Perdue en longueur

2005/02/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Latitude et longitude. L'homme a inventé les positions pour s'orienter sur la surface terrestre. Mais les deux sont très différentes. La latitude d'un endroit peut être facilement mesurée, il suffit de regarder les astres. L'homme a bientôt appris comment il est fait. Détermination de longueur, cependant, XVIII. Jusqu'au 20ème siècle a été un problème sans solution. La clé était de mesurer le temps, de ne pas regarder le ciel.
G. Roa

L'impossibilité de déterminer la longueur était un problème très célèbre pendant la naissance du Britannique John Harrison en 1693. En Europe, les gens de la rue ont également su cela. Pour eux c'était un problème à résoudre par des scientifiques, comme nous le faisons aujourd'hui avec le traitement du cancer. Les historiens ne savent pas quand Harrison a connu le problème, mais personne ne doute que c'est lui qui a apporté la solution.

Surtout dans les villages côtiers, l'indétermination de la longueur a causé de graves problèmes. Pendant la période où John Harrison est né, beaucoup de gens sont morts parce qu'ils ne pouvaient pas connaître la longueur du bateau dans la mer. Les pertes en longueur dépendaient des tempêtes et des courants d'eau. Beaucoup sont morts engloutis, noyés, ou souffrant d'un accident contre les rochers côtiers ou, s'ils étaient longs dans la mer, souffrant d'un scorbut. Si nous pouvions mesurer la longueur, les bateaux prendraient la direction la plus correcte et les marins auraient plus de chances d'affronter ces difficultés.

Une telle histoire grave a eu lieu le 22 octobre 1707. Une armée anglaise de cinq navires a perdu la route et a subi un accident sur la côte bretonne. Quatre des cinq navires ont coulé. A la fin, presque deux mille personnes se sont noyées parce qu'elles naviguaient plus à l'est qu'elles ne le pensaient.

Cet accident a eu un grand impact. Entre autres choses, le gouvernement a rédigé en 1714 un écrit appelé Acta de la Largo. Dans ce texte, il promettait une grande récompense pour la "découverte" de la longueur: Je donnerais un prix de 10.000 livres à qui mesurait la longueur avec une précision d'un degré, de 15.000 livres si la précision était de deux tiers d'un degré et de 20.000 livres si elle était de demi-degré.

Idées

La latitude d'un bateau peut être calculée en regardant les astres. Dans l'hémisphère nord, par exemple, l'étoile polaire peut être utilisée comme référence. Un récipient près du pôle a l'étoile au-dessus (à 90 degrés au-dessus de l'horizon) et un autre près de l'équateur, sur le même horizon (à 0 degrés). La latitude peut également être calculée en regardant le soleil par un système similaire. (Photo: G. Roa).

Comment mesurer la longueur ? Même ceux qui ne connaissaient pas le prix ont lancé de nombreuses idées pour déterminer la longueur des bateaux. Certains complexes et d'autres surprenants. Par exemple, pour les bateaux qui ne devaient pas aller loin de la côte, ils ont testé des systèmes très simples. Pendant la navigation du navire, on pouvait lancer un bâton à l'eau pour mesurer la vitesse du navire. La mesure du temps que le récipient prenait à s'éloigner du bâton permettait de connaître la vitesse. Et sachant la vitesse et avec la boussole, la longueur pouvait être facilement calculée.

Il n'y avait pas de méthodes plus simples. Mais il y avait beaucoup de problèmes: le bâton ne se tenait pas à un point, le bateau ne suivait pas toujours la même direction et, en outre, la méthode était basée sur de nombreux facteurs indéfinis. Par conséquent, ce système coûtait moins que l'instinct du marin.

Cependant, il n'était pas si difficile de fixer des balises dans la mer. Ceux qui restent debout à un endroit donné. Il a également proposé un système basé sur ce type de "humides". C'était un système courageux : placer des bouées fixes et amarrer un petit canon aux bouées. Les canons ont tiré à certaines heures pour se référer aux bateaux naviguant autour. Une idée curieuse. Mais avant de tester ce système, ils ont réalisé qu'il avait de grandes difficultés.

