. Une grille de contrôle est un élément du...) de coordonnées tourne le rete, qui est un cadre avec des points représentant les étoiles fixes.

Quand le rete tourne en fonction du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) local, la position des étoiles qu'il matérialise se déplace sur le plateau mater, où peuvent être lues les hauteurs et les directions. Réciproquement, l'instrument peut être ajusté à la position mesurée, le temps pouvant alors être lu sur l'échelle.

La hauteur de l'astre visée étant connue, on fait tourner le rete jusqu'à ce que le repère du rete correspondant à l'astre coïncide avec la graduation de la hauteur sur la mater. Dans cette position, l'astrolabe est réglé à l'heure locale, et la direction de l'axe peut être lue sur l'autre famille de graduation de la mater. Pour une lecture correcte, il faut bien entendu savoir si l'astre visé est ascendant (à l'orient) ou descendant (à l'occident), ce qui ne pose guère de problème à l'observateur entraîné.

Utilisation

L'astrolabe est avant tout un instrument destiné à lire l'heure solaire ou stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à...) en un endroit donné, pour effectuer des observations astronomiques ou astrologiques. Quand il est destiné à être utilisé en voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et...), il dispose d'un jeu de plusieurs plateaux, permettant d'ajuster la représentation du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) local en fonction de la latitude du lieu.

Construction

Astrolabe perse de 1208
Astrolabe perse de 1208

L'intérêt d'une telle projection stéréographique de la voûte céleste est essentiellement pratique et esthétique : avec cette projection, tous les cercles (de hauteurs, d'azimuth,...) sont transformés en cercles, ce qui en facilite grandement le tracé, et conduit à un résultat beaucoup plus esthétique. Sans cette contrainte de réalisation, une projection centrale arbitraire pourrait être retenue.

La rete n'est qu'une armature destinée à supporter la matérialisation du zodiaque (Le zodiaque est la zone du ciel autour de l'écliptique où, vus depuis la Terre, le Soleil, la Lune et les planètes du système solaire se déplacent. Le zodiaque est de nos jours...) d'une part, et les pointeurs des principales étoiles d'autre part. Cette armature est souvent une véritable œuvre d'art à elle seule. Elle tend à paraître symétrique par rapport à l'axe des solstices, alors que les positions stellaires ne le sont naturellement pas.

L'astrolabe est le plus souvent dimensionné de manière à ce que le cercle du zodiaque soit pratiquement tangeant à la bordure extérieure. Les étoiles représentées sont donc restreintes à celles située au dessus du tropique (Les tropiques sont la partie géographique du globe limitée en latitude par les deux tropiques : le tropique du Cancer dans l'hémisphère nord et le tropique du...) du Capricorne. Sirius (Sirius est l'étoile principale de la constellation du Grand Chien. Vue de la Terre, Sirius est l'étoile la plus brillante du ciel après le Soleil. Sa magnitude apparente est de...) est donc toujours représentée, souvent Antarès (Antarès est une étoile double du Scorpion dont la plus brillante composante (α Scorpii) est une supergéante rouge de 300 diamètres solaires, en fin de vie.), mais généralement pas Fomalhaut (Fomalhaut (α Piscis Austrini) est l'étoile la plus brillante de la constellation du Poisson austral, et la 17e étoile la plus brillante du ciel nocturne. Son nom provient de...).

Datation d'un astrolabe

L'astrolabe est un instrument suffisamment précis pour que la précession des équinoxes (La précession des équinoxes est le lent changement de direction de l'axe de rotation de la Terre.) y soit manifeste : même les astrolabes du XV° siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une...) ne sont plus utilisables de nos jours. Sur la gravure, on peut ainsi remarquer que la pointe la plus en haut à droite, qui clôt le cercle externe, et marque la position de Antarès, est sensiblement dans l'alignement de la graduation 28° du Scorpion (238°). Cette étoile est actuellement (Y2000) à 247°, soit 7° du Sagittaire. La précession (La précession est le nom donné au changement graduel d'orientation de l'axe de rotation d'un objet ou, de façon plus générale, d'un vecteur sous l'action...) des équinoxes étant de 1° pour 72 ans, la différence de 10° correspond à un âge de l'ordre de 700 ans (l'original est donné pour 1208, la différence vient probablement de ce que la gravure a introduit de petits écarts supplémentaires).

