Comprendre le nocturlabe
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1. nocturlabe d terminer l heure temps moyen comme les marins b Retrouver alors l heure l gale sachant que la longitude de Gap est 6 S E Solution Le nocturlabe donne 2 h heure solaire moyenne b Avec la formule Hi H L 2h t L 6 E 24 min H 2h 24 min 2h 3 h 36 min l image a t faite avec Stellarium pour 3 h 30 2 Pour fabriquer un nocturlabe Avec Stellarium ou tout autre logiciel d astronomie retrouver le jour de 2013 o Dubhe passe au m ridien c t z nith minuit heure moyenne puis la verticale de la Polaire Solution Il faut d j trouver quelle heure affich e correspond 0 h heure moyenne Si on veut rester en heure l gale et dans un lieu quelconque on utilise la RE a D Le lt nee com RU Ce Se 2 Les premi res uvres de Jacques De formule H Hm L 1 h heure d hiver ce qui donne par exemple 0 h 35 min 40 s Gap Pour simplifier on peut se mettre en heure TU et se placer Greenwich Dans ce cas aucune correction n est faire O h heure moyenne 0 h TU On s oriente au nord et on trace le m ridien On se place 0 h heure moyenne et on fait d filer les jours ou sur Stellarium jusqu ce que Dubhe soit sur le m ridien au dessus de la Polaire On trouve le 8 mars Dubhe et la Polaire sont presque la verticale azimuts tr s proches le 9 mars Pour que le nocturlabe fonctionne actuellement avec2. Dubhe il faut donc que le 9 mars soit sur le diam tre vertical en haut de l instrument On peut refaire la manipulation pour le mois de septembre heure d t pour retrouver le jour o Dubhe passe la verticale c t oppos au z nith 0 h heure moyenne On trouve le 9 septembre D une ann e l autre on peut avoir un d calage d un jour du fait que la p riode de r volution de la Terre n est pas exactement de 365 jours Le CLEA vous propose sur son site un nocturlabe imprimer et construire avec le 9 mars comme date rep re My N 20 23 N s F2 vi ue SRE SES 202 N NS o NE E 6 11152128 S ATSE septembre HE ate Fig 11 Nocturlabe propos sur le site du CLEA www clea astro eu archive des Cahiers Clairaut hiver 2013 ze Vaulx hydrographe 1584
3. Instrument Le nocturlabe V ronique Hauguel Rouen Vous trouverez dans cet article le principe et l utilisation du nocturlabe un instrument pratique utilis par les navigateurs beaucoup plus simple que l astrolabe mais aussi moins pr cis Le nocturlabe nocturnal ou encore cadran aux toiles est un instrument utilis de la fin du XV si cle jusqu au XVII pour conna tre l heure locale la nuit dans l h misph re nord gr ce l observation de la position de certaines toiles Sur l invention de l instrument on sait peu de choses les connaissances astronomiques sur lesquelles repose le nocturlabe existent depuis les astronomes grecs qui les avaient d j mises en pratique Le nocturlabe s est r pandu et a t am lior partir du XVI si cle avec le d veloppe ment de la navigation travers les oc ans te ER EE ba y ii z aee ere ET ns ME ian 3 F a SE 3 TA es st 9b gai6eyd Lus arge de gt Ceft InStrumenf Fig 1 Dessin de nocturlabe dans Les Premieres Euvres de JACQUES DEVAUIX pillote en la marine 1583 Gallica WA On pouvait conna tre l heure le jour gr ce aux cadrans solaires s il faisait beau mais les caprices de la m t orologie demandaient de multiplier les possibilit s de mesurer le temps sur un ciel d couvert D terminer l heure la nuit de mani re assez pr cise devenait une n cessit Puis au fil des ann es sur le nocturla
4. aisons se d cale par rapport aux toiles d environ un jour et demi par si cle Dubhe passait la verticale au dessus de la Polaire 0 heure le 21 f vrier 1582 le 3 mars apr s la r forme du calendrier et y passe le 9 mars actuellement d calage de 6 jours en 4 si cles Date de l quinoxe fix par le comput eccl siastique L quinoxe de printemps d fini astronomiquement est entre le 19 et le 21 mars Les Gardes de la Autour de 2000 Fig 9 Mise en vidence du rapprochement de la Polaire et du p le Nord c leste l intersection des m ridiens et du d calage des toiles dans un rep re quatorial de la vo te c leste Dubhe recule de 32 minutes ou 8 entre 1500 et 2000 FL VA WO FIST VAS Autour de 1500 Temps sid ral moyen vrai l gal Le temps sid ral est l heure aux toiles Un jour sid ral vaut 23 h 56 min 4 1 s Le jour solaire moyen vaut exactement 24 h Le temps solaire moyen se d cale donc chaque jour de 3 min 55 9 s par rapport au temps sid ral Le temps solaire vrai est l heure au Soleil midi corres pond au passage du Soleil au m ridien plein sud en France m tropolitaine Mais il n est pas r gulier d o l utilit d un temps solaire moyen L cart entre temps solaire vrai et temps solaire moyen d pend de la date On l appelle l quation du temps Elle varie de 16 14 min L heure l gale en France correspond au temps solaire moyen d
