Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger

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Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger
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Portrait de Johann Gottlob Friedrich Bohnenberger

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Le château de Hohentübingen, résidence de l'astronome Bohnenberger.

Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger (né le 5 juin 1765 à Simmozheim[1] dans le Wurtemberg et décédé le 19 avril 1831) était un astronome, mathématicien et physicien allemand. Il décrivit et construisit les premiers gyroscopes, toupies composites suspendues « à la Cardan », au moyen desquelles il mit en évidence la précession de l'axe terrestre (1817).

Biographie[modifier | modifier le code]

Jeunesse[modifier | modifier le code]

Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger est le fils du pasteur et fabricant Gottlieb-Christoph Bohnenberger. Le père et le fils sont les inventeurs de toupies à mouvement composite, appelées machines Bohnenberger[1] dans le monde germanophone.

Bohnenberger étudia la théologie à l’université de Tübingen et devint vicaire en 1789 ; mais bientôt il en revint à ses premiers centres d'intérêt, les sciences physiques. Il fabriqua dans le petit atelier paternel un quadrant en bois au moyen duquel il parvint à estimer assez précisément la latitude d’Altburg. Simultanément il s'intéressait à l’estimation des incertitudes instrumentales : il détermina ainsi l'intervalle des valeurs d'angle mesurées avec un sextant anglais de Ramsden. Ces mesures forment la matière de son « Introduction à la géolocalisation perfectionnée par l'emploi du sextant à miroir » ( Anleitung zur geographischen Ortsbestimmung vorzüglich vermittelst des Spiegelsextanten, 1795). Ce premier essai, où il s'attaquait à un sujet encore réputé difficile, le fit connaître dans le monde savant. Il se forma à l'astronomie auprès de Franz Xaver von Zach à l'observatoire de Gotha, et dès 1796 se vit proposer une place d'astronome-adjoint à l'observatoire de Tübingen. Deux ans plus tard, il était nommé professeur surnuméraire de mathématiques à l’université de Tübingen et devenait professeur titulaire en 1803. Depuis 1797 il était membre correspondant de l'Académie des sciences de Göttingen[2], en 1809 de l’Académie bavaroise des sciences[3] et en 1826 de l’Académie royale des sciences de Prusse[4]. En 1817, il découvre l'Effet gyroscopique[1],[5].

Les sciences à l'université de Tübingen au temps de Bohnenberger[modifier | modifier le code]

L’ouverture de la première faculté de sciences physiques (au sens où l'on entend ce mot aujourd'hui) à Tübingen coïncide avec la période Bohnenberger. Dès la Réforme, il est vrai, la Faculté des Arts de Tübingen avait créé en 1535 une chaire dont le titulaire avait à charge d'enseigner les Physica : il s’agissait d’initier les jeunes théologiens à la philosophie naturelle ; mais aucun titulaire de cette chaire n’a apporté de contribution significative à la Physique au sens moderne. Cette chaire fut supprimée en 1687, puis rétablie au XVIIIe siècle.

En 1803, l’université fit aménager quelques pièces du château de Haut-Tübingen pour y loger l’astronome Bohnenberger, ce qui constituait un énorme progrès pour l’observatoire. On laissa même à Bohnenberger la jouissance de la tour d'angle au sommet de laquelle se trouvait l’observatoire proprement dit. Pour abriter une nouvelle lunette astronomique, il fit construire, sans doute à ses frais, un pavillon circulaire équipé d'un dôme ouvrant dans le jardin face au château : le maître des lieux avait déjà réalisé des gains importants à ce moment.

La création du Royaume, en 1806, mit un terme à l'université en tant que corporation financièrement autonome : elle était désormais entièrement subventionnée sur le Trésor de l’État. La poursuite des travaux d'aménagement favorisa l'épanouissement de nouvelles sciences experimentales comme la Physique, pour lesquels Bohnenberger fabriqua et perfetionna de nombreux instruments.

Plaque commémorative dans la cour intérieure du château de Hohentübingen, où von Bohnenberger a mené ses recherches.

Conséquences[modifier | modifier le code]

Johann-Gottlieb von Bohnenberger mourut le 19 avril 1831 à Tübingen, après 33 années d'enseignement à l'université. En hommage à ce pionnier de la géodésie, des sciences physiques et de l'astronomie en Allemagne, on composa ainsi son épitaphe :

Die Sternwarte ist jetzt verwaist
seit Bohnenberger den Himmel selbst bereist.

Sa chaire d'université à Tübingen fut reprise en 1832 par le physicien Johann Gottlieb Nörrenberg. Les ruines de l'observatoire ont été rasées en 1955, mais on a reconstruit la coupole de la tour du château.

