Quadrant (instrument)

Quadrant (instrument)
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Le quadrant mobile d'Augustin Stark (1815).

Le quadrant est un ancien instrument de navigation qui servait à faire le point sur sa position en latitude. Son nom vient du fait que son arc de mesure était composé d'un angle de 90 degrés, ce qui représente le quart d'un cercle.

Il existe plusieurs types de quadrant différents :

  • Le quadrant mural, utilisé pour mesurer la latitude d'objets astronomiques comme le Soleil ou la Lune,
  • Le quadrant astronomique, utilisé pour mesurer la distance angulaire entre deux objets célestes,
  • Le quadrant géométrique, utilisé pour la navigation marine ainsi que par les géomètres,
  • Le quadrant de Davis, un instrument compact utilisé par les mariniers pour déterminer l'altitude d'un objet céleste.

Autres types de quadrants[1]:

  • Quadrant de Gunner, utilisé dans l'artillerie pour ajuster l'angle d'un canon.
  • Quadrant de Gunter, inventé par Edmund Gunter en 1623 et servant à déterminer l'heure.

Sommaire

Quadrant mural

Un quadrant mural dans un musée.

Le quadrant de type mural, ou quadrant fixe, a été le précurseur du quadrant servant aux géomètres et du quadrant utilisé pour la navigation maritime. Il était positionné sur un mur parallèle ou creusé dans le sol parallèle au méridien[évasif]. Les 90° du quadrant sont séparés de sorte qu'un de ses bras se retrouve parallèle à l'horizon et l'autre, perpendiculaire au sol. Ceci permet, grâce à l'ombre d'un bâton placé à la jonction des bras, de calculer la hauteur d'un objet dans le ciel[2].

Quadrant géométrique

Explication de l'utilisation d'un quadrant
Comment utiliser un quadrant, notez la flèche vers le bas donnant la lecture de la latitude de l'objet observé.

Les plus vieux exemplaires de quadrants utilisés pour la navigation marine à avoir été trouvés datent du milieu du XVe siècle[2], ce qui fait de cet instrument l'un des plus anciens instrument de navigation [3]. Les mathématiques utilisées par les capitaines de navires n'étant pas encore assez développées, ces quadrants n'étaient pas gradués en angles. On y trouvait plutôt le nom des villes ou des destinations les plus connues écrites sur l'instrument[réf. souhaitée]. Ce ne fut que plus tard que l'arc fut gradué pour indiquer la latitude.

Pour utiliser un quadrant de navigation, il fallait aligner l'étoile polaire ou le soleil avec l'instrument. Grâce à la latitude qui était donnée par le quadrant et certains calculs, il était possible de connaitre la latitude de son navire. Ceci s'explique par le fait que l'étoile polaire change d'altitude dans le ciel dépendant de la latitude où l'on se retrouve sur la terre. Cependant, l'instrument ne donnait aucune idée de la longitude.

La fiabilité de l'instrument dépendait de sa grosseur et des mouvements du navire qui pouvaient rendre sa lecture plus ardue.

Quadrant de Davis

Le quadrant de Davis.

Observer le Soleil avec un quadrant traditionnel était très difficile dû notamment à l'intensité lumineuse de celui-ci. Il était commun de se tenir à côté de l'instrument et d'aligner les ombres du soleil pour prendre la mesure. Ceci demandait deux personnes et était moins précis qu'une observation normale. Ainsi, pour mesure l'altitude du soleil, les quadrant à observation de dos (Backstaff en anglais) furent inventés[Quand ?][4].

Le quadrant de Davis[Qui ?] offrait une alternative au quadrant traditionnel. En effet, puisque les mesures se prenaient dos au Soleil, elles permettaient de mesurer la latitude de celui-ci sans se brûler les yeux. Ainsi, l'observateur regarde l'horizon à travers une ligne de visée (en C sur la figure à droite) et observe la plaque en B en même temps. Sur cette plaque se dessine l'ombre de l'objet en A et, comme les rayons du soleil sont parallèles, l'addition de la mesure de l'angle entre A et C donne la latitude du Soleil.

Quadrant de Hadley

Les quadrants à observation de dos n'étaient pas la seule alternative pour observer le Soleil. Le quadrant de Davis ne permettait pas d'observer l'étoile polaire puisqu'elle ne créait pas d'ombre et de ce fait, il fallait avoir deux types de quadrant à bord. Avec l'avancement technologique, les objets réfléchissants étaient de plus en plus communs. John Hadley inventa un type de quadrant réfléchissant qu'il présenta pour la première fois devant la Royal Society of London en 1731[2]. Bien qu'il ne fut pas le premier à inventer ce type d'instrument[N 1],[réf. nécessaire], c'est le sien qui fut le plus utilisé[réf. souhaitée].

Bien que cet instrument porte le nom de quadrant, il est en fait un octant (1/8 d'arc de cercle, donc 45°) gradué en 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. Ainsi, cet instrument ressemble beaucoup au sextant, un dérivé du quadrant. Cet instrument permet aussi de corriger les erreurs instrumentales, une amélioration par rapport à celui de Davis[réf. souhaitée].

Notes et références

Notes

  1. Newton, Hooke et Nevil Maskelyne ont eux-aussi créé ce type de quadrant et c'est à Nevil que l'idée principale reviens d'utiliser de tels instruments réfléchissants.

Références

Annexes

Articles connexes

Bibliographie

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Liens externes


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