Sciences 9 Annexe A3

STSE Module 3
Navigation céleste

242 SCIENCES 9e ANNÉE : PROGRAMME D’ÉTUDES
ANNEXE A

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ANNEXE A
SCIENCES 9e ANNÉE : PROGRAMME D’ÉTUDES
Navigation céleste
Résultats d’apprentissage spécifiques :
décrire la science qui sous-tend des technologies particulières conçues pour étudier les phénomènes •
naturels, accroître les capacités humaines et résoudre des problèmes pratiques (111-5);
associer des activités personnelles et divers projets scientifiques et technologiques à des disciplines •
scientifiques spécifiques et des domaines d’études interdisciplinaires. (109-11)
Par une nuit claire dans l’hémisphère nord, on
peut voir des milliers d’étoiles. Ursa Major est une
constellation qui comprend les sept étoiles qui
forment la Grande Ourse. Une fois que vous avez
trouvé la Grande Ourse, il est facile de trouver la
Petite Ourse. Il suffit d’aligner les deux étoiles qui
forment le « bord de la casserole » et d’en prolonger
cinq fois la distance, comme sur le schéma ci-dessous.
Cette ligne ainsi prolongée pointe directement vers
la Petite Ourse. La dernière étoile sur la queue de la
Petite Ourse (ou la poignée de la Petite Casserole,
comme on l’appelle aussi) est connue sous plusieurs
noms : étoile Polaire, Polaris, étoile du Nord.
En mai 1497, Giovanni Caboto, un capitaine italien
connu en français sous le nom de Jean Cabot,
partait de Bristol, en Angleterre, avec un équipage
de marins anglais pour un voyage d’exploration et
de découverte. Il aperçut une « terre neuve » le 24
juin (Prowse, 1895). Cabot retourna à Bristol avec la
nouvelle de sa découverte en août de la même année.
Comment Cabot a-t-il pu traverser l’Atlantique sur
plus de 3 000 kilomètres, de l’Europe jusqu’à l’île de
Terre-Neuve, puis réussir à retourner à Bristol?
Navigation céleste
Figure 1. Il est facile de trouver la Petite Ourse en utilisant la Grande
Ourse comme point de départ.
Introduction
Pôle Nord
L’étoile Polaire
L’étoile Polaire se trouve directement au-dessus de
notre pôle Nord, qui marque l’axe de rotation de la
Terre. Par conséquent, pendant que la Terre tourne,
l’étoile Polaire ne change pas de position dans notre
ciel nocturne. Si l’étoile Polaire est directement
au-dessus du pôle Nord, il va de soi qu’elle finit par
disparaître à l’horizon quand nous nous dirigeons
vers l’équateur. À l’inverse, si vous partez de
l’équateur (latitude de 0 degré) et vous montez vers
le nord, l’étoile Polaire devient visible. Si vous vous
déplacez de 10 degrés vers le nord, l’étoile Polaire
sera à 10 degrés au-dessus de l’horizon. Les premiers
marins qui explorèrent les océans connaissaient ce
fait et l’utilisaient quand ils parcouraient de grandes
distances sur la mer. On emploie depuis des milliers
d’années la navigation céleste, c’est-à-dire le recours
aux corps céleste comme la Lune, les planètes et les
étoiles pour naviguer. Pourquoi est-il si important de
connaître la latitude?