D'une part, ils devraient remplir la mer de bouée pour être près de n'importe où et être en mesure d'entendre des coups de feu même les jours de tempête, en pratique, il était presque impossible. En outre, dans chaque bouée ils auraient besoin d'une personne qui a tiré et qui était beaucoup plus maladroit et dangereuse que le travail dans un phare lointain. L'idée a donc été suspendue à partir du moment où ils ont commencé à l'étudier.

Clé temporaire temporaire

La position de l'observatoire de Greewch était la référence pour déterminer le méridien "zéro".
Musée national de la mer, Londres

Dans la pratique, le seul système fiable était de mesurer le temps. Deux endroits. Si vous pouvez comparer l'heure où le bateau était avec l'heure de Londres ou de Paris, vous pouvez facilement calculer la longueur. Mais pour cela, ils devraient prendre à bord une montre fiable qui permettrait de connaître à tout moment l'heure du lieu de référence.

Mais il n'y avait pas une montre appropriée pour naviguer. XVIII. Au début du XXe siècle, les montres les plus précises du monde fonctionnaient par pendules. Et balançant dans la mer, les pendules n'étaient rien de fiable.

Cependant, dans la nature, il y avait des montres concrètes. Les astres peuvent être utilisés comme montres. C'était une très bonne idée. De plus, si les astres servaient à déterminer la latitude, pourquoi ne servaient-ils pas à mesurer la longitude ? L'observation astronomique a toujours été une bonne ressource. Des éclipses, par exemple, pouvaient être utilisées pour déterminer les heures.

En théorie, c'était une bonne idée. En définitive, il était bien calculé quand les éclipses se produiraient et quand elles seraient vues des principales villes européennes. Par conséquent, si nous observons une éclipse depuis la mer, connaissant la latitude, on pouvait facilement calculer la longitude du bateau. Cependant, le principal problème était évident, les éclipses de soleil ou de lune sont rares. Ils sont très occasionnels. Ce n'était pas une bonne idée de calculer la longueur à tout moment.

Cependant, les éclipses de lune de Jupiter ont pu être employées plus souvent. Galilée lui-même a proposé cette idée quand il a découvert l'Europe, Ganymède, Io et Calvète. C'était environ l'année 1610. En analysant les orbites de ces satellites et toujours : sachant à quelle heure les éclipses seraient vues entre elles depuis Londres, on pouvait calculer la longueur du bateau pendant plusieurs nuits. Ces éclipses étaient beaucoup plus abondantes que celles de la Lune et du Soleil. De plus, bien qu'il n'y ait pas d'éclipses, on pouvait utiliser les positions des quatre satellites.

Mais, comme les idées précédentes, l'observation des satellites de Jupiter avait de grands problèmes. Pour réaliser ce système, chaque bateau devrait avoir un bon télescope. Et des observateurs habiles, et d'un bateau en balance l'observation astronomique n'est pas aussi facile que depuis la terre.

Le Britannique John Harrison a donné la solution au problème de longueur. Pour ce faire, il a réalisé des montres précises qui pourraient conduire à naviguer. Dans la petite image, on voit la dernière montre réalisée par Harrison.
Musée national de la mer, Londres

De plus, le système de Jupiter n'était pas visible tous les soirs. Il peut y avoir une demi-année de l'autre côté du Soleil, vu de la Terre. De temps en temps, la lune elle-même entrave l'observation de Jupiter. Et beaucoup plus important que cela, si nous étions nuageux, nous ne pouvions voir ni Jupiter ni rien d'autre dans le ciel. Sur terre, cependant, a eu beaucoup de succès la méthode proposée par Galileo. Il a été appliqué dans l'industrie mapera et atteint une grande popularité à partir de 1640, environ à l'époque de la mort de Galileo.

