Trouver son chemin en mer (L’orientation 2/2)

La semaine dernière, nous parlions de l’orientation terrestre, aujourd’hui, nous parlerons donc d’orientation maritime.

Dès l’Antiquité, les navigateurs ont cherché à se repérer en mer. Ils s’orientaient de jour par rapport à la position du soleil, et la nuit par rapport à la position des étoiles. Puis ils ont inventé des instruments, qui se sont modernisés au fil des siècles. Il y eu l’astrolabe, puis le sextant.
Au XII^e siècle les chinois ont inventé le compas. C’est une boussole sphérique qui indique la position du nord magnétique.
Les cartes marines apparaissent à partir du XV^e siècle lorsque les grands pays européens parcourent le monde en bateau et commencent à tracer les contours des continents au fur et à mesure de leurs découvertes en mer.

Les points cardinaux et la rose des vents

Une rose des vents est une figure indiquant les points cardinaux : Nord, Sud, Est, Ouest et les orientations intermédiaires, jusqu’à 32 directions. En réalité, à l’origine, les roses n’indiquaient pas quatre directions mais huit vents.

La rose repose sur le principe de trouver sa route selon la direction du vent et ensuite de naviguer en fonction de ces derniers. Les marins grecs ont utilisé les quatre vents correspondant aux quatre points cardinaux, mais bien vite ils durent y ajouter les quatre vents intermédiaires : Boreas (nord), Kakas (nord-est), Apeliotes (est), Euros (sud-est), Notos (sud), Lips (sud-ouest), Zephuros (ouest) et Skibos (nord-ouest). Les Italiens ont appelé ces vents comme suit : arachnidae (nord), Grecale (nord-est), Levante (est), Scirocco (sud-est), Mezzodi ou Ostro (sud), Garbino, renommé plus tard Africo ou Libeccio (sud-ouest), Ponente (ouest) et allactaga (nord-ouest). D’autres peuples à tradition maritime possèdent également des noms spécifiques pour les directions intermédiaires telles que le nord-est. Ainsi en breton, les huit directions s’appellent (à partir du nord, dans le sens des aiguilles d’une montre) : norzh (ou : sterenn), biz, reter, gevred, su, mervent, kornaoueg, gwalarn.

La boussole et le compas

Le compas est un instrument de navigation qui donne une référence de direction (le Nord magnétique) sur le plan horizontal (le cadran) et permet ainsi la mesure d’angles horizontaux par rapport à cette direction. Le compas est gradué de 0° (nord) à 359° dans le sens des aiguilles d’une montre (sens rétrograde).

La boussole, nous l’avons vu la semaine dernière, consiste en une aiguille magnétisée qui s’aligne sur le champ magnétique terrestre pour indiquer le Nord magnétique.

Quelques aiguilles aimantées (équipage magnétique) liées à une couronne mobile (rose) munie d’un flotteur ; le tout reposant, dans un mélange liquide composé d’eau et d’alcool, sur un pivot. Le champ magnétique terrestre étant très faible, il a fallu obligatoirement diminuer au maximum les frottements de la rose sur le pivot (par l’ajout d’un flotteur entre autres). L’utilisation sur un navire a également demandé l’installation d’un système à cardan. La cuvette du compas est fixée sur la couronne interne du cardan, donnant ainsi au compas plus de possibilité de pouvoir garder l’horizontale à la mer.

Le compas est placé dans un habitacle composé de bois et/ou de matériaux amagnétiques.

La navigation astronomique

La navigation astronomique est une technique de navigation qui consiste à déterminer sa position à l’aide de l’observation des astres et la mesure de leur hauteur (c’est-à-dire l’angle entre la direction de l’astre et l’horizon).

La détermination de la position par la navigation astronomique nécessite, au moins, l’emploi d’un outils de mesure (bâton de Jacob, sextant, astrolabe,…), la consultation d’éphémérides (tables astronomiques par lesquelles on détermine, pour chaque jour, la valeur d’une grandeur caractéristique d’un objet céleste tels les planètes, les constellations, la Lune,…), une connaissance pointue des étoiles présentes.

Les longitudes et latitudes

En observant une représentation du globe terrestre, on constate qu’il est quadrillé par des lignes : l’équateur est la ligne imaginaire séparant le globe en deux : il y a l’hémisphère Nord situé au nord de cette ligne et l’hémisphère Sud au sud. Jusque là, je crois que je ne vous apprends pas grand-chose.

Le globe a été quadrillé en tranches parallèles à l’équateur. Chaque tranche est numérotée, en degrés, de l’équateur au pôle Nord (0° à 90° lat. N). et de l’équateur au pôle Sud (0° à 90° lat. S.). C’est la latitude.

Le globe a été aussi découpé en quartiers. Ces lignes vont du pôle Nord au pôle Sud et s’appellent les méridiens.

Ces coordonnées, une fois qu’elles sont mesurées, sont à reporter sur une carte.

