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       - Les horloges gagnent le large  
    Philippe Testard-Vaillant - Les cahiers de Science & Vie, no.134 - 2013-01-01      
    Au XVIIIe siècle, si la navigation en haute mer reste une aventure périlleuse, l'avènement de montres transportables et précises apportent enfin la longitude aux marins.
Après des siècles de quête acharnée, l'horlogerie l'emporte sur l'astronomie.
 
    Vingt mille livres sterling, soit plusieurs millions de nos euros ! Voilà ce qui s'appelle une somme rondelette. Mais à qui le Parlement anglais, en cet an de grâce 1714, promet-il un tel pactole ? À qui saura mettre hors d'état de nuire les hordes de brigands qui sévissent dans le royaume ? Fichtre non ! Ce wanted assorti d'une prime à cinq chiffres vise à récompenser l'inventeur d'une méthode pratique pour calculer la longitude en mer.  
   

Pour s'orienter en mer, les marins utilisaient la longue-vue, la rose des vents qui donnait les points cardinaux, le sextant qui leur permettait de mesurer la latitude.

 
    Depuis la découverte des Amériques à la fin du XVe siècle, la conquête des terres lointaines et les échanges au long cours se sont considérablement intensifiés. Des dizaines de milliers de navires européens sillonnent désormais les mers du globe. Ignorer sa latitude et sa longitude n'a certes jamais empêché de voyager sur la terre ferme, où l'on peur s'orienter en scrutant le paysage, en questionnant les populations locales. En revanche, naviguer au large des côtes exige de connaître en permanence sa position si l'on ne veut pas rejoindre la myriade d'épaves qui jonchent les fonds des océans. Bref, «faire le point» est vital pour les marins. Si ces derniers peuvent déterminer leur latitude en utilisant la hauteur de l'Étoile polaire, dans l'hémisphère Nord, et la hauteur à midi du Soleil, dans l'hémisphère Sud, le problème de la longitude, lui, reste entier en ce début de XVIIIe siècle. Tous les pays qui rêvent d'un grand empire colonial s'intéressent à la question.  
   

Naviguer au large des cotes exige de déterminer la longitude

 
    Le calcul de la longitude, qui est une mesure de temps et non de distance, comme pour la latitude, «repose sur la connaissance exacte et simultanée de l'heure à deux endroits différents, rappelle l'historien des sciences Arkan Simaan. Les anciens recs, par exemple, savaient que la longitude peut être obtenue par l' observation d'un même phénomène astronomique en deux lieux distincts. Si, du pont de son bateau, un pilote voyait à neuf heures du soir le début d'une éclipse de Lune, et savait que cette éclipse était prévue à dix heures dans une ville bien précise, il en déduisait qu'il existait un décalage d'une heure entre cette ville et son navire. Et, puisqu'un tour de cercle comporte 3600 et la journée 24 heures, le pilote était assuré de se trouver à 150 à l'ouest de la ville en question».  
   

Jusqu'au XVIe siècle, les marins se servaient de portulans : des cartes marines établies selon le mode de navigation par cabotage. (Détail du Liban, Chypre, Israël, XVIe s.)

 
    Astucieux, à ceci près que repérer à l'œil nu le début d'une éclipse de Lune est difficile tant l'ombre du bord de la Terre sur notre satellite est floue, et nécessite des tables méticuleuses de l'astre cendré…  
   

 
    La longitude est l'expression du positionnement est-ouest d'un point sur la Terre. Elle est mesurée en degrés (de 0° à 180° vers l'est ou vers l'ouest) à partir du méridien de référence, celui de Greenwich. Ainsi, 15° correspondent à une heure de différence entre le méridien d'un lieu et celui d'origine. La latitude, quand à elle, est l'expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre. Elle va de 0° à l'équateur à 90° au pôle.  
   
 
   

 

 
    Au début du XVIe siècle, le géographe Gemma Frisius, professeur à l'université de Louvain, avait proposé une solution aussi simple que géniale pour déterminer sa longitude en mer. Il suffit, avait expliqué ce visionnaire, d'embarquer à bord du navire une horloge conservant l'heure du départ. Et, une fois sur les flots, de lire l'heure chaque fois que le Soleil passe au plus haut dans le ciel, à midi local. Si la montre indique, mettons, 13 heures, cela voudra dire qu'il y a une heure de décalage et que le navire se trouve à 15° à l'ouest du port. Problème : ce chronomètre réglé au port d'attache «ne doit jamais cesser de marquer l'heure exacte, commente Arkan Simaan. S'il dévie ne serait-ce que d'une seconde, cela entraîne une erreur à l'équateur de 464 mètres sur la position du bateau. Or, non seulement les montres, à l'époque de Frisius, dérivaient d'une heure par jour, mais elles étaient aussi incapables de fonctionner lors des roulis et des tangages et de résister à l'air marin comme aux variations de température». Autant se fier à l'estime…  
   

Le H-4, chronomètre de marine de John Harrison, subit un test en 1762. Après 81 jours de navigation, il n'affiche qu'un petit retard de cinq secondes. Le problème de la longitude est résolu.

