À l'Observatoire de Greenwich... AVANT Airy!

FLAMSTEED,  1^er Astronome Royal (de 1675 à 17819)

	Gravure de George vertue d'après un tableau de Thomas Gibson, 1721

	Gravure de Francis Place, 1712

		" Le très noble Roi Charles II, le plus grand protecteur des Arts de l'Astronomie et de la Navigation, a fait construire cet Observatoire pour servir ces deux disciplines. Dans l'année de notre seigneur 1676, en la vingt-huitième année de son règne. James Moore, Inspecteur Géénéral du Conseil de l'Artillerie*, en a supervisé la construction." *Le titre de "Surveyor General of the Ordnance" n'a pas vraiment d'équivalent en Français. On traduit tantôt Conseil de l'Artillerie, tantôt Commission du Matériel (militaire). On pourrait penser, en langage actuel -donc anachronique- en France, à la Direction de l'Armement.

	Flamsteed avait fait construire d'autres instruments que ceux montrés dans la salle octogonale. Le plus étonnant est un puits de 30m de profondeur, dont il ne subsiste que la margelle. Il était destiné à l'observation des astre au zénith, mais ne donna jamais satisfaction, en raison de son humidité, pfort préjudiciable aux lentilles de la lunette installée au fond!
	Puits d'observation zénithale (aujourd'hui coblé) Ci-contre, à gauche, son schéma en coupe (copie sur le panneau explicatif d'une gravure de 1676)	in  Volume 3 de l' Historia Coelestis Britannica, (London, 1725) repris par cette page dédiée à l'instrument (site de l'observatoire)	Flamsteed avait aussi fait construire un arc d'observation (1689), plus grand qu'un quadrant (auquel se limiteront ses successeurs). Il l'avait payé sur ses fonds personnels! L'instument n'est pas resté à l'observatoire, sa veuve l'ayant emporté lorsqu'elle a quitté les lieux. En souvenir des nuits qui lui furent volées? Mystère... La trace en a été rapidement perdue; mais le plan en a été conservé, et révèle qu'il couvrait 10° à 140° C'est un arc mural, dont on ne sait pas exactement où il était installé. Heureusement, nous en saurons plus avec ses deux successeurs oimmédiats!

Il fut aussi le premier à comprendre que  la grande comète de 1680 et celle de 1681.. n'en étaient qu'une seule. D'abord en désaccord, Newton se rallia à sa thèse et l'illustra même dans ses Principia, l'ajustant sur une trajectoire parabolique. ( L'orbite sdes comètes est une ellipse, mais si allongée (excentricité proche de 1, celle de la parabole) que l'approximation parabolique est justifiée en pratique, tout en offrant l'avantage de calculs plus simples. [compléments sur l'excentricité orbitale]

iFigure de Newton dans les Principia: orbite "parabolique" de la comète de 1680 (source: Wikimedia Commons)	À Dantzig (aujourd'hui: Gdansk) Heveliusz l'avait lui aussi observé.

HALLEY,  2^ème Astronome Royal (de 1720 à 1742)

buste à Greenwich	Plaque-souvenir Cloître de Westminster Abbey, Londres

Bien sûr, il est d'abord connu pour la comète à laquelle son nom est attaché. Mais ce serait une erreur de réduire son activité scientifique à cette seule "découverte", et ce qui est inscrit dans la queue de comète de la plaque de Westminster Abbey est là pour nous le rappeler très opportunément. Cette plaque a été posée en 1986, année de retour de la comète et de son survol par la sonde européenne Giotto. Celle-ci, pour ajouter à la fierté britannique, a été construite par British Aerospace, et l'on n'a oublié ni de la faire figurer au centre du disque (ce qui est plutôt réussi sur un plan artistique), ni de le faire figurer sur l'inscrioption circulaire... Allez savoir pourquoi, ni l'ESA, ni le lanceur Ariane 1 (comme le temps passe! 40 ans plus tard, c'est Ariane 6 qui triomphe) ne sont mentionnés... Quant à son nom, c'est un hommage au peintre italien, dont la célèbre Adoration des Mages (circa 1305) comporte un détail qui pourrait bien être une représentation du passage de la comète en 1301.