Dans l'astrolabe du XVI° siècle ci-dessous, la position d'Antarès est donnée à 0.5° du Sagittaire, soit un décalage de 6.5° et un âge apparent de l'ordre de 470 ans. L'astrolabe étant daté de 1569, l'écart (de 40 ans, soit un demi-degré) paraît simplement dû aux erreurs de réalisation et de lecture.

Histoire et origine

Astrolabe du XVIe siècle.
Astrolabe du XVIe siècle.

L'astrolabe a probablement été inventé par Hipparque. L'astrolabe en laiton est originaire de Perse (Iran) et amélioré dans le monde (Le mot monde peut désigner :) islamique, avant d'atteindre l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent...) vers 970, par l'intermédiaire du moine Gerbert d'Aurillac, qui le ramena d'Espagne, d'où il rapporta nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de connaissances scientifiques transmises par les Arabes, qui occupaient en partie la péninsule ibérique. L'auteur anglais Geoffrey Chaucer (v.1343–1400) a écrit un traité sur l'astrolabe pour son fils. Au XVe siècle, le fabricant d'instrument français Jean Fusoris (v.1365–1436) a commencé à les vendre dans son magasin à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au...), avec des cadrans solaires portatifs et d'autres instruments scientifiques populaires à cette époque.

L'astrolabe est le nom d'un des plus anciens instruments de navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :) qui mesure l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) formé par l'horizon et un corps céleste donnant ainsi la latitude exacte mais pas la longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).). L'astrolabe existe depuis l'Antiquité (IIe siècle av. J.-C.). Il a été conçu par Hipparque. Ptolémée l'étudia 3 siècle plus tard. l'astrolabe sert d'abord aux astrologues, musulmans en particulier (Xe siècle). Ce sont les portugais qui aboutissent à partir de 1485 à des progrès décisifs en adaptant l'astrolabe à la navigation maritime et en dressant des tables (regimientos) permettant de calculer la déclinaison magnétique (La déclinaison magnétique est, en un point donné sur la surface de la terre, l'angle formé entre la direction du pôle nord géographique et le pôle nord magnétique (il s'agit donc d'un angle sur le plan horizontal du point...). Le problème de la longitude ne sera résolu qu'avec l'invention du chronomètre (2° moitié du XVIIIe siècle). Cet outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions...) —dont le nom provient de deux mots grecs signifiant astre et prendre— est constitué d'une pièce circulaire, un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) de laiton ou bronze (Le bronze est le nom générique des alliages de cuivre et d'étain. Le terme airain désigne aussi le bronze, mais est plutôt employé en poésie...) de 10 à 50 cm de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi...), graduée en degrés sur la circonférence et une alidade munie de viseurs en rotation sur le centre. L'alidade pivote sur son axe et est pointé vers le soleil ou une étoile afin de lire l'angle, la hauteur du soleil par rapport à l'horizon, sur les repères du disque. L'astrolabe se tient verticalement à la main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à l’extrémité de l’avant-bras et relié à ce dernier par le...) par un anneau ; les astres sont visés en tournant le viseur jusqu'à ce qu'une étoile soit vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) par les deux bouts. Les degrés obtenus par le viseur sur l'arc peut être converti en degrés de latitude du point (Graphie) d'observation.

Bibliographie

  • L'Astrolabe, R. D'Hollander, Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Océanographique Editeur, 1999
  • Astrolabes cartes du Ciel, J.-N. Tardy, Edisud, 1999
  • LES INSTRUMENTS DE L’ASTRONOMIE ANCIENNE de l’Antiquité à la Renaissance.Philippe DUTARTE,2004
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