L`astrolabe, l`univers antique en 2 dimensions
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COMMISSION des CADRANS SOLAIRES de la Société Astronomique de France http://www.commission-cadrans-solaires.fr/ Contact direct : Philippe Sauvageot : [email protected] Domaine : Mesure du temps par les astres CADRANS SOLAIRES ASTROLABES NOCTURLABES Activités : - Inventaires - Etudes, analyses, histoires, logiciels - Réalisations 2 réunions/an Courriels informatifs Revue Cadran Info (170 pages) 2/an Bibliothèque numérique L’ASTROLABE L’univers antique en 2 dimensions L’univers est une sphère….. LA MÉSOPOTAMIE L’univers est une sphère…… Ce sont les babyloniens ( 2000 à 600 av JC) qui les premiers ont formulé le concept de sphéricité de l’univers. Hier Aujourd’hui L’univers est une sphère….. LA GRÈCE Les astronomes de l’Antiquité grecque ont repris le concept, notamment avec Anaximandre (610 à 543 av JC). Dans la conception d’ Anaximandre, la Terre au centre de l’univers est immobile et c’est le ciel qui tourne autour. Anaximandre est le premier à avoir enseigné que la Terre était le centre de l’univers. L’univers est une sphère….. LA GRÈCE Selon Aristote (384-322 av. JC), l’univers est constitué de sphères emboitées les unes dans les autres, avec la terre immobile au centre. L’univers et la terre, ont un centre et un axe communs. C’est le ciel qui tourne autour de la terre et de leur axe commun, d’Est en Ouest, entraînant avec lui les étoiles fixes. Les orbites des planètes du soleil et des étoiles sont circulaires De plus, leurs mouvements se devaient d’être parfaits, donc, circulaires et avec une vitesse uniforme Représentation de l’univers : la sphère armillaire La sphère armillaire : modèle réduit de l’univers Armille = anneau du latin armilla (cercle, bracelet), Instrument pédagogique et instrument de mesure. La sphère armillaire Colure des solstices Ecliptique Méridien Pôle nord Cercle arctique Equateur Tropique Capricorne Tropique Cancer Table d’horizon Cercle antarctique Pôle sud Colures : géographie/astronomie grands cercles de la sphère qui coupent l’équateur et l’écliptique en 4 parties égales et qui servent à marquer les 4 saisons de l’année. Colure des équinoxes La sphère armillaire Les éléments fixes de la sphère (méridien et horizon), correspondent à ce que l’on appelle la sphère locale, tandis que les éléments mobiles, l’ensemble des armilles, permettent de reproduire la rotation apparente de la sphère céleste autour de la terre. L’instrument, permettant de modéliser la configuration du ciel, il faut au préalable incliner la sphère de façon à ce que l’angle horizon/pôle nord corresponde à la valeur de la latitude. Ensuite on oriente l’ensemble de l’instrument selon l’axe nord/sud. Lectures immédiates : hauteur de passage du soleil au méridien sud, azimut de lever ou de coucher du soleil, heure de lever et coucher du soleil….. De la sphère armillaire à l’astrolabe où comment passer de la sphère au plan BNF, département cartes et plans Caractéristiques de l’astrolabe : son objet est de modéliser les mouvements du ciel et d’utiliser la régularité des mouvements et des positions des astres (étoiles et soleil) afin de se repérer dans le temps, par exemple pour lire l’heure solaire, mais également géographiquement (directions cardinales) il repose sur le principe de la projection stéréographique, principe qui est l’art de représenter les solides sur un plan. Cette projection est dite « conforme » elle conserve les angles. Dans le cas de l’astrolabe on a une double projection : - projection de la sphère céleste - projection de la sphère locale Sa fonction : mesurer la hauteur des astres C’est Apollonius de Perge (-262 / -190) qui élabora les fondements de ce type de projection. Cependant c’est Hipparque (-190 / -120) qui appliquera le principe à l’astronomie. Les écrits permettant d’attribuer avec exactitude les contributions d’Apollonius et d’Hipparque faisant cruellement défaut, il est très difficile d’avoir des certitudes quant à la genèse de l’invention de l’instrument. Théon d’Alexandrie (335-405) a écrit un traité de l’astrolabe qui ne nous est pas parvenu mais qui est mentionné dans d’autres ouvrages scientifiques L’ouvrage complet le plus ancien qui nous soit parvenu est le Traité