5. be ont t inscrites d autres donn es qui montrent le grand int r t de l instru ment pour les navigateurs Certains nocturlabes donnaient la diff rence de hauteur entre l toile Polaire et le p le Nord c leste Cette diff rence servait rectifier la latitude du lieu en mesurant la hauteur de l toile Polaire Au centre du nocturlabe tait souvent ajout un calculateur de mar e la position de la Lune la date l heure taient des donn es n cessaires pour conna tre l heure de la mar e dans un port Principe de fonctionnement Le nocturlabe a t con u en observant les deux principaux mouvements de la Terre 7 p ia L f f i S se A Fig 2 Mouvement relatif Terre vo te c leste pose photo d une heure L toile Polaire est au centre du mouvement apparent La Terre tourne autour de l axe des p les dans le sens direct si on la regarde depuis le p le Nord Au cours de la nuit on peut observer la vo te c leste tourner dans le sens direct autour de l toile Polaire En premi re approximation la Terre fait un tour sur elle m me en 24 h en 1 heure la vo te c leste tourne de 15 en 2 heures elle tourne de 30 Cons quences pour le nocturlabe Le nocturlabe poss de un cercle gradu en heures appel cercle des heures dans le sens direct Ce cercle doit tre centr sur l toile Polaire On doit utiliser des toiles proches d
6. e Greenwich auquel on ajoute 1 h heure d hiver ou 2 h heure d t L cart de longitude avec Green wich est donc aussi prendre en compte pour passer du temps solaire local au temps l gal raison de 1 heure pour 15 ou 4 minutes par degr On a donc Hi Hu L h ou 2 hb et Hu Hs E o H heure l gale Hm heure solaire moyenne L d calage en longitude 1 h ou 2 h heure hiver t Hy heure solaire moyenne Hs heure solaire vraie E quation du temps Pour dater un nocturlabe Le tableau suivant donne la date inscrite sur le diam tre vertical en haut de nocturlabes plus ou moins anciens C est la date o l toile choisie passe la verticale de la Polaire 0 heure Par exemple pour un nocturlabe du d but du XVr si cle la date ainsi d finie pour Claire de la Petite Ourse est autour du 20 avril Position de l toile la verticale 0 h Avant la Apr s la Actuellement r forme r forme XVI Kochab la Claire Petite Ourse Cette date varie effectivement d un nocturlabe l autre et trouve relativement souvent le 15 avril Il semble que les nocturlabes ne brillaient pas particuli rement par leur pr cision Exercices d applications 1 Trouver l heure Fig 10 Ciel du 24 ao t 2013 Gap mais quelle heure Le bas de l image est horizontal image Stellarium a partir de l image du ciel de Gap le 24 ao t 2013 et l aide du
7. e la Polaire Le p le Nord c leste est l intersection de l axe de la Terre avec la vo te c leste En 1500 la Polaire amp UMi tait 3 24 du p le Nord c leste Actuellement en 2013 elle est 40 45 Sens inverse des aiguilles d une montre Les gardes de la Grande Ourse toile lA Kochab ou la Claire Fig 3 Petite Ourse et Grande Ourse repr sent es le 1 d cembre 0 h en jaune 1 h en orange et 2 h en rouge Plus pr cis ment la Terre fait un tour sur elle m me non pas en 24 h mais en 23 h 56 min 4 09 s si on se rep re aux toiles C est la dur e du jour sid ral d placement de M M sur la figure 4 Donc en 24 heures en moyenne dur e du jour solaire la Terre fait un peu plus d un tour pour se retrouver dans une m me position par rapport au Soleil m me heure en un lieu donn nono orne oc Versune toile Soleil Fig 4 Mouvement relatif Terre vo te c leste Soleil sur un jour En M il est minuit un observateur vise une toile Apr s un jour sid ral environ 23 h 56 min il se retrouve en M2 et voit l toile dans la m me position Mais il faut encore pr s de 4 minutes pour qu il se retrouve minuit en M3 Chaque jour la Terre se d place sur sa trajectoire autour du Soleil d un angle de 1 environ 360 365 25 L observateur sur Terre voit le Soleil se d placer du m me angle sur la vo te c leste Entre 2 jours cons cu