Recherches et inventions[modifier | modifier le code]

Le cadastre du royaume de Wurtemberg[modifier | modifier le code]

Bohnenberger s'est attaché à perfectionner les goniomètres par l'analyse mathématique. Comme Carl Friedrich Gauss, avec lequel il était en correspondance, il se consacra ensuite plus particulièrement à la triangulation du relief. Il accomplit le nivellement scientifique du Wurtemberg depuis les fortifications du château de Hohentübingen, adoptant comme référence altimétrique son propre bureau, dans la tour nord-est, d'où il dominait la ville. Encore aujourd’hui, plusieurs levés cadastraux du Wurtemberg se réfèrent à ce point. Par la suite, il entreprit un second nivellement du royaume de Wurtemberg en adoptant comme référence altimétrique l'observatoire de Tübingen et pour droite de référence la vallée de l’Ammertal.

Plusieurs sources[6],[7],[8] attribuent à Bohnenberger la réalisation de pendules réversibles (après Prony et avant Kater).

Bohnenberger et le gyroscope[modifier | modifier le code]

Machine de von Bohnenberger (vers 1810).

C'est en s'inspirant de la suspension à la cardan de la machine de Bohnenberger (1810), avec laquelle l'astronome allemand voulait mettre en évidence la précession de l'axe terrestre connue depuis l'Antiquité, qu'en 1852 Léon Foucault fit fabriquer son gyroscope : ce dernier cherchait, lui, à montrer la rotation propre de la Terre[9],[10].

Note : Les instruments de navigation du XXe siècle, tels le gyrocompas, le calculateur d'estime et l’horizon artificiel, se fondent plutôt sur le gyroscope de Foucault de 1852. Les possibilités pratiques ouvertes par cet instrument furent reconnues en 1907 par Hermann Anschütz-Kaempfe. L'attribution de la paternité des inventions ne va pas sans difficultés, comme l'a montré la querelle juridique opposant en 1914 l'Allemand Anschütz-Kæmpfe à l'Américain Sperry, qui fut arbitrée entre autres par Albert Einstein.

C'est à l'aide de gyroscopes extrêmement précis qu'on s'est proposé en 2004 de vérifier certaines prédictions de la Relativité générale sur la courbure de l'espace, avec la mission satellitaire Gravity Probe B. Il ne s'agissait d'ailleurs pas seulement de détecter une courbure de l'espace – liée à la seule présence de la Terre – mais de mettre en évidence l'influence de la rotation de la Terre sur cette courbure, appelée « effet Lense-Thirring », propos très voisin de celui de Bohnenberger (mettre en évidence la précession).

Quatre des volants d'inertie suspendus à la Cardan supportaient par exemple le correcteur de position et le correcteur automatique de trajectoire de la Station spatiale internationale (réparés dans le cadre de la mission STS-114)

Fin 2004, un chercheur de l'université de l'Université Eberhard-Karl de Tübingen, le Dr Alfons Renz, a retrouvé dans le compendium de physique du lycée Kepler de Tübingen le plus ancien gyroscope Bohnenberger connu, fait de laiton et d'ivoire[11].

Invention de l'électroscope[modifier | modifier le code]

Électroscope mis au point par von Bohnenberger.

Contrairement à l'instrument imaginé par Alessandro Volta, Bohnenberger développa un électroscope à platine d'or suspendue entre deux électrodes qui permettait non seulement de déterminer l'orientation des charges, mais aussi leur polarité (positive ou négative).

Publications[modifier | modifier le code]

  • Anleitung zur geographischen Ortsbestimmung (1795)
  • Astronomie (1811)
  • Anfangsgründe der höhern Analysis (1812)

Un cratère lunaire porte aujourd'hui son nom.