Cette année 1986 aura été l'occasion d'une avalanche philatélique!  (Mettez vous à la place des états qui veulent encaisser quelques devises en séduisant les philatélistes: si vous ratez l'occasion, il vous faudra patienter jusqu'en 2061!). Il ny a pas que des réussites, mais on trouvera de l'intérêt à ceux qui reproduisent des documents anciens ou explicitent la trajectoire en datant la position, mettant en évidence son ellipse très allongée:
 

Tous les timbres représentés sur cette page ont pour source le site de Jeff Miller, hébergé par MacTutor

La fameuse comète a été aperçue bien des fois depuis l'Antiquité et tout particulièrement en Chine.  Encore fallait-il savoir que c'était le même objet que l'on voyait et non des astres différents à chaque occurence! C'est là qu'uintervient un cconseil providentiel venu de France...et plus précisément de l'Observatoire de Paris:
 

Cassini, à l'Observatoire de Paris

"Monsieur Cassini m'a fait la faveur de me confier ses relevés de la comète alors que je me préparais à quitter la ville; en plus des observations qu'il effectua à la date du 18 mars (1681), il m'a soumis une théorie sur son mouvement, à savoir que la comète est celle-là même qui apparut à Tycho (Brahé) en l'an 1577, que sa révolution décrit un grand cercle dans lequel est comprise la Terre. " Edmund HALLEY

Croquis de Tycho, 1577 Source: Wikimedia Commons

Statue de Tycho à Prague (de notre page Kepler)

a

Longitude du périhélie Inclinaison de l'orbite Distance du soleil au périhélie (UA) 1531 301°39' 17°56' 0,587 1607 302°16' 17°2 0,5868 1682 302°53' 17°56' 0,583  Source du tableau: article Wikipedia: Edmund Halley repris de l'Astronomie populaire de F. Arago.

"L'identité de ces trois astres paraissait, dès lors, évidente. Aussi Halley se hasarda-t-il à prédire qu'une comète se montrerait de nouveau vers la fin de 1758 ou au commencement de 1759, et cela avec des éléments paraboliques peu différents de ceux que je viens de rapporter. Cette prédiction, en se vérifiant, devait amener une ère nouvelle dans l'astronomie cométaire. Afin de convaincre les plus incrédules, on pensa qu'il serait utilede faire disparaîttre, quant à la date du retour, le vague dans lequel Halley  s'était légitimement renfermé, car, de son temps, il eût été impossible de déterminer avec exactitude la valeur des perturbations. C'est ce problème, si difficile, que notre compatriote Clairaut résolut. Il trouva qu'à raison du ralentissement que l'attraction des planètes apporterait à sa marche, la comète emploierait à revenir au périhélie 618 jours de plus qu'à la révolution précédente, savoir: 100 jours par l'effet de Saturne et 518 jours par l'action de Jupiter. Le passage devait ainsi correspondre au milieu d'avril 1759. Clairaut avertit toutefois que, pressé par le temps, il avait négligé dans son calcul de petits termes qui, accumulés, pourraient s'élever, en plus ou en moins, à 30 jours tous les 76 ans."   F. ARAGO, Astronomie populaire, tome2, pp. 279-280 (éd. posthume,1854-57)

Clairaut, sur la façade de l'Hôtel de Ville de Paris.

