Longitude
Source: Wikipédia sous licence CC-BY-SA 3.0.
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Les méridiens passent tous par les pôles
Les méridiens passent tous par les pôles

La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).

Définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.)

Tous les points de même longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).) appartiennent à une ligne épousant la courbure terrestre (La courbure terrestre - nommée aussi dépression - définit l'horizon visuel apporté par la rotondité ou sphéricité de la Terre. Elle limite la vision (théorique) lointaine par exemple sur...), coupant à angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) droit l'équateur et reliant le pôle Nord (Le pôle Nord géographique terrestre, ou simplement pôle Nord, est le point le plus septentrional de la planète Terre. Il est défini comme le point...) au pôle Sud (Le pôle Sud est le point le plus au sud de la surface de la Terre, diamétralement opposé au pôle Nord. Il est situé sur le continent Antarctique.), cette ligne est appelée méridien. À la différence de la latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) (position nord-sud) qui bénéficie de l'équateur et des pôles comme références, aucune référence naturelle n'existe pour la longitude. La longitude, généralement notée λ, est donc une mesure angulaire sur 360° par rapport à un méridien de référence, avec une étendue de +180° à -180° ou 180° Est à 180° Ouest (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).).

Calcul

Le parcours d'un point (Graphie) immobile sur "Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est...)" (ou sur Mer) décrivant un cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale distance d'un point nommé centre. La valeur...) (de 360°), que l'on appelle une parallèle (opposé au méridien), et une journée comportant 24h par définition, on en déduit que la Terre, et donc le point, tourne de 15° par heure (L'heure est une unité de mesure  :). Il suffit donc de connaitre l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences...) locale en deux points différents afin de déterminer leur différence de longitude (relative). De cette façon si on pose un des points comme référence, on pourra déduire la longitude (référencée) du second point. Par exemple, si l'heure UTC est l'heure du méridien de Greenwich (Le méridien de Greenwich est le méridien qui sert de référence internationale de longitude.) et si le fuseau horaire local est de trois heures avant UTC, la longitude de l'endroit est d'environ 45° Ouest (3*15°).

Simple ? pas si sûr. Car comment déterminer l'heure locale ? Si on dispose d'un GPS, il suffit de lire l'affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du foyer)sur un support destiné à son émission, externe ou interne, ce qui en fait un média à part entière sans contexte rédactionnel. Panneaux...). Soit. Mais si on en dispose pas, comment faire ? il suffit d'identifier, dans un premier temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), la notion d'heure locale à l'heure solaire en faisant abstraction ( En philosophie, l'abstraction désigne à la fois une opération qui consiste a isoler par la pensée une ou plusieurs qualités d'un objet concret pour en former une...) du choix arbitraire des états (décalage par rapport au soleil). Ensuite, il faut trouver l'heure solaire. On rappelle que le parcours du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type...) dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) est appelé écliptique (L'écliptique est le grand cercle sur la sphère céleste représentant la trajectoire annuelle du soleil vue de la Terre. Plus précisement, il s'agit de l'intersection de la sphère céleste avec le plan écliptique,...) (ou de façon symétrique le plan de l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) de la Terre) et qu'il dépend de la latitude et du jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.). Cet effet est dû à l'inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence...) de 23°26' (angle appelé obliquité de l’écliptique) de l'axe de rotation de la Terre par rapport à celui du soleil. Il faudrait ainsi comparer (pour trouver une différence) l'heure donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.) (par un chronomètre) à laquelle le soleil se trouve en une position précise de sa course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) en deux endroits différents. Ce n'est pas très simple sauf en un point car il existe heureusement une position privilégiée qui simplifie la procédure et qui est définie lorsque le soleil atteint sa hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) maximum au dessus de l'horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie,...) (culmination, à ne pas confondre avec zénith). En cette position, il est midi, soit 12h, et ceci dans tous les cas (quelle que soit la latitude et quel que soit le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...) de l'année). Ainsi, par exemple, dans le cas d'un navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de s'appliquer les règlements techniques de sécurité de...), il suffit de prendre le "top" à midi à son port d'attache et de "refaire le point" en mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) également à midi et de noter le décalage horaire pour en déduire finalement la longitude relative (par rapport au port) de la position du navire à ce moment là. Cette façon de conserver le temps a donné son nom aux premiers véritables chronomètres suffisamment précis, les "Garde-temps".

Méthode pour trouver le midi : on sait que cela se produit lorsque le soleil est au zénith (abus de langage). Pour trouver ce dernier, la méthode la plus simple consiste à utiliser un relevé d'ombres. Pour cela, on utilise une planchette horizontale (cadran solaire), munie d'un "gnomon (Un gnomon est le nom du plus simple cadran solaire : un bâton planté verticalement dans le sol, ou même encore plus simple l'homme lui-même. Il est connu depuis l'antiquité. L'heure peut se déterminer soit en...)" (bâtonnet ou vis verticale) et on note la position de l'extrémité de son ombre (Une ombre est une zone sombre créée par l'interposition d'un objet opaque (ou seulement partiellement opaque) entre une source de lumière et la surface sur laquelle se réfléchit...) le plus fréquemment possible. Et à midi, la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...) de l'ombre est minimale (car le soleil est à son plus haut) et l'ombre donne l'axe Nord-Sud. On note alors l'heure donnée sur le "Garde-temps", par exemple 16h26, et on soustrait 12h, ce qui donne 4h26 de décalage horaire, soit un écart en longitude de 66,5° ((4 + 26/60) * 15°). Remarque : si on poursuit les mesures toute la journée on pourra en déduire (encore) la direction Nord-Sud car elle est (aussi) donnée par l'axe de symétrie de la courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et...) (reliant toutes les positions successives de l'extrémité de l'ombre du gnomon).

