De l'ellipsoïde au géoïde - Définition

Ellipsoïdes de référence

De 1856 datent les travaux pionniers d'Aimé Laussedat (1819–1907), officier et savant français, sur l'application de la photographie au levé de plans. Ces travaux donnaient naissance à une science auxiliaire de la géodésie qu'on appelle la photogrammétrie. En 1861 le général prussien J.J. Baeyer (1794–1885), ancien collaborateur de Bessel et chef de la section trigonométrique de l'état-major du Royaume de Prusse, expose son projet de création d'un organisme international qui devrait réunir des géodésiens de tous pays dans un but scientifique. Pour mettre cette idée en pratique, on commençait par fonder en 1864 la « Mitteleuropäische Gradmessung » (Mesure de l'Arc en Europe Centrale). Dès 1875, tous les états européens seront membres de cette institution, qui deviendra en 1886 officiellement l' Association Internationale de Géodésie, ou AIG (en anglais : International Association of Geodesy, ou IAG). La tâche principale de celle-ci sera de promouvoir la collaboration géodésique sur des bases internationales et de favoriser les contacts scientifiques entre géodésiens.

En 1866 le colonel Alexander Ross Clarke (1828–1914) publie son premier ellipsoïde, caractérisé par les constantes a = 6 378 206 m, f^–1 = 294,98, suivi en 1880 par son deuxième ellipsoïde avec a = 6 378 245 m, f^–1 = 293,5. Le premier ellipsoïde de Clarke servira à la triangulation de l'Amérique du Nord.

En 1885, les Français Rodolphe Radau (1835–1911) et Henri Poincaré (1854–1912) ont prouvé par la théorie qu'on doit avoir f^–1 ≥ 296 pour la Terre. En inspectant le tableau des principaux ellipsoïdes historiques et récents ci-dessus, on constate que les deux ellipsoïdes de Clarke ne satisfont pas à cette condition, mais que tous les ellipsoïdes postérieurs à 1880 la vérifient bien.

Comme on le sait, en 1872 eut lieu la réunion de la Commission internationale du Mètre, suivie en 1875 de la Convention internationale du Mètre. En 1884 on signa à Washington une convention internationale fixant comme méridien-origine le méridien de Greenwich. C'est par ailleurs en cette année 1884 que le physicien allemand Heinrich Hertz (1857–1894) démontra expérimentalement l'existence des ondes radioélectriques prévues par la théorie de Maxwell. En 1887, c'est l'expérience historique de Michelson et Morley concernant l'invariance de la vitesse de la lumière dans un système en translation. L'analyse de cette expérience allait inciter Einstein à développer sa théorie de la relativité restreinte, qui parut en 1905 et abandonna le concept de l'éther en tant que support des ondes électromagnétiques.

Pendant cette période, on améliora notablement l'instrumentation utilisée en géodésie. Ainsi, vers 1868 le capitaine François Perrier (1833–1888) fit construire par les frères Brünner des cercles azimutaux très précis destinés à effectuer les triangulations de premier ordre du réseau géodésique français. En 1873, Defforges apporte d'importants perfectionnements dans les mesures absolues de pesanteur. En 1885, Jäderin préconise l'emploi de fils suspendus pour la mesure des bases géodésiques puis, en 1895, Guillaume montre que l'alliage invar possède des propriétés fort intéressantes pour réaliser de tels fils ou rubans : il possède en effet un coefficient de dilatation thermique très faible (mais non négligeable) et une bonne résistance mécanique. A partir de cette époque, la plupart des règles servant à mesurer les bases sont construites en invar et possèdent le plus souvent une longueur de 4 mètres.