En effet, la merveilleuse simplicité de sa loi d'attraction si bien nommée universelletend un piège diabolique aux calculateurs: l'orbite elliptique très allongée, qu'il reste légitime de considérer comme parabolique, de la résolution du problème de Kepler à deux corps (attraction de la comète par le Soleil) est faussée  lors du passage près des grosses planètes, qui engendre un problème à trois corps (Soleil-Saturne-Comète, puis Soleil-Jupiter-Comète) pour lequel il n'y a plus de formule exacte de résolution. L'astuce mathématique est de décomposer la force d'attraction supplémentaire en une série, somme infinie de termes correctifs de plus en plus petits, que l'on tronque plus ou moins arbitrarement, en considérant qu'à partir d'un certain rang ils peuvent être négligés. Clairaut reconnaît donc qu'il lui aurait fallu, pour plus de précision, en considérer davantage; et c'est ce que  Lalande, à l'Observatoire de Paris, se propose de faire. Mais pour lui aussi, le temps presse: six mois de calculs intensifs «depuis le matin jusqu'au soir, quelquefois même à table» que Lalande mène avec la mathématicienne Nicole Reine Lepaute permettent à Clairaut d'annoncer, en novembre 1758, le retour de la comète pour le 13 avril de l’année suivante. Ce sera le 13 mars 1759 ... un peu "en avance" donc, mais leurs calculs et cette prédiction constituent une première et essentielle vérification expérimentale du caractère universel de l'attraction newtonienne, en ce qu'elle corrige la simple ellipse képlerienne du système à deux corps Soleil-Comète. Et pour Halley, c'est la gloire d'avoir été le premier à voir juste, et d'accoler son nom à la comète qu'il est ... le dernier (d'une longue liste)  à avoir vu!

- Lalande, à l'Observatoire de Paris;

	Mais loin d'être un savant confiné dans son laboratoire, il n'hésite pas à faire le long voyage qui le mène à Sainte Hélène  pour compléter le catalogue d'étoiles de Tycho en cartographiant le ciel austral, et observer le transit de Mercure (passage de la planète devant le Soleil).
			Le passage de Mercure devant le Soleil, Giacomo Balla (1914) Centre Georges Pompidou, Paris

	N.B. : ce texte de commentaire figure en dessous de la carte sur le document original.

Au mur du petit bâtiment carré le plus à droite figure la pierre tombale de la famille de l'astronome. Elle provient du cimetière de St. Margaret, à Lee (banlieue sud de Londres), où elle a été démontée lors de la restauration de la sépulture effectuée en 1854; les époux Halley y sont restés enterrés, et une copie de la pierre originale y a été posée. L'inscription, peu lisible, est un hommage de leur filles.
" Sous cette  pierre tombale , Edmond Halley , incontestablement le plus éminent astronome de son temps, repose en paix auprès de sa très chère épouse. Aussi, pour que celui qui lit ces lignes sache quel genre d'homme, et quel grand homme il était, qu'il lise ses différents écrits dans lesquels il a glorifié, embelli et renforcé presque tous les arts et les sciences. Et par suite, comme il fut sa vie durant un homme tellement chéri par ses concitoyzns, qu'une postérité reconnaissante vénère sa mémoire. Né en l'an de notre Seigneur 1656. Mort en 1742. Cette pierre a été dédiée à d'excellents parents par deux filles dévouées en l'an 1742."

BRADLEY,  3^ème Astronome Royal (de 1742 à 1762)

"Bradley, l'astronome le plus célèbre qu'ait produit l'Angleterre, était né en 1692, à Shireborn, dans le comté de Gloucester.[...] [...] C'était un service bien important rendu à l'Astronomie par Bradley, que cette ellipse, qui donnait les moyens de calculer en tout temps l'aberration d'une étoile quelconque, soit en longitude et latitude, soit en ascencion droite et en déclinaison. [...] Il fit plus, il indiqua la cause physique, qui est la combinaison du mouvement de la lumière avec le mouvement annuel de la Terre. [...] Il ne tarda pas à apercevoir cette complication, qui avait été si embarassante pour Picard. Les mouvements des étoiles calculés par ses formules ne suffisaient pluds,pour représenter les apparences, l'erreur alla croissant pendant neuf années, et puis en diminuant pendant les neuf années suivvantes. Il reconnut une inégalité dont la période était de 18 ans, comme celle des noeuds de la Lune; il était évident que c'était la nutation de l'axe terrestre [...] Bradley ayant suivi pendant vingt ans ces nouvelles recherches, rn donna enfin le résulttat dans une lettre insérée dans les Transactions Philosophiques de 1748.[...] C'est à ces deux découvertes de Bradley que nous devons l'exactitude de l'astronomie moderne.Sans elles, il était impossible à l'astronome le plus rigoureux de faire accorder ensemble les ascensions droites onservées d'une même étoile à 50 ou 60" près, et les déclinaisons à une demi-minute. Ce double servicce assure à son auteur la place la plus distinguée après celle d'Hipparque et de Képler, et au dessus des plus grands astronoes de tous les âges et de tous les pays; ces travaux auraint suffi à sa gloire." Jean-Baptiste DELAMBRE, Histoire de l'Astronomie au XVIIIème Siècle (1821)