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ANNEXE A
De nombreuses inventions ingénieuses ont été
réalisées pour mesurer l’altitude de l’étoile Polaire. Les
premiers explorateurs arabes utilisaient le kamal pour
mesurer la latitude. Un kamal se compose d’un petit
bloc rectangulaire en bois mesurant environ
2,5 cm par 5 cm (Wikipédia). Le navigateur insère un
fil passant par le centre de ce bloc et le tient entre ses
dents de devant. Le navigateur étire la ligne au travers
du kamal jusqu’à ce que l’horizon soit aligné avec le
bord inférieur du kamal et l’étoile Polaire avec le bord
supérieur. Après quoi, il fait un nœud dans la ligne
pour consigner la position du pôle Nord par rapport
à son port d’attache. Cette ligne nouée constituait,
pratiquement, un enregistrement de la latitude de son
port d’attache. En retournant vers leur port d’attache,
les navigateurs tentaient de réaligner leur kamal en
bifurquant
vers le
nord ou le
sud pour
retrouver
leur
latitude
d’origine.
Figure 2. Cette photographie de longue exposition montre l’étoile
Polaire au centre : celle-ci reste immobile, tandis que les autres étoiles
semblent tourner autour. Photo gracieuseté de http://zimmer.csufresno.
edu/~fringwal/courtright.html.
Figure 3. La corde avec les nœuds assurait l’uniformité des mesures de la
latitude pour les utilisateurs de ce kamal.
Pour les anciens explorateurs comme Cabot, il était
utile de connaître la latitude de leur port d’attache.
Pour ce faire, ils mesuraient l’angle que faisait
l’étoile Polaire avec l’horizon. S’ils savaient que leur
destination était à la même latitude, ils tentaient,
en naviguant, de toujours garder l’étoile Polaire à
la même hauteur dans le ciel. Cabot quitta Bristol,
qui est à 51° de latitude nord, et arriva censément
à l’endroit maintenant appelé Bonavista, qui est à
48° de latitude nord. Une explication possible de
son retour si rapide à Bristol est qu’il a gardé l’étoile
Polaire à la même altitude dans le ciel pendant son
retour sur l’Atlantique.
En sachant où l’on se trouve sur la Terre, on peut
dessiner une carte. Les navigateurs du 15e siècle ont
rapidement produit des cartes qui commençaient à
représenter une vision moderne des Amériques.
Technologie de navigation céleste
Une épave trouvée à Red Bay, au Labrador, et
remontant au 17e siècle contenait un astrolabe utilisé
par les premiers baleiniers basques pour déterminer
leur latitude. L’astrolabe permettait au navigateur
de viser les corps célestes,
dont la Lune, le Soleil
et les étoiles. En tenant
compte de la période de
l’année, de l’heure du jour
et l’altitude du corps céleste
mesurée avec l’astrolabe,
les navigateurs pouvaient
déterminer leur latitude.
Figure 4. Astrolabe datant du 11e siècle.

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ANNEXE A
SCIENCES 9e ANNÉE : PROGRAMME D’ÉTUDES
D’autres instruments de navigation ont
rapidement suivi. Les quadrants, les sextants et
d’autres dispositifs qui utilisaient les corps célestes
pour la navigation en mer ont été retrouvés
dans des épaves tout autour de notre province.
Toutefois, les naufrages furent nombreux, car
si les marins pouvaient facilement calculer leur
latitude à partir des corps célestes, il leur était
plus difficile de déterminer la longitude, c’est-à-
dire leur position à l’est ou à l’ouest d’un point
donné. Ce n’est qu’en 1772, avec l’utilisation
d’un chronomètre précis au cours d’un voyage
du HMS Resolution, que la longitude a pu
être mesurée avec précision. Auparavant, les
navigateurs avaient de la difficulté de juger les
distances par rapport à la côte, ce qui causa de
nombreux désastres maritimes.
Conclusion
Aujourd’hui, nous comptons sur le système de
positionnement mondial GPS (de l’anglais Global
Positioning Systems), le système LORAN et le
radar pour trouver précisément notre position en
mer. Ces technologies de pointe s’appuient sur
notre capacité d’émettre et de recevoir des signaux.
Mais qu’advient-il si ces signaux sont brouillés
ou si les dispositifs fonctionnent mal? Pendant
des milliers d’années, les marins ont navigué sans
aucun équipement électronique. La technologie
actuelle permet de déterminer avec une très grande
précision l’endroit où l’on se trouve sur la Terre, mais
les anciennes technologies mentionnées ci-dessus
donnent néanmoins une bonne approximation.
En fait, beaucoup d’amateurs de plein air préfèrent
naviguer avec les astres.
Questions :
Qu’est-ce qui pourrait empêcher un 1.
marin d’utiliser la navigation céleste tout le
temps?
Quelles méthodes avons-nous pour 2.
remplacer la navigation céleste aujourd’hui?
Pourquoi est-il important de savoir comment 3.
utiliser diverses techniques de navigation?
La navigation céleste a-t-elle d’autres 4.
utilisations que la seule navigation en mer?
Activité :
Construction et utilisation d’un kamal
Objectif : Construction et utilisation d’un kamal.
Matériel : 1 gomme à effacer d’environ 2 cm
par 6 cm
1 mètre de fil ou de ficelle
1 grosse aiguille
1 mètre
1 étoile adhésive (0,5 cm de
diamètre)
Contexte : Même si le kamal était généralement
utilisé dans les régions équatoriales, on
peut l’utiliser en classe pour démontrer
une technique de positionnement
céleste.
Figure 5. De gauche à droite, différents instruments et technologies utilisés pour trouver l’emplacement d’un lieu sur la Terre : quadrant, sextant,
technologie GPS par satellite.