8. entour de petites dents avec une plus longue pour 0 heure 24 heures ce qui permettait aux Sur le nocturlabe anglais en bois cet angle d passe 60 marins semble t il de lire l heure la nuit sans lumi re avec le toucher Une alidade d passant du disque fixe et tournant autour du centre du nocturlabe qui est trou et laisse la possibilit de faire une vis e par cet orifice Un c t est align avec le centre de l instrument La plupart des nocturlabes taient certainement faits en bois bois de poirier ou de buis d autres ceux le plus souvent conserv s sont en laiton Alidade pour viser l toile ici Kochab Le cercle des jours calendrier Le cercle des heures entour de dents Dent 0 h r gler sur la date lt Trou permettant de viser l toile Polaire I Fig 8 Les trois ET du nocturlabe Pour l observation l aide des Gardes de la Grande Ourse l alidade doit tre assez longue Merak est 34 de la Polaire Si on estime qu en tendant l g re ment le bras l instrument est 30 cm de notre il l alidade doit mesurer plus de 20 cm Dans les m mes conditions pour l observation avec la Claire situ e 16 5 de la Polaire le rayon du grand dis que doit tre inf rieur 9 cm diam tre maximum de 18 cm Mode d emploi avec les Gardes de la Grande Ourse Mettre la grande dent de O h 24 h ou 12 h sur la date et la maintenir dans cette pos
9. ition Viser l toile polaire par le trou au centre du nocturlabe Tendre le bras en maintenant bien le manche de l instrument dans la main Les graduations doivent tre dans le plan de l quateur donc perpendiculaire la ligne de vis e 1l Polaire et le manche doit tre dans le plan du m ridien le plan vertical nord sud L toile Polaire tant toujours en ligne de mire tourner l alidade pour marquer l alignement du centre avec les Gardes Dubhe et Merak Lire l heure sur le cercle des heures indiqu e par l alidade Quelle heure lit on Avec quelle pr cision Les dates sont gradu es r guli rement sur le cercle des jours ce qui fait que l on consid re une dur e de jour constante Donc le nocturlabe donne l heure solaire moyenne locale Chaque soir le nocturlabe est r gl sur la position des Gardes minuit heure solaire moyenne Puis c est le mouvement des toiles qui donnent l heure confondant ainsi temps sid ral et temps solaire L erreur reste mini me inf rieure 2 minutes par rapport l impr cision des mesures Un navigateur habile pouvait r aliser une lecture avec une pr cision de plus ou moins 15 minutes si on num re toutes les causes d erreurs talonnage du cercle des jours approximatif vis e de la Polaire et non pas du p le Nord difficult s dans l utilisation positionnement de l instru ment vis e des astres lecture des g
10. raduations resserr es sur un petit instrument L talonnage du cercle des jours Pour talonner le cercle des jours 1l faut savoir quel jour passe l toile choisie la verticale de la Polaire 0 heure Elle y passe d ailleurs deux jours de l ann e un jour au dessus de la Polaire et un jour au dessous Ces jours d pendent bien s r de l toile choisie mais pour une m me toile ils d pendent du calendrier julien ou gr gorien et de l poque 1 probl me le calendrier Entre les nocturlabes fabriqu s avant la r forme du calendrier gr gorien et apr s 1l y a une diff rence de 10 jours ventuellement 11 jours pour les nocturlabes du XVII jours qui ont t supprim s lors de l application de la r forme pour caler nouveau l quinoxe de prin temps le 21 mars date n cessaire l glise catholique pour fixer P ques Avant la r forme en 1582 le 1 jour du B lier donc le jour de l quinoxe tait le 11 mars 2 probl me le ph nom ne de pr cession des quinoxes Ce ph nom ne peu sensible sur quelques dizaines d ann es a des cons quences significatives sur plusieurs si cles m me pour le nocturlabe peu pr cis Il s agit d un lent d placement de l axe de la Terre qui a deux cons quences pour l instrument d une part l cart entre l toile Polaire et le p le Nord c leste varie il diminue actuellement d autre part le calendrier bas sur les s