Le bâton de Jacob

Le bâton de Jacob, également appelé arbalestrille ou arbalète, est un ancien instrument utilisé pour la mesure des angles en astronomie, puis pour la navigation : distance angulaire entre deux corps célestes, ou angle entre l’horizon et un astre.

L’instrument est constitué d’un long bâton droit gradué, la flèche, et d’un autre bois perpendiculaire, le marteau, coulissant sur le précédent par le milieu. Il faut faire coulisser le marteau jusqu’à ce que les deux bouts soient alignés, sur les deux points visés, par exemple l’un sur l’horizon et l’autre sur l’astre dont on veut mesurer la hauteur angulaire1, ou chacun sur deux objets célestes, dont on mesure alors la distance angulaire.

Le kamal

Le kamal se compose d’un rectangle de bois de 5,1 par 2,5 cm auquel une ficelle comportant plusieurs nœuds à égale distance les uns des autres est attachée.

Pour l’utiliser, on place le nœud de référence dans la bouche, ensuite, on fait affleurer la base de la tablette avec l’horizon et le bord opposé avec l’étoile choisie, le plus souvent la polaire. En mordant un nœud différent on rapproche ou on éloigne la tablette choisie de l’œil mesurant ainsi des angles plus petits ou plus grands.

L’instrument n’était pas utilisé pour faire le point en mer, mais plutôt pour maintenir et suivre une latitude particulière menant à un port particulier.

Le quadrant

Le quadrant est un ancien instrument de mesure angulaire dont la plage d’utilisation est de 90°, ce qui représente l’étendue d’un quart de cercle, ou quadrant, d’où son nom.

L’instrument est composé d’un quadrant, ayant la forme générale d’un quart de cercle ou d’un carré, sur lequel on trouve un secteur gradué de 90° ou moins, d’un système de visée comprenant à l’origine deux pinnules (petites plaques de métal percées et disposées à chaque extrémité d’une alidade) fixées sur le côté du quadrant ou sur une alidade et d’un fil à plomb qui sert à la lecture de la hauteur ou qui assure la bonne inclinaison de l’instrument.

La lecture de la hauteur est simple : l’angle h entre la droite de visée de l’astre et l’horizontale (sa hauteur) est égal à l’angle h mesuré sur le secteur gradué (angles à côtés perpendiculaires).

L’octant

L’octant est un ancien instrument de navigation, utilisé en mer pour faire le point. Prédécesseur du sextant, c’est un instrument à réflexion (avec un jeu de miroir, comme pour le sextant) qui permet de mesurer une hauteur d’astre au-dessus de l’horizon. Son nom vient du latin octans qui signifie « huitième partie d’un tout ; arc de 45° ». Son ouverture angulaire est effectivement de 45°, mais il permet, par sa géométrie, de mesurer une hauteur d’astre jusqu’à 90°.

Son principe de fonctionnement consiste à ramener, grâce à des miroirs mobiles, l’objet observé et l’horizon l’un par-dessus l’autre aux yeux de l’observateur, en faisant abstraction des mouvements du navire.

L’astrolabe

Un astrolabe est un instrument conçu durant l’Antiquité. Il permet de mesurer la hauteur d’un astre au-dessus de l’horizon et de déterminer immédiatement la position de la Lune, du Soleil ou de n’importe quelle planète par rapport aux étoiles. Il est constitué d’un disque dont la circonférence est graduée en degrés et d’une alidade — une sorte de règle mobile qui tourne sur le centre d’un instrument avec lequel on prend la mesure des angles — en rotation sur le disque.

Jusqu’à l’invention du sextant au XVIII^e siècle, l’astrolabe fut le principal instrument de navigation.

Pour mesurer notre position, il faut tenir l’astrolabe verticalement par un anneau, on fait pivoter l’alidade sur son axe jusqu’à ce qu’elle pointe l’astre choisi, on lit alors les degrés sur le disque et il ne reste plus qu’à les convertir en degrés de latitude.

Le sextant

Comme l’astrolabe, le sextant « moderne » mesure également la hauteur des astres, mais plus précisément. Il possède deux miroirs de réflexion, une lunette et une règle en arc de cercle graduée.

La spécificité du sextant par rapport à l’astrolabe est que les deux directions dont on veut mesurer l’angle sont observées en même temps, rendant la mesure à peu près indépendante des mouvements du navire. Le sextant se tient à hauteur des yeux, alors que l’astrolabe nécessite un point de suspension d’autant plus élevé que l’on vise un astre de site élevé.

Ci-contre, je vous mets une image détaillée d’un sextant avec tout le vocabulaire qui l’accompagne.

Juste en dessous, une animation montrant l’usage d’un sextant de marine pour mesurer la hauteur du soleil.

1. Pointer le sextant sur l’horizon
2. Libérer le frein de la barre d’index
3. Mener le soleil à l’horizon
4. Freiner la barre d’index, ajuster finement la lecture à l’aide de la molette
5. Basculer l’appareil pour vérifier l’alignement
6. Lire l’angle mesuré

Voilà, matelots ! Vos personnages et vous êtes prêts à prendre le large ! 😉