de l’astrolabe de Jean Philopon (490570) , dit Jean le Grammairien, ayant vécu à Alexandrie. Quelques précisions sur l’étymologie et le sens du mot astrolabe ASTRO LABE ASTRON LAMBANEIN « Le preneur d’astres » Les instruments de la famille des astrolabes se caractérisent par leur fonction qui est de mesurer la hauteur des astres au dessus de l’horizon. Principe de la projection stéréographique Conception de l’univers dans l’Antiquité Grecque N Sphère céleste Tropique Cancer T Écliptique Équateur céleste Tropique Capricorne S Principe de la projection stéréographique Projection dans le plan de l’équateur N Sphère céleste Équateur céleste Plan de l’équateur S Principe de la projection stéréographique Projection dans le plan de l’équateur N Sphère céleste Eq Plan de l’équateur S Plan de l’équateur Principe de la projection stéréographique Projection dans le plan de l’équateur N Sphère céleste Tropique Cancer Cancer Eq Plan de l’équateur S Plan de l’équateur Principe de la projection stéréographique Projection dans le plan de l’équateur N Sphère céleste Cancer Tropique Capricorne Eq Plan de l’équateur Capricorne S Plan de l’équateur Principe de la projection stéréographique Projection dans le plan de l’équateur N Sphère céleste Cancer Eq Plan de l’équateur Capricorne S Plan de l’équateur Principe de la projection stéréographique Projection dans le plan de l’équateur N Sphère céleste Cancer Eq Plan de l’équateur Capricorne S Plan de l’équateur Principe de la projection stéréographique Projection dans le plan de l’équateur N Sphère céleste Écliptique Écliptique Cancer Eq Plan de l’équateur Capricorne S Plan de l’équateur Principe de la projection stéréographique Projection dans le plan de l’équateur N Sphère céleste Méridien Écliptique Cancer Eq Plan de l’équateur Capricorne S Plan de l’équateur Principe de la projection stéréographique Projection dans le plan de l’équateur N Sphère céleste Écliptique Nord Cancer Eq Plan de l’équateur Capricorne S Plan de l’équateur Résultat de la projection Cancer Équateur Écliptique Capricorne Résultat de la projection Écliptique Cancer Équateur Capricorne Tracés reconstitués d’un astrolabe grec, d’après l’ouvrage de Jean Philopon Le tympan : représentation de la sphère locale Sud Zénith Cercles de hauteur Est Ouest Heures inégales Nord Tracés reconstitués d’un astrolabe grec, d’après l’ouvrage de Jean Philopon Le trône Le limbe : couronne extérieure divisée en 360° Tracés reconstitués d’un astrolabe grec, d’après l’ouvrage de Jean Philopon L’araignée : Écliptique Tracés reconstitués d’un astrolabe grec, d’après l’ouvrage de Jean Philopon Face avant complète Tracés reconstitués d’un astrolabe grec, d’après l’ouvrage de Jean Philopon La face arrière : Limbe gradué pour mesurer les hauteurs, encore appelé échelle d’altitude Alidade ou dioptre à œilletons Fin de l’histoire grecque, mais ce n’est pas la fin de l’histoire de l’astrolabe !!!! Après les Grecs, les Arabes : A partir de 632, extension de l’empire arabo musulman. A la fin du 7ème siècle, les conquêtes de l’Égypte, de la Syrie et de la Perse par les peuples de la péninsule arabique, vont développer les échanges culturels, et l’essor des sciences arabes pendant plusieurs siècles. Après les Grecs, les Arabes : L’arrivée des arabes à Alexandrie, grand centre culturel depuis sa fondation par Alexandre le Grand en – 331 av. JC, va être l’occasion d’un brassage des connaissances assez impressionnant. Après les Grecs, les Arabes : Au début du 8ème siècle, ils s’installent en Espagne, où ils vont développer un important foyer culturel à Cordoue. A la même époque, le calife de Bagdad, Al Mamun, fonde les Maisons de la Sagesse, sorte d’universités qui deviendront des foyers culturels et scientifiques propices au développement des sciences. On voit également apparaître de grands observatoires astronomiques. Avec les Arabes, l’objet va prendre toutes ses dimensions, scientifique, religieuse et esthétique. Tympan des Grecs Tympan des Arabes Face avant complétée par les tracés Arabes Axe Nord /Sud Cercles d’azimut : permettent de s’orienter. C’est à Al-Kwarizmi, d’origine Ouzbèk, (780 – 850 ap. JC) que nous les devons. Nous le connaissons tous, il est l’inventeur de l’ « al-jabr » (algèbre). Lignes de crépuscule : élaborées par Al-Biruni, (973 – 1048 ap. JC) né en Perse, permettent de déterminer le début du crépuscule du matin et la fin du crépuscule du soir. Est Il imaginera aussi, le tracé des courbes des heures des prières musulmanes, et le tracé de la Qibla, direction de la Mecque. Cercles d’azimut Lignes crépuscule Ouest Du bon usage de la face arrière Dos de l’astrolabe grec Dos d’un astrolabe syrien – fin du 9ème s. http://www.mhs.ox.ac.uk/ Du bon usage de la face arrière Astrolabe en laiton - Guadalajara / Espagne - 1081 Échelle d’altitude Calendrier zodiacal Calendrier civil http://www.mhs.ox.ac.uk/ Du bon usage de la face arrière Échelle d’altitude Calendrier zodiacal Calendrier civil Carré des ombres Alidade A partir du 11ème siècle, l’astrolabe va se décliner sous différentes formes Astrolabe universel 11ème – Al Zarquali Quadrans vetus 11ème – auteur inconnu A partir du 11ème siècle, l’astrolabe va se décliner sous différentes formes Astrolabe linéaire Fin 12ème – Al Tusi Quadrans novus Fin 13ème – Profatius A partir du 11ème siècle, l’astrolabe va se décliner sous différentes formes Astrolabe nautique 15ème siècle– Portugais Astrolabe universel 16ème siècle– Rojas L’astrolabe : 2000 ans d’Histoire Les Grecs : astronomes, géographes, géomètres, mathématiciens Les Arabes : à partir du concept des Grecs, les astronomes et mathématiciens Arabes vont enrichir l’objet, tant au niveau de ses fonctionnalités que de l’esthétique Du 2ème s. av. JC au 7ème s. ap. JC A partir du 7ème s. ap. JC jusqu’au 19ème s. ap. JC Comment l’utilise-t-on ? Cet instrument modélise les mouvements du ciel. Cette modélisation va permettre : 1) De se repérer dans le temps, en lisant l’heure, 2) De repérer la direction des astres, et donc par analogie, de se repérer géographiquement. Au-delà de ces 2 fonctions, l’instrument est un outil pédagogique permettant de visualiser la mécanique céleste. Comment l’utilise-t-on ? Se repérer dans le temps : lire l’heure heure solaire Le principe va consister à mesurer la hauteur des astres au dessus de l’horizon (soleil ou étoiles) C’est cette hauteur mesurée, associée à la longitude (position sur l’écliptique) du soleil, qui va permettre de lire l’heure. Se repérer dans le temps : lire l’heure Paris, le 11 novembre, après midi, trouver la position du soleil sur l’écliptique Dos de l’astrolabe Calendrier zodiacal Calendrier civil Le 11 novembre 19° Constellation du Scorpion ou 229° LE Peser le soleil : mesurer sa hauteur au dessus de l’horizon Peser le soleil : mesurer sa hauteur au dessus de l’horizon Peser le soleil : mesurer sa hauteur au dessus de l’horizon La pointe de l’alidade indique 20° Les 2 informations nécessaires pour lire l’heure sont connues : position du soleil sur l’écliptique : 19° Scorpion hauteur du soleil au dessus de l’horizon : 20° La face avant de l’astrolabe, araignée, limbe et tympan, vont nous permettre de lire l’heure Repérer le point solaire 19° Scorpion Quelle heure est-il, le 11 novembre, quand le soleil est à 20° au dessus de l’horizon sud ouest ? Le point solaire va se situer dans le quart sud ouest du tympan Repérer le cercle de hauteur 20° Le point solaire est amené sur le cercle de hauteur 20° La règle, appelée ostensor, est amenée sur le point solaire La pointe de l’ostensor indique : 13 h 40 min Quelle heure est-il, le 11 novembre, quand le soleil est à 20° au dessus de l’horizon sud ouest ? 13 h 40 min Heure solaire Comparons avec l’heure de notre montre : 3 corrections à apporter : Heure légale : + 1h ou + 2h Longitude : Obs. Paris = 2° 20’ Est soit -9 min 20 sec Equation du temps : - 16 min Soit : 13 h 40 min + 1h – 25 min 20 sec = 14 h 14 min 40 sec Bibliographie : L’Astrolabe histoire théorie et pratique – Raymond d’ Hollander – Institut Océanographique Traité de l’Astrolabe – Jean Philopon – Traduction de Alain Philippe Segonds Les instruments astronomiques du Moyen Age – Emmanuel Poulle Les instruments de l’astronomie ancienne – Philippe Dutartre – Vuibert Instruments scientifiques à travers l’histoire – E. Hébert – V. Hauguel - Ellipses Astronomie en terres d’Islam – Émile Biemont - Burillier Sites Internet : http://www.mhs.ox.ac.uk/astrolabe/ http://dutarte.perso.neuf.fr/instruments/ http://www.shadowspro.com Merci pour votre attention