Observatoires

En 1650 il était évident qu'ils devaient mesurer le temps en mer pour pouvoir déterminer la longueur. Il était clair qu'au moment de la mesure ils devaient connaître l'heure d'un endroit d'une longueur connue. Et, malheureusement, la plupart pensaient que ces montres devaient être des astres. Malheureusement, le problème de longueur ne serait pas résolu ainsi.

Cependant, ce problème a stimulé l'observation astronomique. Pour transformer les mouvements des astres en horloges, il fallait les connaître très bien. Cette information manquait. Auparavant, des astronomes, comme le danois Tycho Brahe, ont observé des planètes et des étoiles et recueilli des milliers de données. A l'œil nu. Mais XVII. Au XXe siècle, on pouvait utiliser de bons télescopes pour continuer à observer.

L'astronome italien Giovanni Domenico Cassini a fait de nombreuses observations. Pour la renommée qui lui a donné ce travail, il a été invité à Paris où il a déménagé à vivre (dans de nombreux cas, il est connu comme Jean Dominique Cassin). Louis XIV n'était pas du tout scientifique, mais à la demande de Cassini autorisé la création de l'Académie royale française des sciences et l'installation d'un observatoire à Paris en 1666.

Deux montres représentatives réalisées par Harrison. Celui de gauche est le H-1, le premier à le prendre à bord, et celui de droite le H-4, qui lui a valu le prix pour tout son mérite.
Musée national de la mer, Greenwich

En Angleterre, quelque chose de semblable est tombé. Le roi Charles II était préoccupé par le problème de la longueur. Croyant que la solution devait être apportée par le mouvement de la Lune, ils ont demandé conseil à l'astronome John Flamsteed. Flamsteed a demandé la construction d'un observatoire. Enfin, le nouveau bâtiment fut construit en 1675 dans le parc de Greenwich à Londres. Comme on le sait, cet observatoire est devenu plus tard une référence mondiale, tant pour l'heure que pour la position du méridien "pour encercler".

Montres Harrison

La solution a été apportée par le travail de John Harrison. Avant d'aborder le problème de la longueur, Harrison était célèbre dans le domaine de l'horlogerie. Sa première horloge à pendule remonte à l'âge de vingt ans, en 1713, et sept ans plus tard, on lui demanda de faire une horloge pour une tour. Il a été installé dans le parc de Brocklesby en 1722 et travaille depuis.

Mais une horloge pour la mer devrait être sans pendule, sans pendule et précis. En fait, il a dû réaliser de nombreuses inventions pour que la montre soit précise en conditions de mer : mécanisme anti-friction pour éviter l'ajout d'huile, deux types de métaux pour que les pièces compensent l'effet de la température, etc.

Il n'est pas surprenant, par conséquent, un travail lent. La première montre à marée, H-1, a été réalisée pendant cinq ans. Il a été présenté à la Royal Society en 1737 et a atteint une grande popularité. La montre a également été testé sur une croisière à Lisbonne, idéal pour le calcul de la longueur. Mais Harrison voulait améliorer. Il a fallu quatre ans pour terminer le H-2 et a consacré 19 ans au H-3.

Cependant, Harrison a voulu faire une montre mieux et un an plus tard, il a fait une montre H-4 qui ressemblait à une montre de poche. Cette montre a été portée sur une navigation en Jamaïque, qui a perdu seulement cinq secondes en 81 jours.

Cependant, ils n'ont pas donné tout le prix à Harrison. Pour beaucoup, cela ne résoudait pas le problème de la longueur, car il n'était pas basé sur des données astronomiques. Les jurés du prix ont demandé à Harrison de faire deux montres de plus. Enfin, en 1770, il a formé le H-5 avec lequel il a obtenu le prix, deux ans plus tard.

Le monde divisé en deux moitiés

Après son retour d'Amérique, la propriété des terres nouvellement découvertes était jouée. La Castille et le Portugal, les plus grandes forces militaires de l'Europe de l'époque, ont commencé à discuter pour obtenir ces terres.

