Outils de navigation

Latitude and Longitude of the Earth fr

Geoid undulation 10k scale

A notre époque où tout le monde se balade avec un récepteur GPS dans la poche la géolocalisation n'a jamais été aussi présente, mais les gens n'ont jamais été aussi incompétente en navigation. Ils ont perdus de le sens de l'orientation. Au point même que la théorie de la Terre plate prend de l'ampleur malgré toutes les évidences qui prouvent le contraire !

Ainsi il n'est pas inutile de rappeler ici les bases de la navigation. Les base de la géo-métrie, soit la mesure de la Terre !

Plus j'en apprend, plus je découvre que les anciens étaient expert en ce domaine.

Les bases

Comment repérer un lieu sur la Terre. Comme c'est une sphère aplatie, ce n'est pas comme une carte à plat !

• Il faut un modèle de la terre: un système géodésique. => https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_g%C3%A9od%C3%A9sique
• Car la Terre n'est pas une vraie sphère, donc on doit déterminer sa forme exacte. La question de la figure de la terre a fait débat longtemps. => https://fr.wikipedia.org/wiki/Figure_de_la_Terre https://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A8le_ellipso%C3%AFdal_de_la_Terre
• Puis il nous faut un système de coordonnées géographique. https://fr.wikipedia.org/wiki/Coordonn%C3%A9es_g%C3%A9ographiques
• Ainsi nous avons la latitude qui vient naturellement, parrallèle à l'équateur. => https://fr.wikipedia.org/wiki/Latitude
• Puis la longitude pour trancher la Terre en quartier comme une orange, mais là l'origine est arbitraire et évolue au fil des puissance dominante. => https://fr.wikipedia.org/wiki/Longitude . On parle de Méridien. https://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9ridien
• puis il y aussi une notion d'altitude, car nous évoluons dans un monde en 3D.

Les techniques

La navigation astronomique a été très utilisée pour se repérer sur Terre.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Navigation_astronomique

Latitude

PrincipeSextant

La latitude est plus naturelle que la longitude. Ainsi elle est plus facile à déterminer. La latitude peut se déterminer en mesurant l'angle de la hauteur de l'étoile polaire à partir de l'horizon.

La hauteur du soleil au méridien peut aussi être utilisée.

Pour mesurer ces angles on utilise un sextant. => https://fr.wikipedia.org/wiki/Sextant

Using sextant swing

Jakobsstab

Mais il y a plein d'autre instruments du même type qui sont plus simple.

• Quadrant de navigation https://fr.wikipedia.org/wiki/Quadrant_de_navigation
• Astrolabe nautique https://fr.wikipedia.org/wiki/Astrolabe_nautique
• Bâton de Jacob https://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A2ton_de_Jacob
• Quartier de Davis https://fr.wikipedia.org/wiki/Quartier_de_Davis
• Anneau équinoxial https://fr.wikipedia.org/wiki/Anneau_astronomique
• Octant https://fr.wikipedia.org/wiki/Octant_(instrument)

Longitude

La longitude nécessite une origine. Actuellement c'est greenwich à Londres. Mais il y a eu un méridien de Paris et dans la géométrie à 366° c'est le jourdain !

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mesure_de_la_longitude

La mesure de longitude nécessite d'avoir une horloge fiable. C'est donc le début des sablier, clypsydre, chronomètre de marine, etc..

Il y a aussi des méthodes moins connues, mais efficace comme l'observation des satellites de jupiter, notamment Io, les éclipses (ou occultation) peuvent se déterminer très précisément à l'avance. Ainsi Cassini avait fait des éphémérides avec les heures précise des éclipses pour Paris. Puis si on observe l'éclipse, il suffit de voir la différence de temps entre l'heure à Paris et l'heure observée et ça permet de déterminer où l'on se trouve.

Ceci nécessite d'avoir une horloge et également une lunette capable de voir les satellite de jupiter !

• http://louissais.free.fr/index.php?option=com_content&view=article&id=123&Itemid=133
• http://ephemeris.sjaa.net/0206/d.html
• http://revue.sesamath.net/spip.php?article795

Outils optique ancien

Depuis les lunettes optiques existent ?

• https://fr.wikipedia.org/wiki/Verre_optique => sumérien
• https://fr.wikipedia.org/wiki/Lentille_de_Nimrud
• https://quod.lib.umich.edu/k/kelsey/x-0000.00.5970/1 => égyptien lentille de karanis
• https://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9lescope

Mille marin et autre unités qui dépendent de la longueur du méridien

Nautic mile definition v2 French

Le mille marin est une unité de mesure intéressante, car elle dépend directement de la longueur d'un degré de méridien. (divisé par 60) C'est la valeur moyenne d'un arc de méridien d'une minute faisant 1 851,85 m, qui a été arrondi par convention à 1 852 m

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mille_marin

On a une valeur moyenne, car en fait vu la Figure de la terre, une sphère aplatie, la longueur n'est pas la même selon la latitude. Ainsi le degré de méridien est plus court à l'équateur qu'aux pôle.