Delambre, à l'Observatoire de Paris

	Et de nouveau, beaucoup plus d'information concernant le quadrants sur catte page officielle de l'observatoire-musée).

MASKELINE, 5^ème Astronome Royal (de 1765 à 1811

Portrait conservé à l'Observatoire	Modèle du système solaire qu'il aurait utilisé pour instruire ses filles. Ce qui est remarquable est qu'il inclut Uranus, découverte par son ami Herschel. (voir cidessous le paragraphe qui lui est consacré)

"Avec des cartes détaillées et un instrument fiable, un bon navigateur pouvait, du pont de son navire, mesurer les distances lunaires. [...] Comme leur nom l'indique, les distances angulaires, exprimées en degrés d'arc, indiquaient l'angle entre deux lignes de visées partant de l'observateur aux deux points en question. Ce navigateur comparait encore l'heure à laquelle il avait vu la Lune à 30° de l'étoile Régulus, par exemple, au cœur de la constellation du Lion, avec l'heure à laquelle cette position particulière avait été décrite au port d'attache. Si cette observation avait eu lieu à 1h du matin, temps local, par exemple, alors que les tableaux indiquaient qu'elle se produisait à Londres à à 4h du matin, cela signifait que l'heure locale du navire, et du coup, celui-ci même, étaient de 3h en avance, donc à la longitude de 45° à l'ouest de Londres." Dava SOBEL, Longitude (Points Sciences) N.B: 24h correspondent à 360° , donc 1h à 15°; pensez  aux fuseaux horaires!

Source: article Wkipedia distance lunaire

Le Guide du Marin Britannique, exposé à Greenwich

"Maskeline se rendit dans la petite île de Sainte-Hélène, au dessous de l'équateur dans l'Atlantique, où Edmund Halley  s'était rendu au siècle précédent pour décrire les étoiles de l'hémisphère sud et où Napoléon Bonaparte serait, au siècle suivant, condamné à vivre ses derniers jours. Naviguant autour de l'île, Maskeline utimisa le quadrant de Hadley et les tables de Mayer pour établir à plusieurs reprises sa longitude en mer, à sa satisfaction et et à celle de Bradley. Grâce à l'adresse de Maskeline, la technique de Maskeline marchait comme un charme. [...] Maskeline, défenseur de la méthode rivale*, était revenu  de Sainte-Hélène à Londres en mai 1762 [...], assez fier de ses succès. Il consolida immédiatement sa réputation en publiant le Guide du Marin Britannique, une traduction en Anglais des tables de Mayer, assorties d'indiccations pour leur utilisation." Dava SOBEL, Longitude (Points Sciences) * rivale de celle de Harrison, c'est à dire la construction et l'utilisation d'un chronomètre de marine fiable.(Voir ses machines dans la page Airy)

Portrait (dessin) de Maskeline Observatoire de Greenwich

"Nevil Maskeline, demeuré dans l'histoire sous le surnom d'«astronome du marin», est [...] probablement plus buté que méchant. Mais John Harrison l'exécrait passionément et à juste titre. L'antagonisme entre ces deux hommes transforma la dernière étape de la recherche de la longitude en une furieuse bataille. Maskeline adopta, puis épousa et enfin incarna la méthode de la distance lunaire. [...] Les amiraux et les astronomes du Conseil de la longitude défendirent ouvertemement l'héroïque méthode de la distance lunaire [...] comme l'émanation logiquede leur propre expérience de la mer et du ciel. [...] En comparaison, John Harrison offrait au monde un petit engin qui tictaquait dans une boîte. Absurde! Pis, cet engin avait intégré toutes les complications du problème de la longitude. L'utilisateur n'avait plus à connaître les maths ou l'astronomie, ni même avoir de l'expérience pour sen servir. [...]À une autre époque, Harrison aurait pu être accusé de sorcellerie pour avoir offert pareille solution dans une boîte magique. Telles que les choses étaient, Harrison se dressait seul contre les intérêts qus la communauté scientifique avait investis dans la navigation." Dava SOBEL, Longitude (Points Sciences)