 
    En 1598, Philippe III d'Espagne (et II du Portugal, les deux royaumes étant alors unifiés), qui régnait sur la quasi-totalité des Amériques et dont les galions sillonnaient l'océan par centaines, offrit 100'000 écus à qui solutionnerait le problème de la longitude. Suscitant l'engouement général parmi les savants, la royale promesse fit pleuvoir les projets. Galilée, pour sa part, comprit que les éclipses des quatre satellites de Jupiter, qu'il avait découverts en 1610, pouvaient fournir le «chronomètre céleste» tant attendu par les navigateurs. Mais avant de dévoiler son plan à la cour, le Pisan «voulut confectionner la table des mouvements de ces " étoiles nouvelles ", dit Arkan Simaan. Après un an de labeur fastidieux, il se rendit compte que bâtir une table acceptable des satellites lui demanderait au moins douze ans, soit la durée approximative d'une révolution sidérale de Jupiter». Il cessa donc de travailler aux tables des lunes de la plus grosse planète du Système solaire en 1619.  
   

Le naufrage de trop

 
    En octobre 1707, quatre navires de guerre britanniques conduits par l'amiral Cloudesley Shovel, qui a mal calculé sa position et pense naviguer en pleine mer, se fracassent par temps de brouillard sur les récifs des îles Scilly, au sud-ouest de l'Angleterre. Bilan : plus de 2'000 morts. Ce drame provoque un vif émoi au sein de la Royal Navy quit doit la perte accidentelle - et non au combat - de tant d'hommes, si près de leur port d'attache, comme une grave humiliation. La catastrophe, qui ne fait que s'ajouter à une longue série de naufrages, et qui aurait pu être évitéesi les marins n'avaient pas été aussi ignorants de leur longitude, conduit la Chambre des communes à adopter le Longitude Act dont l'heureux gagnant sera John Harrison.  
   

 

 
   

Les horlogers ont gagné la bataille de la longitude

 
    Autre voie, explorée dans les années 1630 par l'astrologue français Jean-Baptiste Morin de Villefranche, et fondée sur la position apparente de la Lune par rapport à certaines étoiles brillantes : la méthode des «distances lunaires». Las, s'il permet de se passer de chronomètre, le procédé requiert des instruments d'observation fiables et des éphémérides précises de notre satellite, lesquels n'existaient pas encore, et suppose en outre de lourds calculs.  
   

Une récompense de 20'000 livres

 
    La seconde moitié du XVIIe siècle vit l'Italien Jean-Dominique Cassini dresser la table des éclipses des satellites de Jupiter dont avait rêvé Galilée. Malheureusement, «les éphémérides de cette sommité de la longitude se révélèrent peu utiles pour la navigation, malgré leur minutie, dit Arkan Simaan. Il était en effet presque impossible de viser correctement Jupiter sur un bateau à cause des remous». Même coup d'épée dans l'eau de l'autre côté de la Manche où les travaux sur la méthode des distances lunaires menés par l'astronome John Flamsteed, à la tête du tout nouvel observatoire de Greenwich, restèrent inutilisables pour la navigation.  
    Au début du XVIIIe siècle, le Parlement de Londres prend la décision de voter une récompense de 20'000 livres : elle sera attribuée par le Bureau des longitudes à toute personne susceptible d'indiquer une méthode pour trouver la longitude en mer à un demi-degré près. Le Longitude Act sitôt adopté, une course s'engage entre astronomes et horlogers. Entre 1736 et 1761, John Harrison, un charpentier du Yorkshire devenu horloger, construit quatre prototypes de montres marines. Compact (12,70 cm de diamètre pour 1,5 kg), le dernier système utilise un ressort spiral et fonctionne 30 heures entre deux remontages; il est doté de roues dentées sculptées dans le rubis ou le diamant afin de diminuer les effets du frottement. Le chef-d'œuvre de Harrison, baptisé HA, est testé lors d'un voyage transatlantique début 1762. Après 81 jours de navigation, ce bijou de technique retarde de cinq secondes, soit une erreur de longitude d'un mille nautique seulement ! Mais Harrison, victime d'intrigues, ne recevra la récompense escomptée qu'en 1773. Les prouesses anglaises, en tout cas, fouettent l'orgueil français. Les horloges marines, conçues par Pierre Le Roy et Ferdinand Berthoud, comblent le retard pris par l'Hexagone.  
   

Les horlogers de l'Hexagone rattrapent leur retard. Les chronomètres de Ferdinand Berthoud, qui deviendra horloger du roi, équipent la Marine française. (Modèle de 1775.)

 
    En 1780, le problème de la détermination de la longitude en mer est résolu. Les horlogers ont gagné la bataille. «La méthode des distances lunaires restera toutefois en usage sur la plupart des bateaux jusqu'en 1800, date à laquelle des chronomètres à des prix abordables commenceront à apparaître, conclut Arkan Simaan. En 1905, la méthode cessera d'être enseignée aux capitaines et, l'année suivante, le British National Almanac arrêtera l'édition des tables.» Il était temps.  
    Table des matières - suite : Du chaos horaire au temps universel  
       
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