Ensemble de la lunette méridienne et de ses accessoires ⋅ Patrimoine en Bourgogne-Franche-Comté

Historique

Cette lunette méridienne fait partie de la dotation initiale de l'observatoire de Besançon, auquel elle était indispensable pour "fabriquer le temps" nécessaire au service chronométrique. Elle est commandée en 1881 au constructeur mécanicien Paul Gautier, dont l'atelier parisien (créé en 1866) avait repris les activités des maisons Secrétan et Eichens. Le traité avec Gautier est passé le 1er novembre 1882 (pour un montant de 36 000 francs) et l'instrument est installé en septembre 1885. D'après la correspondance entre le constructeur et le directeur de l'établissement, Louis-Jules Gruey, un bain de mercure pour l'observation des étoiles par réflexion est expédié le 15 janvier 1891. L'équipement date pour l'essentiel des premières années d'utilisation de la lunette même si les accessoires ont pu être modernisés par la suite.

Période(s)

Principale :

4e quart 19e siècle

Date(s)

1885 : daté par source

Illustrations

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Description

L'ensemble de la lunette méridienne comprend la lunette et ses cercles gradués, un chariot de retournement, un siège d'astronome, les accessoires permettant d'évaluer les erreurs instrumentales (niveau mécanique suspendu, bain fixe et bain mobile de mercure, mires, collimateurs, appareil à flexion, escabeau à marches) ainsi que les aménagements architecturaux permettant le dégagement du plan méridien (système d'ouverture par vantaux et volets de la toiture avec contrepoids et échelle) et divers autres accessoires (supports en fonte pour tube de collimateurs, contrepoids pour la lunette, etc.). Le toit en fer à deux pans de la salle s'ouvre de part et d'autre afin de ménager une fente d'observation dans le plan méridien vers le zénith. Les grandes fenêtres au nord et au sud permettent d'observer dans ce plan méridien les étoiles proches de l'horizon mais également de procéder aux opérations de collimation avec les mires extérieures. Afin de pouvoir établir les coordonnées d'une étoile ou d'un astre, l'instrument a été dès 1885 associé à un régulateur astronomique (horloge Fénon n° 30), puis à un second (horloge Fénon n° 115) en 1892 lorsqu'un réseau de distribution d'heure à partir d'une horloge mère a été mis en place sur le site. Pour améliorer la précision des mesures, les régulateurs ont, dans les premières années du 20e siècle, été complétés de chronographes. Par ailleurs existait un oculaire nadiral de fabrication locale, en aluminium (l = 19, d intérieur = 2, 5), qui a disparu : cet accessoire muni d'un dispositif permettant d'éclairer le réticule et le bain de mercure remplaçait l'oculaire habituel pour une détermination plus aisée de la déclinaison des astres proches du zénith par visées sur un bain de mercure fixe.

Catégories :

astronomie

Source(s) documentaire(s)

Documents figurés

Documents multimédias

Granato, Marcus ; Le Guet Tully, Françoise. Les principes de la restauration d’instruments scientifiques : le cas du cercle méridien Gautier de l’observatoire de Rio de Janeiro, 2009
Granato, Marcus ; Le Guet Tully, Françoise. Les principes de la restauration d’instruments scientifiques : le cas du cercle méridien Gautier de l’observatoire de Rio de Janeiro. In Situ, revue des patrimoines [en ligne], 2009, n° 10 [consulté le 06/09/2011]. Accès Internet : http://www.insitu.culture.fr/article.xsp?numero=10&id_article=marcus-1330
Le Guet Tully, Françoise ; Davoigneau, Jean. L’inventaire et le patrimoine de l’astronomie : l’exemple des cercles méridiens et de leurs abris, 2005
Le Guet Tully, Françoise ; Davoigneau, Jean. L’inventaire et le patrimoine de l’astronomie : l’exemple des cercles méridiens et de leurs abris. In Situ, revue des patrimoines [en ligne], 2005, n° 6 [consulté le 31/10/2008]. Accès Internet : http://www.revue.inventaire.culture.gouv.fr/insitu/insitu/article.xsp?numero=6&id_article=davoigneau-467
Le patrimoine scientifique, 2009
Le patrimoine scientifique. In Situ, revue des patrimoines [en ligne], 19 mai 2009, n° 10. Accès Internet : http://www.insitu.culture.fr/index_numero.xsp?numero=10

Bibliographie

À voir

Informations complémentaires

Voir le dossier numérisé

« Fabriquer l’heure » avec les étoiles

L’heure donnée par les cadrans solaires est imprécise, notamment parce que l’orbite de la Terre autour du Soleil est une ellipse. La Terre se déplace plus vite lorsqu’elle est proche du Soleil que lorsqu’elle en est éloignée : l’intervalle de temps entre deux passages successifs du Soleil au méridien d’un lieu – ou jour solaire – varie donc au cours de l’année, ce qui n’est pas le cas de l’intervalle de temps entre deux passages successifs d’une étoile au méridien – ou jour sidéral. Dès que les astronomes disposèrent d’horloges qui pouvaient garder le temps avec une bonne précision, ils « fabriquèrent » l’heure en observant des étoiles de repère, dont la position est connue.
L’astronome repère le passage d’un astre dans le plan méridien et en note l’instant grâce à l’horloge (méthode « œil et oreille »). L’assistant lit sur le cercle gradué, à l’aide d’un microscope, la hauteur de cet astre au-dessus de l’horizon. A partir de ces deux quantités, ils calculent ses coordonnées et leur comparaison avec celles répertoriées dans un catalogue d’étoiles (ou dans les éphémérides s’il s’agit de la Lune ou du Soleil) permet de connaître la « marche » de l’horloge garde-temps. Il est alors possible d’obtenir l’équation de « correction » de l’horloge et donc de « fabriquer » le temps.

