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 quadrants 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.

Quadrant mural[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

Explication de l'utilisation d'un quadrant
Comment utiliser un quadrant, notez la flèche vers le bas donnant la lecture de la hauteur 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 instruments 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[modifier | modifier le code]

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 mesurer l'altitude du soleil, les quadrants à observation de dos (Backstaff en anglais) furent inventés[Quand ?][4]..

Le quadrant ou quartier de Davis, du nom du capitaine Davis qui en parle pour la première fois en 1595[5], 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[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  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[modifier | modifier le code]

  1. King 1987, p. ?
  2. a, b et c Cotter 1968, p. ?
  3. « Au-delà de la carte - Les navires et la technologie - Octant, quadrant, et sextant », sur http://www.museevirtuel-virtualmuseum.ca/index-fra.jsp, Maritime Museum of British Columbia, Musée virtuel du Canada,‎ 2007
  4. May 1973, p. ?
  5. The seaman's secrets

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Document utilisé pour la rédaction de l’article : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

  • Document utilisé pour la rédaction de l’article(en) Charles H. Cotter, A History Of Nautical Astronomy, Londres, Hollis & Carter Ltd,‎ 1968, 408 p. (ISBN 370-00460-4[à vérifier : isbn invalide], résumé)
  • Document utilisé pour la rédaction de l’article(en) David A. King, Islamic Astronomical Instruments, Londres, Variorum,‎ 1987 (résumé)
  • Document utilisé pour la rédaction de l’article(en) William Edward May, A History of Marine Navigation, G. T. Foulis & Co. Ltd., Henley-on-Thames, Oxfordshire,‎ 1973 (ISBN 0 85429 143 1, résumé)

Liens externes[modifier | modifier le code]