Portrait (gravure) de Harrison Observatoire de Greenwich

	Maskeline ne mérite toutefois pas d'être réduit au rôle de perdant de cette confrontation, logiquement remportée après bien des embûches par Harrison. Une de ses réussites est d'avoir, le premier, imposé la publication annuelle des observations et tout particulièrement l'Almanach Nautique; le premier est publiè en 1767.
		Exemples de recueil d'observations.

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HERSCHEL,...  qui n'était pas Astronome Royal

	Portrait au musée de Bath	Image de droite: derrière lui, la coupole "en oignon"

Ci-dessus, à gauche la maquette au Musée Herschel de Bath; et à droite, un cliché  pris par son fils John [Musée Herschel de Bath]. Brume épaissse ou... balbutiements de la technique photographique naissante, difficile à savoir...
Ci-contre, timbre représentant les fondateurs de la Royal Astronomical Society en 1820. William Herschel tient une feuille montrant Uranus et les deux premiers satellites qu'il en a découverts, Obéron et Titania. Le nom marqué sur le document est celui de planète georgienne (Georgium Sidus), que Herschel avait proposé en l'honneur du roi! (suivant la "tradition" de Galilée nommant astres médicéens les satellites de Jupiter...) Avec lui, Baily (au centre) et son fils John, à droite (qui fut un ami de Babbage).

	Deux ans auparavant, en 1787, il avait édifié un télescope de 20 pieds, avec un bâti très similaire.  [gravure au Musée Herschel de Bath]
	Ce n'est pourtant avec ausun de ces deux instruments q'il a découvert Uranus! L'outil était beaucoup plus rudimentaire; le musée de Bath en conserve une copie.

Au musée Herschel de Bath
	Le timbre commémoratif malien est inspiré par un portrait moins fréquemment présenté dans les articles sur Herschel, L'astronome y est représenté plus âgé, sans perruque.[Gravure , musée de l'Observatoire de Greenwich]

"Aucun doute n'étant plus permis sur la périodicité de la comète de 1759, il a fallu calculer la date de son retour en 1835. Damoiseau, notre compatriote, membre du Bureau des Longitudes,  n'a pas reculé devant cet immense travail. Il a poussé les approximations beaucoup plus loin que son devancier; en outre, il a tenu compte, et de de l'action troublante de la planète Uranus, dont l'existence n'éttait pas connue du temps de Clairaut, et de celle de la Terre. Son résultat définitif était que la comète, en 1835, devait passer au périhélie le 4 novembre. Un autre astronome M. de Pontécoulant, ayant fait de son côté les mêmes laborieux calculs, avait fixé, dans un premier travail, le moment du passage au 7 novembre. Un calcul plus complet de l'action de la Terre et surtout la substitution d'un nombre plus exact pour la masse de  Jupiter, amenèrent M. de Pontécoulant à ajouter six jours entiers à l'ancienne détermination: le passage au périhélie ne devait plus arriver que le 13 novembre.[...] Postérieurement, l'observation a donné le 16, c'est à dire 3 jours seulement de différence avec la détermination du calcul regardé comme le plus exact, et 12 jours de différence avec celle du calcul considéré comme le plus éloigné de la vérité. [...] La période moyenne est de 76 ans et 1 mois. Les perturbations qui ont diminué la période de 1 an 2 mois de 1607 à 1682, ont augmenté de 1 an 6 mois celle de 1378 à 1456. Les révolutions de la comète de Halley ne sont donc pas, comme on le croyait, alternativement de 76 et 75 ans. Ainsi, sans la théorie des pertubations, on n'aurait pas pu prédire le retour de la comète avec exactitude." F. ARAGO, Astronomie populaire, tome2, pp. 281-284 (éd. posthume,1854-57)

Ci-contre: position de l'orbite de la comète de Halley, par rapport à celles des planètes, dans l'Astronomie populaire. L'échelle des distances est respectée.