Le chronographe

Inventé aux Etats-Unis au début des années 1870, le chronographe astronomique est rapidement utilisé en Grande-Bretagne puis dans le reste de l’Europe. Il se compose d’un cylindre enregistreur recouvert de papier, auquel un mécanisme d’horlogerie transmet un mouvement de rotation uniforme. Relié électriquement à l’horloge d’un cercle méridien, il enregistre à l’aide d’une plume les intervalles de temps correspondant aux battements du pendule.
Il permet également le report sur le papier d’instants déterminés par l’observateur : au lieu de regarder le cadran de l’horloge et d’écouter l’aiguille des secondes pour noter l’instant de passage d’un astre au méridien (« méthode œil et oreille »), l’astronome garde l’œil rivé à l’oculaire et active manuellement un « toppeur ». Sa tâche est ainsi facilitée et la détermination de l’instant du passage gagne en précision. Le chronographe peut aussi enregistrer la marche des régulateurs astronomiques. Les générations successives de chronographes, de technologies différentes, ont permis d’augmenter considérablement la précision des observations.

La détermination des constantes instrumentales du cercle méridien

D’après un texte extrait de : Le Guet Tully (Françoise), Davoigneau (Jean). L’inventaire et le patrimoine de l’astronomie [...] In Situ, revue des patrimoines [en ligne], 2005, n° 6, galerie d’images. Accès Internet : http://www.culture.gouv.fr/culture/revue-inv/PJ/n7-d17/index.html

L’instrument méridien est constitué d’une lunette astronomique dont l’axe de rotation est horizontal et perpendiculaire à l’axe optique. Cet axe de rotation traverse la lunette en son milieu et repose à chacune de ses extrémités, terminées par des tourillons coniques, sur des coussinets fixes. Il est dirigé suivant la ligne est-ouest. L’axe de rotation ainsi défini est invariable et l’axe optique de la lunette est donc disposé dans le plan méridien.
Cependant aucun instrument n’est parfait ni dans sa construction, ni dans son positionnement. Il est donc important de connaître les écarts à l’idéal – dénommés constantes instrumentales – afin de « réduire » les observations brutes effectuées avec l’instrument en vue d’obtenir des mesures corrigées de ces écarts.

L’instrument souffre de trois types d’erreurs instrumentales :
- le défaut de perpendicularité de l’axe optique de la lunette par rapport à l’axe est-ouest constitue l’erreur de collimation ;
- le défaut d’horizontalité de l’axe de rotation de la lunette (axe est-ouest des tourillons) constitue l’erreur d’inclinaison ;
- le défaut d’alignement dans le plan est-ouest constitue l’erreur d’azimut.

L’estimation des erreurs instrumentales s’obtient par diverses méthodes nécessitant l’emploi d’accessoires :
- des visées nadirales avec réflexions sur un bain de mercure (IM25001816), puis de nouvelles visées après retournement de l’instrument permettent de connaître l’erreur de collimation et d’inclinaison ;
- des mesures à l’aide de deux collimateurs est et ouest placés dans l’axe des tourillons permettent également de connaître l’erreur de collimation ;
- un niveau à bulle à enjambement (IM25001814) posé sur l’axe des tourillons permet de mesurer l’erreur d’inclinaison ;
- des visées à l’aide de collimateurs (IM25001822) sur des mires fixes (IM25001821) placées dans le plan méridien de l’instrument permettent d’estimer l’erreur d’azimut.

La mire est un signal constitué d’un dispositif optique placé sur un édicule fixe (par glissement sémantique le terme de mire désigne également l’édicule). En visant ce signal, on détermine une direction. Une seule mire méridienne suffit pour estimer l’erreur d’azimut d’un cercle méridien si l’on renouvelle les visées après retournement de l’appareil (avec un chariot de retournement : IM25001815). Cependant l’installation de deux mires, l’une au sud et l’autre au nord de l’instrument, dispense d’effectuer ces manipulations.
Grâce à l’existence des mires nord et sud, on peut également contrôler la stabilité des mires elles-mêmes. Celles-ci peuvent être proches (entre 30 et 100 mètres, ce qui est le cas à Besançon) ou lointaines (plusieurs kilomètres) : ainsi le cercle méridien Brunner de l’observatoire de Nice était pourvu d’une mire sud située à 67 m et d’une mire nord située à 6,5 km sur le Mont Macaron.

Les premiers travaux effectués à l’aide du cercle méridien consistèrent à étudier les erreurs de division des cercles gradués. L’étude, qui dura de 1885 à 1888, fut ensuite reprise en 1922. Les mires nord et sud (IM25001821), installées en 1888, sont complétées en 1894 par des collimateurs (IM25001822) qui, tout d’abord placés à l’extérieur du bâtiment, sont déplacés à l’intérieur de la salle méridienne en 1900.
Quant aux études portant sur les erreurs de flexion de l’instrument faites à l’aide d’un instrument spécifique (IM25001813) imaginé par Maurice Loewy, directeur de l’observatoire de Paris et construit par Paul Gautier, elles furent menées jusqu’en 1922.

Aire d’étude et canton : Besançon

Dénomination : lunette astronomique

Parties constituantes non étudiées :

instrument de préparation
volet
meuble professionnel

ENSEMBLE DE LA LUNETTE MÉRIDIENNE ET DE SES ACCESSOIRES