11. s au m me jour la m me heure la position de chaque toile reste la m me Description et mode d emploi Choix des toiles BAIE OURSE GRANDE OURSE Fig 6 Quelques toiles proches de la Polaire L instrument devant tre centr sur l toile Polaire proche du centre de rotation de la vo te c leste les toiles vis es sont soit les Gardes de la Grande Ourse Merak B UMa et Dubhe UMa presque align es avec la Polaire soit Kochab B UMi appe l e aussi la Claire toile la plus brillante des Gardes de la Petite Ourse La Claire tait le plus souvent utilis e On peut avancer quelques hypoth ses comme on le verra 1l faut viser 2 toiles en m me temps avec le nocturlabe Cette action est plus facile si les toiles sont proches 3 E P Comme on utilise des toiles proches de la Polaire on rep re le passage d une toile au nord au dessus ou en dessous de la Polaire la Petite Ourse est circumpolaire visible toute l ann e pour une latitude sup rieure 16 alors que les Gardes de la Grande Ourse restent au dessus de l horizon pour une latitude sup rieure 33 Or la travers e de l Atlantique partir des les Canaries se fait une latitude inf rieure 30 Selon le choix des toiles l origine du cercle des jours sera diff rente C est d ailleurs comme cela qu on reconna t les nocturlabes qui fonctionnent avec les Gardes de la Grande O
12. tifs une m me heure les toiles se sont d cal es de presque 1 elles semblent prendre de l avance autour de l axe des p les dans le sens direct figure 5 La Terre a alors fait 361 sur elle m me toile Polaire Fig 5 Petite Ourse et Grande Ourse repr sent es le 1 d cembre minuit en jaune le 2 d cembre minuit orange le 3 d cembre minuit rouge Quelle que soit l ann e au m me jour la m me heure la position Terre Soleil vo te c leste est identique La date pour l utilisation du nocturlabe ne d pend donc pas de l ann e Cons quences pour le nocturlabe Le nocturlabe est gradu dans le sens direct en douze mois avec des subdivisions en jours un cercle des jours fixe et ind pendant du cercle des heures On rep re une toile qui passe la verticale de la Polaire 0 heure heure locale un jour donn qui servira d origine R capitulatif D une heure l autre la vo te c leste tourne de 15 environ autour de l axe de la Terre soit de 1 en 4 minutes Si on conna t la position d une toile un jour donn une heure donn e son d calage d environ 15 par heure nous permet de trouver l heure la nuit Entre deux jours cons cutifs la m me heure la vo te c leste tourne de 1 environ On peut suivre le d calage de l toile rep r e d un jour l autre Entre deux ann es cons cutive
13. urse ou de la Petite Ourse actuellement Dubhe passe la verticale de la Polaire 0 h heure solaire le 8 septembre sous la Polaire et le 9 mars au dessus de la Polaire alors que c est le 3 novembre et le 5 mai pour Kochab Certains nocturlabes ont deux index ce qui permet de lire l heure en prenant les Gardes de l une ou de l autre des deux ourses L angle entre ces deux index repr sente l angle Kochab Polaire Dubhe valant environ 55 Kochab toile Polaire D Fis 7 gauche noctur labe anglais non sign en bois de poirier avec deux index 1670 25 ans Image Canada Science and Technology Museum Description Le nocturlabe est compos de trois pi ces Un disque dont la couronne ext rieure le cercle des jours est divis e en 12 parties pour les douze mois du calendrier solaire utilis l poque et ventuellement les 12 signes du calendrier du zodiaque en tournant dans le sens direct Chaque mois est subdivis en jour Est fix sur ce disque un manche indiquant le bas de l instrument ou un anneau indiquant le haut Dans les ouvrages de navigation ce sont les nocturlabes manche les plus fr quents Un disque mobile plus petit concentrique le cercle des heures gradu dans le sens direct de 0 24 heures ou 2 fois de 0 12 heures ou encore avec uniquement les heures utiles pour le lieu d utilisation de 16 h 8 h par exemple Il est souvent
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