Astrolabe - Définition

Astrolabe perse du XVIII^e siècle

L'astrolabe (ou Almincantarat, Almicantarat, de l'arabe ???????? : Al-Muqantara) est une double projection plane (le plus souvent une projection polaire) qui permet de représenter le mouvement des étoiles sur la voûte céleste. Le principe de sa construction est connu depuis l'époque grecque ; mais son utilisation courante n'a été répandue que par les astronomes de l'Islam, à partir du VII^e siècle. D'usage limité pour les observations astronomiques, il sert surtout pour l'astrologie, l'enseignement de l'astronomie, et le calcul de l'heure le jour par l'observation du soleil ou pendant la nuit par l'observation des étoiles. Dans sa forme simplifiée, l'" astrolabe nautique ", ce fut le principal instrument de navigation depuis le XVI^e siècle jusqu'au XVIII^e siècle, au moment où fut inventé le sextant.

Fonctionnement

L'astrolabe superpose deux instruments scientifiques.

Mesure des hauteurs des astres

Un astrolabe se compose d'un cercle gradué en degrés (rapporteur) avec un bras tournant attaché à son centre, l'alidade. Quand il est suspendu par son anneau supérieur, la marque 0° sur le cercle est alignée avec l'horizon. Si une étoile, ou tout autre corps céleste, est visé à l'extrémité du bras mobile, la position de l'étoile peut être lue (" prise ") sur le cercle gradué. L'étymologie grecque du nom provient de cette action : astro = étoile, labe = prendre.

Cette fonction est la seule réalisée par les " astrolabes nautiques ", utilisés pour la navigation maritime, et qui ne présentent pas la partie centrale.

Calcul de l'heure

Le centre de l'astrolabe est un abaque permettant de déterminer l'heure à partir de la hauteur de l'astre, et de là, sa direction.

• Sur le plateau (mater) sont gravées des lignes qui représentent la projection stéréographique de la sphère céleste, uniquement valides pour une latitude géographique donnée.
• Sur cette grille de coordonnées tourne le rete, qui est un cadre avec des points représentant les étoiles fixes.

Quand le rete tourne en fonction du temps local, la position des étoiles qu'il matérialise se déplace sur le plateau mater, où peuvent être lues les hauteurs et les directions. Réciproquement, l'instrument peut être ajusté à la position mesurée, le temps pouvant alors être lu sur l'échelle.

La hauteur de l'astre visée étant connue, on fait tourner le rete jusqu'à ce que le repère du rete correspondant à l'astre coïncide avec la graduation de la hauteur sur la mater. Dans cette position, l'astrolabe est réglé à l'heure locale, et la direction de l'axe peut être lue sur l'autre famille de graduation de la mater. Pour une lecture correcte, il faut bien entendu savoir si l'astre visé est ascendant (à l'orient) ou descendant (à l'occident), ce qui ne pose guère de problème à l'observateur entraîné.

Utilisation

L'astrolabe est avant tout un instrument destiné à lire l'heure solaire ou stellaire en un endroit donné, pour effectuer des observations astronomiques ou astrologiques. Quand il est destiné à être utilisé en voyage, il dispose d'un jeu de plusieurs plateaux, permettant d'ajuster la représentation du ciel local en fonction de la latitude du lieu.

Construction

Astrolabe perse de 1208

L'intérêt d'une telle projection stéréographique de la voûte céleste est essentiellement pratique et esthétique : avec cette projection, tous les cercles (de hauteurs, d'azimuth,...) sont transformés en cercles, ce qui en facilite grandement le tracé, et conduit à un résultat beaucoup plus esthétique. Sans cette contrainte de réalisation, une projection centrale arbitraire pourrait être retenue.

La rete n'est qu'une armature destinée à supporter la matérialisation du zodiaque d'une part, et les pointeurs des principales étoiles d'autre part. Cette armature est souvent une véritable œuvre d'art à elle seule. Elle tend à paraître symétrique par rapport à l'axe des solstices, alors que les positions stellaires ne le sont naturellement pas.

