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Un sextant en laiton posé sur une carte marine ancienne, à côté d’un chronomètre.
Grandes inventions · Salle 4 · 6 étapes

Le sextant, où est le navire ?

Pas de GPS, pas de satellite : seulement le Soleil, un instrument en laiton, une horloge et des calculs. Fais le point comme un officier de marine en 1780, puis trace ta route.

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Une frégate trois-mâts du XVIIIe siècle sous voiles.
Ta mission · 10 avril 1780, midi

À bord de L’Hermione, quelque part dans l’Atlantique

La frégate a quitté les environs de Rochefort à la mi-mars, avec La Fayette à bord. Il apporte aux insurgés américains une nouvelle décisive : la France envoie une armée. Depuis trois jours, le ciel était couvert : le capitaine ne sait plus exactement où est son navire. Le Soleil vient de percer. Tu as quelques minutes pour mesurer sa hauteur, trouver la position… et dire au timonier quel cap tenir pour Boston.

Pourquoi en 1780, et pas avant ?

Faire le point, c’est quatre inventions qui se rencontrent

La latitude, on sait la trouver depuis l’Antiquité. La longitude, non : pendant deux siècles, des navires se perdent ou s’écrasent faute de savoir où ils sont. En 1707, quatre vaisseaux anglais font naufrage aux îles Scilly. Le Parlement promet alors 20 000 livres, une fortune, à qui résoudra le problème. La solution n’arrive qu’au milieu du XVIIIe siècle, quand quatre inventions sont enfin réunies sur le même navire. Clique sur une invention pour la retirer du bord et vois ce que tu perds.

01

Le principe

La hauteur du Soleil dit où tu es

Les rayons du Soleil arrivent tous parallèles sur la Terre. À midi, plus tu es loin de l’équateur, plus le Soleil est bas sur l’horizon. Mesurer l’angle entre l’horizon et le Soleil, c’est donc mesurer ta latitude. Déplace l’observateur et change la saison.

Hauteur du Soleil à midi

Défi

Place l’observateur à l’endroit où le Soleil passe exactement au-dessus de sa tête (hauteur 90°).

02

Prendre la hauteur

Faire descendre le Soleil sur l’horizon

Dans la lunette, tu vois l’horizon. Un miroir mobile, porté par l’alidade, renvoie l’image du Soleil. Fais pivoter l’alidade jusqu’à ce que le bord inférieur du Soleil touche l’horizon, puis affine au tambour. L’angle se lit sur le limbe.

Lecture du sextant
Tambour

Pourquoi le limbe va jusqu’à 120° alors que l’arc ne fait que 60° ? Quand un miroir tourne d’un angle a, le rayon réfléchi tourne de 2a. Les graduations sont donc doublées.

03

Corriger la mesure

De la hauteur lue à la hauteur vraie

La lecture du sextant n’est pas tout à fait la bonne hauteur. Tes yeux sont à 10 m au-dessus de l’eau, l’air courbe la lumière, et tu as visé le bord du Soleil, pas son centre. On applique trois petites corrections, en minutes d’angle (1° = 60′).

CorrectionPourquoiValeur
Dépression de l’horizonvu de 10 m de haut, l’horizon est un peu plus bas que l’horizontale−5,6′
Réfractionl’atmosphère relève l’image du Soleil−0,6′
Demi-diamètreon a visé le bord inférieur, le centre est 16′ plus haut+16,0′
Correction totalela somme des trois
04

Calculer la latitude

La méridienne

À l’étape 1, tu as vu que la hauteur du Soleil à midi vaut h = 90° − latitude + déclinaison. On retourne la formule : latitude = 90° − h + déclinaison. La déclinaison du jour se lit dans l’éphéméride, le livre de bord des astres.

Éphéméride · 10 avril 1780

Le Soleil

Déclinaison
Passage au méridien de Greenwich
Valeurs calculées pour ce jour, comme dans les tables de la Connaissance des temps.

Ta hauteur vraie : termine l’étape 3

Latitude°′ N

Astuce : 90° = 89° 60′. Fais d’abord 89° 60′ − h, puis ajoute la déclinaison.

05

Trouver la longitude

Une affaire d’horloge

La Terre tourne de 360° en 24 h, soit 15° par heure (1° toutes les 4 minutes). Le chronomètre du bord garde l’heure de Greenwich. Si le Soleil passe au plus haut ici 3 heures après Greenwich, tu es à 45° à l’ouest. Autour de midi, l’officier prend une série de hauteurs : trouve l’instant où le Soleil culmine.

Le chronomètre de marine du bord.

Repère d’abord l’heure de la culmination sur le graphique.

Et si l’horloge se trompe ?

Une seconde d’erreur, c’est un quart de mille

Le navire a quitté la France il y a 26 jours. Chaque seconde de retard de l’horloge décale ta longitude de 15″ d’angle. Choisis une horloge et regarde où tu crois être.

Ordres de grandeur. Lors de son essai vers la Jamaïque en 1761-1762, la montre H4 de Harrison n’a dérivé que d’environ 5 secondes en 81 jours. Une horloge à pendule, elle, est déréglée par chaque vague.

Erreur sur ta position

06

Le point, puis la route

Quel cap pour Boston ?

Ton point est porté sur la carte. Reste à donner le cap au timonier. Sur une petite distance, on peut faire comme si la carte était plane : on calcule de combien il faut monter vers le nord, de combien il faut aller vers l’ouest, puis l’angle avec la trigonométrie du triangle rectangle. Un mille marin vaut une minute de latitude.

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