En apprendre un peu plus sur HERSCHEL,...  au Musée de Bath

		Le 19, King Street à Bath ne se distingue pas particulièrement des maisons environnantes, toutes construites sur le même modèle. C'est une maison d'allure modeste, typiquement britanniqu, qu'Herschel occupa avec sa sœur Caroline à partir de 1772, jusqu'en 1782. Deux plaques de part et d'autre de l'entrée signalent, l'une que c'est un musée, l'autre qu'il y vécut en soulignant particulièrement l'année 1781, où il découvrit Uranus. Elle a été inaugurée en tant que musée le 13/03/1981, exactement 200 ans après la célèbre découverte.
		Au musée Herschel de Bath

C'est au jardin, à l'arrière de la maison, qu'on trouvera une statue, touchante évocation de l'équpe que formaient William et Caroline.

Sculpture de Vivien Moudell, "Stargazers"

Dans la maison, le salon de musique, avec sa harpe de 1795 et un décor original en... tuyaux d'orgues nous rappelle que Herschel est arrivé en Angleterre en musicien! On peut d'ailleurs regretter que sa musique soit si peu enregistrée, et, hélas semble-t-il encore moins exécutée, car elle est tout à fait honorable pour son époque, et s'insérerait sans le déparer dans un programme classique aux côtés d'œuvres de Mozart ou Haydn.

En fait, un amateur qui découvre Uranus... (par hasard, en traquant  les étoiles doubles, son sujet de prédilection ) et deviendra en 1820 président de la Royal Astronomic Society!

		Caroline est plus qu'une simple assistante: elle scrute les comètes, en découvre plusieurs, dès 1783 "La Rose de Caroline", puis 8 autres entre 1786 et 1797; en 1798, elle constitue un catalogue d'étoiles à partir de celui de Flamsteed (en corrigeant les positions) et de ses observations propres, qu'éditera la Royal Society. Et lorsqu'ils ne sont pas ensemble à Slough (à la campagne, non loin de Bath; c'est là qu'ont été construits les grands téelscopes), on se raconte les observations par courrier; ci-dessous de William à Caroline.
	Tous ces documents sont présentés au lusée Herschel de Bath.

 
 

	Herschel est aussi celui qui a découvert le rayonnement infrarouge (la chaleur sombre, selon l'appellation qu'il lui donne), en ayant l'idée de mesurer la température en différents endroits après dispersion de la lumière à travers un prisme... Y compris au delà des rayons visibles. Ce rayonnement est devenu aujourd'hui un instrument essentiel de l'analyse chimique, car il donne à chaque atome une signature unique et permet de connaître l'empreinte digitale (si l'on ose dire!) de chaque molécule, qu'il s'agisse d'analyser la finesse d'un grand cru, l'atmosphère d'une exoplanète, ou... celle de la nôtre (contrôle des gaz à effet de serre), grâce à la spectrométrie par transformation de Fourier!
,Dans  sa maison-musée à Bath : buste de William Herechel, et le prisme davec lequel il découvrit la "chaleur obscure"

Bibliographie et Liens

Sites

• Biographies; 
  
• Flamsteed, sur Wikipedia, sur MacTutor
  
• Halley, sur Wikipedia, sur MacTutor
• Bradley, sur Wikipedia, sur MacTutor
• William Herschel, sur Wikipedia, sur MacTutor
• Caroline Herschel, sur Wikipedia, sur MacTutor
• Observatoire de Greenwich
  
• Histoire illustrée de Flamsteed House, très détaillée et richement illustrée (peintures et gravures anciennes)
• Présentation détaillée des instruments (Observatoire de Greenwich)
• Musée Herschel de Bath

Livres

• Dava SOBEL, Longitude (Points Sciences)