L'astrolabe est le plus souvent dimensionné de manière à ce que le cercle du zodiaque soit pratiquement tangeant à la bordure extérieure. Les étoiles représentées sont donc restreintes à celles située au dessus du tropique du Capricorne. Sirius est donc toujours représentée, souvent Antarès, mais généralement pas Fomalhaut.

Datation d'un astrolabe

L'astrolabe est un instrument suffisamment précis pour que la précession des équinoxes y soit manifeste : même les astrolabes du XV° siècle ne sont plus utilisables de nos jours. Sur la gravure, on peut ainsi remarquer que la pointe la plus en haut à droite, qui clôt le cercle externe, et marque la position de Antarès, est sensiblement dans l'alignement de la graduation 28° du Scorpion (238°). Cette étoile est actuellement (Y2000) à 247°, soit 7° du Sagittaire. La précession des équinoxes étant de 1° pour 72 ans, la différence de 10° correspond à un âge de l'ordre de 700 ans (l'original est donné pour 1208, la différence vient probablement de ce que la gravure a introduit de petits écarts supplémentaires).

Dans l'astrolabe du XVI° siècle ci-dessous, la position d'Antarès est donnée à 0.5° du Sagittaire, soit un décalage de 6.5° et un âge apparent de l'ordre de 470 ans. L'astrolabe étant daté de 1569, l'écart (de 40 ans, soit un demi-degré) paraît simplement dû aux erreurs de réalisation et de lecture.

Histoire et origine

Astrolabe du XVI^e siècle.

L'astrolabe a probablement été inventé par Hipparque. L'astrolabe en laiton est originaire de Perse (Iran) et amélioré dans le monde islamique, avant d'atteindre l'Europe vers 970, par l'intermédiaire du moine Gerbert d'Aurillac, qui le ramena d'Espagne, d'où il rapporta nombre de connaissances scientifiques transmises par les Arabes, qui occupaient en partie la péninsule ibérique. L'auteur anglais Geoffrey Chaucer (v.1343–1400) a écrit un traité sur l'astrolabe pour son fils. Au XV^e siècle, le fabricant d'instrument français Jean Fusoris (v.1365–1436) a commencé à les vendre dans son magasin à Paris, avec des cadrans solaires portatifs et d'autres instruments scientifiques populaires à cette époque.

L'astrolabe est le nom d'un des plus anciens instruments de navigation qui mesure l'angle formé par l'horizon et un corps céleste donnant ainsi la latitude exacte mais pas la longitude. L'astrolabe existe depuis l'Antiquité (II^e siècle av. J.-C.). Il a été conçu par Hipparque. Ptolémée l'étudia 3 siècle plus tard. l'astrolabe sert d'abord aux astrologues, musulmans en particulier (X^e siècle). Ce sont les portugais qui aboutissent à partir de 1485 à des progrès décisifs en adaptant l'astrolabe à la navigation maritime et en dressant des tables (regimientos) permettant de calculer la déclinaison magnétique. Le problème de la longitude ne sera résolu qu'avec l'invention du chronomètre (2° moitié du XVIII^e siècle). Cet outil —dont le nom provient de deux mots grecs signifiant astre et prendre— est constitué d'une pièce circulaire, un disque de laiton ou bronze de 10 à 50 cm de diamètre, graduée en degrés sur la circonférence et une alidade munie de viseurs en rotation sur le centre. L'alidade pivote sur son axe et est pointé vers le soleil ou une étoile afin de lire l'angle, la hauteur du soleil par rapport à l'horizon, sur les repères du disque. L'astrolabe se tient verticalement à la main par un anneau ; les astres sont visés en tournant le viseur jusqu'à ce qu'une étoile soit vue par les deux bouts. Les degrés obtenus par le viseur sur l'arc peut être converti en degrés de latitude du point d'observation.

Bibliographie

• L'Astrolabe, R. D'Hollander, Institut Océanographique Editeur, 1999
• Astrolabes cartes du Ciel, J.-N. Tardy, Edisud, 1999
• LES INSTRUMENTS DE L’ASTRONOMIE ANCIENNE de l’Antiquité à la Renaissance.Philippe DUTARTE,2004