Voici un calculateur de la longueur d'un degré de méridien.
https://martouf.ch/outils/calculateur-longueur-degre-meridien-terre.html

C'est intéressant de comprendre que c'est aussi la base de la définition du mètre. Lors de la révolution française, lors de son adoption, la défintion du mètre à choisie à un 10 millionième du 1/4 du méridien (grand cercle) qui passe par les pôles. Il a été décider de mesure un bout de ce méridien. Entre Dunkerque et Barcelone. ... mais voilà.. c'était sans compter que vu la figure de la terre. On ne peut pas mesurer n'importe où si on mesure plus proche de l'équateur ou plus loins.. on ne peut pas extrapoler car la longueur n'est pas pareille !

.. et c'est là que ... l'on voit que le mètre existe avant son invention officielle ? .. mythe ou illusion ? à voir sur la page dédiée au mètre.

Quentin Leplat propose aussi une théorie qui dit que la coudée royale égyptienne et la coudée de Nippur ne sont que l'expression de la même coudée. Mais leur différence de longueur représente la différence de longueur qu'on trouve pour un degré de méridien entre l'équateur et les pôles.

Il y a de l'idée... et ça marche aussi pour le pied romain qui est en lien avec la latitude de Rome !

La coudée locale dépend aussi de la latitude, c'est le généralement le cosinus d'un bâton de 1 mètre. Soit la projection au sol de l'ombre idéale de ce bâton à midi à cette latitude.

coordonnées astronomique

Earth within celestial sphere

https://fr.wikipedia.org/wiki/Sph%C3%A8re_c%C3%A9leste

Equatorial coordinates

On utilise un système de coordonnée différent de la sphère terrestre pour la sphère celeste.

Le système de coordonnées équatorial: https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_de_coordonn%C3%A9es_%C3%A9quatoriales

• on a un point de repère c'est le plan de l'écliptique qui est la ligne sur laquelle les planètes se baladent. https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89cliptique
• On a une référence qui est le point vernal. Le croisement de l'écliptique et de l'équateur céleste. https://fr.wikipedia.org/wiki/Point_vernal
• On a l'ascension droite: l'angle depuis l'origine, le point vernal. https://fr.wikipedia.org/wiki/Ascension_droite
• on a la déclinaison: l'angle de la hauteur depuis l'équateur céleste: https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9clinaison_(astronomie)

Pour compliquer il y a des systèmes intermédiaires, comme le système de coordonnées horaires. https://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_de_coordonn%C3%A9es_horaires

Coordonnees equatoriales

Et attention.. il faut aussi connaitre l'époque à laquelle on est !! Car il y a plein de cycle qui modifient le système de coordonnées. L'étoile polaire ne l'est pas toujours !!

Precession N

Donc en archéo-astronomie il faut faire attention à ça ! (nous sommes en J2000) https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89poque_(astronomie)

Cycles de milankovic

https://fr.wikipedia.org/wiki/Param%C3%A8tres_de_Milankovi%C4%87

Il y a de nombreux cycles qui modifient nos référence. C'est Milankovic qui a étudié ceci.

Ce sont ces cycles qui sont responsables des glaciations. https://fr.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9riode_glaciaire

Précession des équinoxes

Earth precession

https://fr.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A9cession_des_%C3%A9quinoxes

C'est l'axe de la Terre qui bouge, un peu comme l'axe d'une toupie sur une table. Ainsi on a un cycle de 26 000 ans qui modifie tout.

Inclinaison de l'axe de la Terre (obliquité)

Puis il y a aussi un cycle de 41 000 qui détermine l'inclinaison de l'axe de la terre. L'obliquité terrestre varie entre 22,1° et 24,5°. Voici l'obliquité actuelle: http://www.neoprogrammics.com/obliquity_of_the_ecliptic/

23.4365453766°

https://fr.wikipedia.org/wiki/Param%C3%A8tres_de_Milankovi%C4%87#Obliquit%C3%A9

Il faut tenir compte de toutes ces modifications pour calculer les rectangles solsticiaux.

Histoire

Que savaient nos ancêtres et à quelle période ?

• https://fr.wikipedia.org/wiki/Histoire_de_la_navigation_astronomique
• https://fr.wikipedia.org/wiki/Navigation_dans_l%27Antiquit%C3%A9
• https://fr.wikipedia.org/wiki/Regimento_do_estrolabio_e_do_quadrante
• Une bonne explication: http://rogerlamouline.e-monsite.com/pages/page-12.html

Voir aussi

• le mètre
• rectangle solsticial
• Astro-géométrie
• Terre