La règle
Hauteur de la Polaire = latitude
À Marseille (43° N), la Polaire est à 43° au-dessus de l’horizon. À l’équateur, elle rase l’horizon ; au pôle, elle est au zénith.
Inventions · Se repérer
Naviguer, c’est savoir où l’on est.
Au milieu de l’océan, rien ne montre où tu es. Pendant des siècles, des marins ont inventé des moyens de le deviner, puis de le mesurer. Six étapes pour comprendre comment.
15° par heure
La Terre tourne de 15° chaque heure : c’est la clé de la longitude.
1707
Près de 2 000 marins meurent au large des îles Scilly, faute de connaître leur position.
5 s
L’erreur de la montre H4 d’Harrison après 81 jours de mer (1761).
1Avant
Où est-on, au milieu de l’océan ?
Pas de repère, pas de côte : de l’eau jusqu’à l’horizon. Fais une hypothèse avant de lire.
Avant de lire : fais une hypothèse
Un marin veut connaître sa position en mer. De quoi a-t-il besoin pour la donner ?
Il lui faut deux nombres : la latitude (à quelle distance de l’équateur, vers le nord ou le sud) et la longitude (à quelle distance vers l’est ou l’ouest d’un méridien de référence). La latitude se lit dans le ciel, et les marins savent la mesurer depuis l’Antiquité. La longitude, elle, a posé un problème pendant des siècles : en 1707, près de 2 000 marins meurent au large des îles Scilly parce que leurs navires n’étaient pas où leurs capitaines le croyaient. Sept ans plus tard, l’Angleterre promet une fortune à qui trouvera la solution.
2Observe
La latitude : lis-la dans le ciel
Dans l’hémisphère nord, une étoile bouge à peine pendant la nuit : la Polaire, presque exactement au-dessus du pôle Nord. Sa hauteur dans le ciel te dit où tu es.
Avant de lire : fais une hypothèse
Tu voyages du sud vers le nord. Pendant ce temps, que fait la Polaire dans le ciel ?
Elle monte. Fais varier la latitude dans le labo et regarde l’angle.
L’instrument
Mesurer un angle
Astrolabe, quadrant, arbalète, octant puis sextant : tous mesurent l’angle entre l’horizon et un astre. Le sextant (milieu du XVIIIe siècle) fonctionne même sur un bateau qui tangue.
Le jour
Avec le Soleil
De jour, on mesure la hauteur du Soleil à midi, puis on corrige avec des tables selon la date. Vers −330, Pythéas de Marseille mesure ainsi la latitude de sa ville grâce à l’ombre d’une tige.
3Comprends
La longitude : mesurer le temps
La Terre tourne de 360° en 24 heures : 15° par heure. Si tu sais quelle heure il est chez toi et quelle heure il est à Greenwich, tu connais ta longitude. Le difficile, c’est de garder l’heure de Greenwich, en mer, pendant des semaines.
1530
L’idée
Le savant Gemma Frisius propose d’emporter une horloge réglée sur le port de départ. Mais aucune horloge de l’époque ne tient le coup sur un bateau.
1714
Le prix
La loi anglaise promet jusqu’à 20 000 livres pour une méthode précise à un demi-degré près. C’est une fortune.
1761
La solution
John Harrison, un horloger, fabrique la montre H4. Après 81 jours de mer jusqu’à la Jamaïque, elle ne retarde que de 5 secondes : environ un mille d’erreur.
4Histoire
Une invention, beaucoup de mains
Se repérer, c’est une longue suite d’idées : des phares, des instruments, des horloges, puis des satellites. Les moments qui font basculer sont encadrés.
- ≈ −330Marseille
Pythéas mesure la latitude
Pythéas, explorateur grec de Marseille, mesure la hauteur du Soleil avec une tige (un gnomon) et voyage jusque dans l’Atlantique Nord.
L’expédition de Pythéas → - ≈ −280Alexandrie
Le phare
Le phare d’Alexandrie, sur l’île de Pharos, dépasse les 100 mètres : un grand feu guide les navires la nuit. Le mot « phare » vient du nom de l’île. Les marins reconnaissent la côte de loin.
- ≈ −240Alexandrie
Ératosthène mesure la Terre
Avec l’ombre du Soleil à deux endroits, Ératosthène calcule la taille de la Terre : il en faut une pour définir des latitudes précises.
Ératosthène, dans la Grèce → - XIe–XIIe sièclesChine, puis Europe
La boussole
En Chine, on utilise une aiguille aimantée pour s’orienter, puis pour naviguer ; elle arrive en Europe vers 1200. Elle donne la direction, mais pas la position.
- 1530Pays-Bas
L’idée de l’horloge
Gemma Frisius suggère de déterminer la longitude avec une horloge transportée.
- 1714Angleterre
Le prix de la longitude
Après la catastrophe des Scilly (1707), le Parlement promet jusqu’à 20 000 livres.
- ≈ 1731Angleterre, États-Unis
L’octant
John Hadley et Thomas Godfrey, chacun de son côté, mettent au point l’instrument à double réflexion : l’ancêtre du sextant, qui mesure l’angle même sur un pont qui bouge.
- 1761Angleterre
H4, la montre de Harrison
La montre H4 prouve qu’une horloge peut tenir la longitude en mer.
- ≈ 1825Royaume-Uni
Le chronomètre pour tous
La Royal Navy équipe peu à peu ses navires de chronomètres, devenus plus abordables.
- 1884Washington
Un méridien pour tous
Une conférence internationale choisit le méridien de Greenwich comme origine des longitudes.
- 1995États-Unis
Le GPS
Le système GPS (premier satellite en 1978) est pleinement opérationnel. Chaque satellite émet l’heure d’une horloge atomique ; ton téléphone calcule sa position à partir des écarts de temps. C’est l’idée d’Harrison, avec des satellites.
5Ce que ça a changé
Ce que savoir où l’on est change
Une fois qu’on peut se repérer partout, la mer devient une route : le monde entier se relie.
1Les routes sûres
Avec la latitude et la longitude, une carte devient fiable : on trace un chemin, on le suit, on le retrouve. Les naufrages liés aux erreurs de position reculent.
2Les cartes
Les navigateurs ramènent des mesures de longitude et de latitude : les cartes du monde deviennent exactes, côte par côte.
3Le commerce
Des itinéraires répétables permettent un commerce régulier entre continents : on peut planifier un voyage, une assurance, un prix.
4L’heure du monde
Pour comparer les heures, il faut un méridien de référence : celui de Greenwich (1884). Il sert aussi de base aux fuseaux horaires, mis en place avec les chemins de fer.
5Le GPS dans ta poche
Les mêmes idées servent aujourd’hui à guider une voiture, à livrer un colis ou à synchroniser des réseaux : une erreur d’une microseconde sur l’horloge d’un satellite fait environ 300 m d’erreur au sol.
6Et l’espace ?
Pour aller sur la Lune, on a réutilisé la même démarche : se repérer par rapport aux étoiles avec un sextant spécial. Un sextant a servi lors de la mission Gemini XII en 1966.
6Bilan
Qu’as-tu retenu ?
Quatre questions, sans note. À la fin, un autocollant.
PHistoire · ExplorationPythéas de MarseilleVers −330, un Marseillais mesure la latitude et part vers le nord.MMathsAngles et trianglesMesurer un angle, calculer une distance : la trigonométrie des navigateurs.GCivilisations · GrèceÉratosthène mesure la TerreUn savoir grec devenu indispensable aux navigateurs.ÉInventionsL’électricitéL’autre parcours à tester.