Le 7 juin 1494, les autorités locales signèrent le traité de Tordesillas. Selon cette alliance, le monde a été « divisé en deux ». Tous les territoires trouvés à l'ouest d'une frontière appartenaient à la Castille et à l'est au Portugal. Mais cette limite devait avoir une certaine longueur et ne disposait pas de techniques fiables pour sa détermination. Le débat s'est intensifié.

Le traité de Tordesillas a déterminé que cette frontière se situerait à l'ouest à 370 lieues des îles du Cap-Vert (370 lieues sont environ 2.055 kilomètres). Bien sûr, cela a causé un certain nombre de problèmes. D'une part, le texte ne précise pas quelle île du Cap-Vert serait la référence; l'archipel a une largeur de 300 kilomètres d'ouest en est, donc d'une île ou d'une autre il y a une grande différence. D'autre part, le traité n'établissait pas que 370 lieues devaient être mesurées à la latitude ou à l'équateur du Cap-Vert. Enfin, comme mentionné précédemment, ils n'avaient pas de technologie pour mesurer cette distance, c'est-à-dire si un nouveau territoire était découvert, ils ne pouvaient pas savoir dans quelle zone il se trouvait.

XVIII. Jusqu'au 20ème siècle, aucune solution n'a été trouvée. Mais à ce moment-là, il était déjà tard. La solution était nécessaire deux cents ans plus tôt. Il y avait des querelles et des intrigues parmi lesquelles se trouvaient rois, autorités et pape. Et, d'une certaine façon, ils ont divisé le monde en deux. En raison de cette distribution, le Brésil parle actuellement portugais, mais dans tous les autres pays d'Amérique du Sud on parle espagnol.


Roemer et vitesse de la lumière

Jupiter peut être considéré comme une horloge du ciel. Il n'a pas de chiffres dessinés ou d'aiguilles, mais avec un télescope on voit facilement quatre satellites. Et en regardant vos positions, vous pouvez apprendre à lire l'heure. Dans la pratique, il était très difficile de mesurer la longueur à travers cette horloge en mer, mais pour la terre, il n'était pas si mauvais choix. Pour ces satellites, les longueurs de plusieurs villes européennes ont été définies.

Parmi ceux qui ont travaillé dans ce travail se trouvait la danoise Ole Roemer. Roemer a réalisé que l'observation n'était pas la même si elle était près de la Terre de Jupiter ou si elle était loin. Les orbites des satellites étaient calculées, mais le calcul n'était pas toujours nécessaire. Parfois, l'erreur était grande et parfois petite. À la fin, Roemer a compris que le problème était clair. J'avais besoin de temps pour atteindre la Terre depuis Jupiter, plus loin et moins près. Les orbites des satellites n'étaient donc pas exactes, car elles voyaient les positions avant le calcul quand la planète approchait et, au contraire, les voyaient plus tard que calculé quand la planète s'éloignait.


Prenez votre méridien

Pourquoi y a-t-il une longueur 'zéro' à Londres ? Pourquoi le méridien de Greenwich est-il une référence ? Les réponses doivent être recherchées dans des livres d'histoire, mais, en définitive, c'est quelque chose de décidé par l'homme. Convention. Juste quelque chose convenu. Mais la référence pourrait être dans n'importe quelle autre ville. Et c'est que chacun peut utiliser le sien s'il le souhaite (bien sûr, cela entraînerait de grandes difficultés, car tout est prêt à être la référence de Greenwich).

Cependant, le premier méridien n'a pas toujours été à Londres. Il a été présent dans d'autres villes, selon les besoins historiques de chaque époque. Ptolémée, par exemple, a mis le méridien à Madère et aux Canaries. D'autres, aux Açores et aux îles du Cap-Vert. Et le méridien a été loin de l'océan, comme Rome, Copenhague, Jérusalem, Saint-Pétersbourg, Pise, Paris ou Philadelphie. Pourquoi ne pas le mettre sur le portail de la maison?