Historique

Les astronomes britanniques choisirent comme méridien d'origine une ligne nord-sud passant par l'observatoire astronomique (Un observatoire astronomique est un lieu destiné à l'observation astronomique. Les laboratoires modernes sont largement dotés d'instruments scientifiques; d'abord mécaniques (quadrant, astrolabe, etc.) puis optiques (lunette, télescope),...) royal de Greenwich près de Londres (Londres (en anglais : London - /?l?nd?n/) est la capitale ainsi que la plus grande ville d'Angleterre et du Royaume-Uni. Fondée il y a plus de 2 000 ans par les Romains, la ville est aujourd'hui devenue un centre culturel, commercial et...) au Royaume-Uni fondé pour l'occasion. Ce méridien est toujours utilisé comme méridien de référence pour le calcul des fuseaux horaires. Son concurrent français, le méridien de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents de la Marne et de la Seine...), fut définitivement abandonné en 1884.

Nécessité du calcul de la longitude

La mesure de la longitude est fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) pour la navigation (La navigation est la science et l'ensemble des techniques qui permettent de :), elle donne la position Est-Ouest du navire et permet de le situer sur les cartes. La recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) de la meilleure technique pour son calcul fut donc l'une des plus acharnées et importantes du XVIIIe siècle.

Devant le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'accidents maritimes dus à l'absence de méthode suffisamment précise pour déterminer la position est-ouest des navires, le parlement britannique, sous la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) des commerçants et armateurs, vota une loi. Dans cette loi dite Longitude Act de 1714, la Grande-Bretagne (La Grande-Bretagne (en anglais Great Britain) est une île bordant la côte nord-ouest de l'Europe continentale. Elle représente la majorité du territoire du...) offrait un prix de 20 000 livres sterling (plusieurs millions d'euros d'aujourd'hui) à toute personne capable de concevoir un moyen de déterminer la longitude de façon pratique, fiable, en toute circonstance à bord d'un bâtiment en mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.).

Méthodes astronomiques

Les astronomes britanniques étaient persuadés que la solution ne pouvait se trouver que dans l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande...) et la connaissance de la mécanique céleste (La mécanique céleste est un terme qui désigne la description du mouvement d'objets astronomiques tels que les étoiles et planètes à l'aide des théories physiques et...), celle-ci étant d'une grande précision. Tous les astronomes cherchèrent longuement, en se basant sur l'observation de différents astres, des planètes et de leurs satellites (Satellite peut faire référence à :), et dressèrent des tables de prévision de position de ces objets célestes. Mais ces méthodes ont toutes le même point faible pour un marin : elles réclament des conditions difficiles à réunir sur les bâtiments en haute mer. Entre les mouvements imprévisibles des bateaux, les conditions atmosphériques idéales rares et une complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri...) des différentes mesures et calculs, aucune ne satisfaisait donc aux conditions édictées par la commission du Longitude act chargée d'examiner les différents projets et réalisations en compétition pour gagner les 20 000 £.

Utilisation du décalage horaire

La plus simple consiste à déterminer la différence entre l'heure (solaire) locale et l'heure (solaire) d'un méridien de référence. Seulement afin d'exécuter ce calcul, il faut connaître l'heure précise du méridien de référence, en plus de connaître l'heure locale exacte.

Les problèmes étaient de deux ordres :

  • Technologique : À cette époque, on appelait chronomètre toute horloge assez précise. Or aucun chronomètre n'était capable de fonctionner correctement en mer sur une longue durée.
  • Physique : Les horloges à balancier ont une période qui dépend de g (valeur de l'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la...) de la pesanteur), or celle-ci n'est pas constante à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...) du globe et pire elle est variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En...) en mer où la houle (La houle est un mouvement ondulatoire de la surface de la mer. C'est une oscillation sinusoïdale régulière qui est légèrement différente des vagues car...) provoque des décélérations et accélérations parasites; le ressort à spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle tourne autour.) utilisé pour les chronomètre de poche a une période dépendante de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert de...).

Le défi était donc de réussir à fabriquer une horloge suffisamment précise, dont la période est indépendante du lieu géographique et pouvant supporter les aléas d'un voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement...) sur toutes les mers du globe.

Celle-ci fut réalisée et même plusieurs fois améliorée, par John Harrison, horloger autodidacte (Un autodidacte est une personne qui a appris par elle-même, en dehors des institutions éducatives (ce qui constitue l'autodidaxie).) en 1734. Il mit en application des travaux de Christian Huygens et de Robert Hooke sur le ressort spiral, il construisit un nouveau type de mécanisme. Il utilisa des alliages de laiton et d'acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie du soudage de l’acier) et de la construction mécanique.) afin de contrôler les dilatations. Son garde temps de marine H4 1755 avait une précision de ±4,5 secondes sur 10 jours. Le prix promis par la loi finit par lui être remis après bien des péripéties en 1773.

Évolution

Actuellement cette méthode de calcul de la longitude est toujours d'actualité, en absence ou, lors d'une défaillance des systèmes de positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible, différente et attractive au sein d’un marché et...) électroniques. Les garde-temps (horloges) actuels sont parfaitement fiables.

Depuis quelques décennies le système GPS, associant plusieurs satellites à un récepteur calculateur portatif, permet de connaître instantanément sa position : longitude, latitude et altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique qui explique la répartition...), ainsi que sa vitesse (On distingue :) de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En architecture navale, le...).

Page générée en 0.588 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique