Astrolabe - Définition

Introduction

Astrolabe perse du XVIII^e siècle.

L'astrolabe (du grec astrolabos signifiant « instrument pour prendre la hauteur des astres » ou Almincantarat, Almicantarat) est une double projection plane (le plus souvent une projection polaire) qui permet de représenter le mouvement des astres sur la voûte céleste. Le principe de sa construction est connu depuis l'époque grecque : son invention est attribuée classiquement à Hipparque (v. -190 à -120). Une forme très perfectionnée, datant de -87, la machine d'Anticythère, a été découverte au large de l'île du même nom. Mais son utilisation courante n'a été répandue que par les astronomes arabes, à partir du VIII^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 jusqu'au XVIII^e siècle, au moment où fut inventé le sextant.

Fonctionnement

L'astrolabe superpose deux instruments scientifiques.

Mesure des hauteurs des astres

Lame d'un astrolabe du XI^e siècle.

Un astrolabe se compose d'un disque gradué en degrés (rapporteur) avec un bras tournant attaché à son centre, l'alidade. La marque 0° sur le cercle est alignée avec l'horizon. L'alidade pivote sur son axe et est pointée vers le soleil ou une étoile afin de lire l'angle représentant la hauteur du soleil ou d'une étoile majeure connue 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 que l'un d'eux soit vu par les deux bouts. La valeur en degrés obtenue par le viseur sur l'arc peut être convertie en degrés de latitude du point d'observation. Si une étoile, ou tout autre corps céleste, est visée 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 nomogramme (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 visé 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, face à la graduation du jour courant, on trouve l'heure locale. La direction de l'astre peut être lue sur l'autre famille de graduation de la mater. Pour une lecture correcte, il faut savoir si l'astre visé est ascendant (à l'orient, au levant) ou descendant (à l'occident, au couchant (ponant)), ce qui ne pose guère de problème à l'observateur entraîné.