Notes[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c D'après Jörg F. Wagner et Helmut W. Sorg, « The Machine of Bohnenberger », European Journal of Navigation, vol. 3, no 3,‎ (lire en ligne [PDF]).
  2. Holger Krahnke, Die Mitglieder der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen 1751-2001, Göttingen, Vandenhoeck & Ruprecht, , 43 p. (ISBN 3-525-82516-1)
  3. Akademisches Taschenbuch für die Mitglieder der Königlichen Akademie der Wissenschaften, E.A. Fleischmann, , p. 156
  4. « Mitglieder der Vorgängerakademien », sur Académie des sciences de Berlin-Brandebourg (consulté le 24 février 2015)
  5. Publication originale : F. Bohnenberger, Beschreibung einer Maschine zur Erläuterung der Gesetze der Umdrehung der Erde um ihre Axe und der Veränderung der Lage der letztern, Tübingen, Ossiander, .
  6. Cf. Wolfgang R. Dick et Joachim Rienitz, « Stätten der Astronomiegeschichte in Stuttgart, Tübingen und Umgebung (1re partie) », Mitteilungen zur Astronomiegeschichte, no 10,‎ (lire en ligne [PDF; 13 kB])
  7. Uni Tübingen
  8. Cf Friedrich Georg Wieck et Otto Wilhelm Alund, Upfinningarnas Bok, , 99 p. (lire en ligne), « Pendeln och centrifugalmaskinen »
  9. La toupie à la Cardan de Bohnenberger avait été présentée par A. C. Person le 21 septembre 1851 à l'Académie des Sciences : William Tobin, Léon Foucault, EDP Sciences, (ISBN 2868836151), « La rotation de la Terre : le pendule et le gyroscope », p. 163.
  10. Cf. Hubert Hügel, « Orientierung im Raum - 200 Jahre Maschine von Bohnenberger », sur Uni Stuttgart, (consulté le 11 mars 2017).
  11. Cf. Jörg F. Wagner, Helmut Sorg et Alfons Renz, « The machine of Bohnenberger », GeoBit, série 4 GIS, no 10,‎ , p. 19–24 ; et des mêmes auteurs : The machine of Bohnenberger. In: European journal of navigation. The leading journal for systems, services and applications, vol. 3 (2005), n°4, pp. 69–77; Alfons Renz: Bohnenbergers Gyroskop. Eine typisch Tübinger Erfindung. In: Tübinger Blätter 93 (2007), pp. 27–34.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (de) Christian Bruhns: Bohnenberger, Johann Gottlieb Friedrich v., dans: Allgemeine Deutsche Biographie (ADB). Volume 3, Duncker & Humblot, Leipzig 1876, p. 81 f
  • Wilhelm Jordan, « Bohnenberger. », Zeitschrift für Vermessungswesen, Stuttgart: Konrad Wittwer, vol. 26,‎ .
  • Viktor Kommerell, Hermann Haering et Otto Hohenstatt, Schwäbische Lebensbilder, vol. 1, Stuttgart, Kohlhammer, , p. 38–53
  • (de) Franz A. Bundschuh,  Bohnenberger, Johann Gottlieb v.. dans : Neue Deutsche Biographie (NDB). Volume 2, Duncker & Humblot, Berlin 1955, p. 421 (version numérisée).
  • H. Reist, « Johann Gottlieb Friedrich von Bohnenberger Gedanken zum 200. Geburtstag », Allgemeine Vermessungsnachrichten, no 72,‎ , p. 218–241.
  • Jörg F. Wagner; Helmut Sorg; Alfons Renz, « The machine of Bohnenberger », GeoBit, GIS,, no 10,‎ 2005, 4, p. 19–24.
  • Jörg F. Wagner; Helmut Sorg; Alfons Renz, « The machine of Bohnenberger », European journal of navigation. The leading journal for systems, services and applications, vol. 3, no 4,‎ , p. 69–77.
  • Andor Trierenberg, Johann Gottlieb Friedrich Bohnenberger (1765-1831) und das Gyroskop, Stuttgart, , mémoire de maîtrise.
  • Wolfgang Schaller et Klaus Hentschel (éd.), Unsichtbare Hände. Zur Rolle von Laborassistenten, Mechanikern, Zeichnern u.a. Amanuenses in der physikalischen Forschungs- und Entwicklungsarbeit, Diepholz, Stuttgart, Berlin, GNT-Verlag, , 193–200 p., « Die astronomischen Instrumente Bohnenbergers von Wilhelm Gottlob Benjamin Baumann ».
  • Andor Trierenberg et Jürgen Kost, « J.G.F. Bohnenberger und seine Mechaniker », DVW, no 2,‎ , p. 60–69.
  • Alfons Renz, « Bohnenbergers Gyroskop. Eine typisch Tübinger Erfindung », Tübinger Blätter, no 93,‎ , p. 27–34.
  • Eberhard Baumann, « J.G.F. Bohnenbergers erstes geodätisch-kartographisches Werk », 2,‎ , p. 78–113.
  • Ernst Seidl et al., Der Himmel. Wunschbild und Weltverständnis, Tübingen: MUT, (ISBN 978-3-9812736-2-5)
  • Gerhard Betsch, « Die Korrespondenz von C.F. Gauß mit J.G.F. Bohnenberger, und die wissenschaftlichen Beziehungen der beiden Astronomen », Mitteilungen der Gauss-Gesellschaft, no 50,‎ .
  • Andor Trierenberg, Die Hof- und Universitätsmechaniker in Württemberg im frühen 19. Jahrhundert, , Thèse présentée à l'Institut Historique de l'Université de Stuttgart (lire en ligne), p. 406–450.
  • Eberhard Baumann, Johann Gottlieb Friedrich Bohnenberger : Pionier des Industriezeitalters, Stuttgart, Verlag W. Kohlhammer, (ISBN 978-3-17-028960-4)

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