LUNETTE ASTRONOMIQUE ET INSTRUMENT ASTROMÉTRIQUE (LUNETTE MÉRIDIENNE ET CERCLE MÉRIDIEN)

25 - Besançon

La Bouloie - Observatoire - 34 avenue de l' Observatoire

Situé dans : Abri d'instrument méridien dit pavillon de la méridienne
Emplacement : Salle de la méridienne

Dossier IM25001810 réalisé en 2001 revu en 2008
Auteur(s) : Françoise Le Guet Tully, Anthony Turner, Delphine Issenmann, Jean Davoigneau, Laurent Poupard

Vue d'ensemble de la salle méridienne, avec la lunette de face. © Région Bourgogne-Franche-Comté, Inventaire du patrimoine

Présentation

1. Le principe de l’instrument
Destiné à l’astrométrie – science de la position des astres –, le cercle méridien, qui combine une lunette et un cercle gradué positionnés précisément dans le plan nord-sud, est associé à une horloge de précision. La lunette permet d’observer les astres au moment de leur passage dans le plan méridien, passage résultant du mouvement de rotation de la terre sur elle-même en un jour. L’horloge permet de repérer cet instant et le cercle gradué indique la hauteur au-dessus de l’horizon de l’astre observé. Tous les astres visibles en un lieu donné passent au moins une fois par jour dans le plan méridien de ce lieu ; les étoiles les plus proches du pôle, appelées circumpolaires, y passent deux fois.
Les deux quantités obtenues à l’aide du cercle méridien – l’instant de passage et la hauteur de l’astre – permettent de calculer la position de l’astre observé sur la voûte céleste. Inversement, l’observation du passage au méridien d’un astre dont on connaît déjà la position permet d’obtenir la « correction d’horloge », donc de « fabriquer » le temps.
C’est l’astronome danois Olaüs Roemer qui, en 1704, réalisa le premier instrument permettant de déterminer à la fois les deux coordonnées d’un astre en combinant en un seul deux instruments existants : une lunette astronomique, traversée en son milieu par un axe de rotation horizontal orienté est-ouest, et un cercle gradué, équipé de microscopes de lecture porté par ce même axe. Les extrémités de l’axe transversal sont terminées par des tourillons cylindriques qui reposent sur des coussinets en bronze, eux-mêmes scellés sur des piliers. Parce que cette installation procure une très grande stabilité à la lunette, les mesures d’angle et d’instant qu’elle permet sont beaucoup plus précises que celles obtenues avec tout autre instrument.
Au cours du 19e siècle, le cercle méridien deviendra l’instrument par excellence de l’astrométrie et tous les observatoires importants en seront équipés.

2. Le cercle méridien de l’observatoire de Besançon
L’instrument, installé en septembre 1885, a été commandé en 1881 au constructeur mécanicien Paul Gautier, dont l’atelier parisien – créé en 1866 – avait repris les activités des maisons Secrétan et Eichens. Avant d’ouvrir sa propre fabrique, Wilhelm Eichens avait été le maître d’apprentissage du jeune Gautier dans l’atelier de Marc Secrétan. Sur les dix cercles méridiens équipant en 1887 les observatoires français, neuf proviennent de ces trois maisons et, bien que de conception analogue, tous sont des pièces uniques. Celui de Besançon possède une lunette de 2,37 m de distance focale et de 19 cm d’ouverture et il est muni de deux cercles de 1 m de diamètre, gradués de 5’ en 5’ et équipés chacun de six microscopes pour la lecture des graduations.
Ce cercle méridien, qui assure le service du Temps à l’observatoire de 1885 à 1980, ne fut que très peu modifié. Les améliorations et changements portent essentiellement sur les accessoires de l’appareil – micromètre (IM25001811), horloge (IM25001964), chronographe –, régulièrement modernisés.
Quant à l’oculaire triple (IM25001812) – inventé par Gruey et construit par Gautier –, il a pour fonction de faciliter les observations de la Lune et du Soleil, dont le passage au méridien est plus difficile à repérer car, contrairement aux étoiles, ils ne se présentent pas comme des points mais comme des disques dont il faut déterminer le centre.
L’instrument est utilisé à partir de 1886 pour l’observation des étoiles de repère, dites étoiles fondamentales, la nuit et pour celle du Soleil le jour. Il sert également à l’observation du passage des étoiles circumpolaires, de la Lune et des planètes.
À partir de 1913, lorsque l’observatoire est équipé pour recevoir les signaux horaires de la tour Eiffel, il est surtout utilisé pour l’élaboration de catalogues de position d’étoiles. A la fin du dernier programme d’observations, dans les années 1980, le cercle méridien est remis dans son état d’origine afin d’être présenté au public.

Historique

La lunette méridienne est commandée en 1881 au constructeur mécanicien Paul Gautier, dont l'atelier parisien (créé en 1876) avait repris les activités des maisons Secrétan et Eichens (avant d'ouvrir sa propre fabrique, Wilhelm Eichens avait été le maître d'apprentissage du jeune Gautier dans l'atelier de Marc Secrétan). De son installation en septembre 1885 à 1888, Louis-Jules Gruey et ses collaborateurs mesurent les erreurs de division des cercles ; ces mesures ont été reprises par Raoul Goudey et Léon Varchon en 1930 et les erreurs de flexion étudiées par Paul Brück jusqu'en 1922. Un micromètre à fil mobile système Repsold est installé en 1903 puis remplacé en 1929 par un micromètre impersonnel, utilisé jusque dans les années 1970. L'automatisation des mesures en ascension droite est réalisée par Marc Sauzéat de 1969 à 1973. Ce cercle méridien a été utilisé à partir de 1886 de nuit pour l'observation du passage des étoiles fondamentales et des grosses planètes, et de jour pour l'observation du passage d'étoiles brillantes et de planètes. Il a servi également à l'observation du passage des étoiles circumpolaires. Lorsque la détermination du temps s'est affranchie des observations astronomiques, l'instrument a été utilisé à l'élaboration de catalogues de position d'étoiles. Dans les années 1980, à la fin du dernier programme d'observations, il a été remis dans son état d'origine afin de devenir un objet de musée.

Période(s)

Principale :

4e quart 19e siècle

Date(s)

1885 : daté par source

Auteur(s) & personnalité(s)

Auteur : Paul Gautier, fabricant, attribution par source

Date de naissance : 1842 - date de décès : 1909

Fabricant d’instruments d’astronomie. Formé à Paris dans l’atelier de Marc Secrétan puis dans celui d’Eichens, qu’il reprend en 1881.

lieu d'exécution :

Ile-de-France, 75, Paris

Illustrations

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Description

Destiné à l'astrométrie (science de la position des astres), le cercle méridien, qui combine une lunette et un cercle gradué positionnés précisément dans le plan nord-sud, est associé à une horloge de précision. La lunette permet d'observer les astres au moment de leur passage dans le plan méridien, passage résultant du mouvement de rotation de la terre sur elle-même en un jour. L'horloge permet de repérer cet instant et le cercle gradué indique la hauteur au-dessus de l'horizon de l'astre observé (tous les astres visibles en un lieu donné passent au moins une fois par jour dans le plan méridien de ce lieu, les étoiles les plus proches du pôle - appelées circumpolaires - y passent deux fois). Les deux quantités obtenues à l'aide du cercle méridien (l'instant de passage et la hauteur de l'astre) permettent de calculer la position de l'astre observé sur la voûte céleste. Inversement, l'observation du passage au méridien d'un astre dont on connaît déjà la position permet d'obtenir la "correction d'horloge", donc de "fabriquer" le temps. A Besançon, c'est pour cette dernière fonction que l'instrument fut acquis. Sa lunette a une ouverture de 19 cm et une distance focale de 237 cm. Il possède les équipements suivants : un micromètre (avec système d'éclairage pour fils brillants ou noirs), un oculaire simple, un oculaire triple, deux cercles gradués (à l'origine de son appellation) de 1 m de diamètre divisés de 5' en 5', deux systèmes de six microscopes, un appareil à flexion de Loewy. Elle est également équipée d'accessoires permettant de déterminer ses constantes instrumentales, c'est-à-dire ses écarts à l'idéal (niveau à enjambement avec système de suspension, bain fixe de mercure, bain mobile de mercure, mires et collimateurs).

Catégories :

astronomie

Structures :

fonctions combinées
instrument spécialisé

Matériaux :

fonte de fer, Array
laiton, Array
verre, Array
bois, Array

Dimensions :

Cercle : d = 100. Lunette : l = 237, d = 19. Axe des tourillons : l = 256, h (par rapport au sol) = 200.

Inscriptions :

Graduations sur les deux cercles de 5'en 5'.
graduations, gravé, sur l'oeuvre

État de conservation :

manque
Il manque peut-être le bain mobile de mercure.

Source(s) documentaire(s)

Documents figurés

Lunette méridienne, limite 19e siècle 20e siècle ?
Lunette méridienne, photographie, s.n., s.d. [limite 19e siècle 20e siècle ?].
Lieu de conservation : Archives de l'Observatoire, Besançon

Voir l'image
[Le cercle méridien et deux astronomes], limite 19e siècle 20e siècle ?
[Le cercle méridien et deux astronomes], photographie, s.n., s.d. [limite 19e siècle 20e siècle ?].
Lieu de conservation : Archives de l'Observatoire, Besançon

Voir l'image

Documents multimédias

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
Winterburn, Emily. The Airy Transit Circle. Revolutions in Science, 2005
Winterburn, Emily. The Airy Transit Circle. Revolutions in Science. - BBC History Homepage [en ligne ; date de consultation : 12/07/05]. Accès Internet : http://www.bbc.co.uk/history/british/victorians/airy_george_01.shtml

Bibliographie

À voir

Informations complémentaires

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Aire d’étude et canton : Besançon

Dénomination : lunette astronomique, instrument astrométrique

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