Latitude et longitude…

La latitude, qui mesure la position par rapport à l’équateur le long d’un méridien, est facilement mesurable : il suffit de viser l’étoile Polaire et de mesurer l’angle avec la verticale, indiquée par le fil à plomb. Par convention, la latitude est représentée par le complémentaire de cet angle…

Mais la longitude ? Comment déterminer la distance parcourue par un navire vers l’Ouest ou vers l’Est le long d’un parallèle ?

Galilée, en 1636, propose une solution : il sait que la Terre tourne sur elle-même en vingt-quatre heures et que la position du Soleil détermine l’heure locale. Mesurons, raisonne Galilée, la différence des heures locales entre l’apparition d’un même phénomène astronomique en deux points différents de la Terre. Supposons que ce phénomène a lieu à cinq heures à un endroit et à sept heures en un autre endroit sur le même parallèle. De cette différence de deux heures, nous calculons que l’écart de longitudes entre ces deux endroits est 360 degrés de longitude, divisés par 24 et multipliés par 2, soit 30°, ce qui correspond à 3 333 kilomètres sur l’équateur et à 2 333 kilomètres sur la longitude de la ville de Padoue en Italie.

De la nécessité de savoir faire le point

« Ou penchés à l’avant des blanches caravelles,

Ils regardaient monter en un ciel ignoré

Du fond de l’océan des étoiles nouvelles. »

Le « Ils » de ces vers, ce sont les navigateurs allant découvrir les Amériques. Mais José Maria de Heredia auteur de ce poème les Conquérants, s’était trompé : les marins du navire, se dirigeant vers l’Ouest, voient les étoiles s’enfoncer au-dessous de l’horizon. Ainsi, le célèbre parnassien n’aurait pas su faire le point !

Revenons à nos marins : au début du XVIII^e siècle, l’escadre britannique en revenant de la Méditerranée se trouve plongée en plein brouillard dans la Manche et se heurte aux rochers des îles Scilly : deux mille hommes périssent et la flotte est détruite. Le problème du repérage en mer est reposé de façon dramatique…

Une extrême minutie !

John Harrison (1693–1776).

La difficulté quand on détermine la longitude pour la navigation (voir article "Des utilisations de la dérivée seconde") est que toute mesure du temps doit être précise : en une minute, la Terre tourne de vingt-sept kilomètres à l’équateur. Or, au XVII^e siècle, les horloges n’étaient pas suffisamment fiables pour qu’on puisse les utiliser.

Galilée possède un instrument nouveau, le télescope. Il pense à utiliser le phénomène astronomique constitué par les satellites de Jupiter, qu’il vient de découvrir. Il sait l’heure où apparaît un satellite juste devant Jupiter à Padoue. L’heure locale de l’instant d’apparition du satellite, déterminée par la hauteur du Soleil, déterminera les différences d’heures, donc la différence de longitude entre le point de mesure et Padoue. Hélas, en 1641, Galilée meurt et la méthode est abandonnée. 

En 1667, Louis XIV propose un prix de soixante mille livres (une fortune !) pour avancer sur la question. Jean-Dominique Cassini reprend la proposition de Galilée, ce qui lui permet d’améliorer la précision des cartes, notamment la position en longitude de la côte de France. Mais le problème persiste en cas de mauvais temps.

Il faudra attendre 1764 pour qu’un inventeur britannique de génie, John Harrison, perfectionne un chronomètre de marine, qui ne varie que de quarante secondes en sept semaines de navigation. Harrison gagne les vingt mille livres promises par la Couronne d’Angleterre pour la résolution de ce que Voltaire dénommait « l’impossible problème des longitudes ». 

Quand vous serez dans un hôtel ou un aéroport où diverses montres indiquent les heures, vous saurez évaluer les différences de longitudes entre ces villes…