Une très longue histoire
L’astrolabe planisphérique est une carte du ciel en laiton, que l’on fait tourner comme tourne le ciel. Il permet de lire l’heure à partir de la hauteur du Soleil ou d’une étoile, de prévoir les levers et les couchers, de connaître la position des astres à tout moment… sans le moindre calcul.
Son principe, la projection stéréographique, remonte sans doute à Hipparque (iie siècle av. J.-C.). Ptolémée l’expose dans son Planisphère (iie siècle). Le plus ancien traité conservé sur l’instrument lui-même est celui de Jean Philopon, à Alexandrie, au vie siècle.
Les savants de l’islam en font l’instrument roi de l’astronomie. Dès le viiie siècle, al-Fazari en construit à Bagdad ; on écrit des centaines de traités, en arabe puis en persan. L’astrolabe sert à trouver l’heure des prières et la direction de La Mecque ; les artisans d’Ispahan, du Caire ou de Tolède en font de véritables chefs-d’œuvre.
L’Europe le découvre par l’Espagne musulmane. Gerbert d’Aurillac, le futur pape Sylvestre II, en rapporte la science de Catalogne vers 970 ; aux xiie et xiiie siècles, les traductions latines se multiplient. En 1391, le poète Geoffrey Chaucer écrit pour son fils un traité de l’astrolabe en anglais. L’instrument reste en usage jusqu’au xviie siècle, avant d’être détrôné par les lunettes et les horloges.
- La mère : le disque creux qui porte, sur son bord (le limbe), les 24 heures ou les 360 degrés.
- Le tympan : une plaque gravée pour une latitude donnée, avec l’horizon, les cercles de hauteur (almucantarats) et d’azimut.
- L’araignée : une dentelle de métal qui tourne au-dessus du tympan ; ses pointes désignent les étoiles brillantes, et son anneau excentré est l’écliptique, le chemin du Soleil.
- La règle et l’alidade : la règle, à l’avant, permet de lire les dates et les heures ; l’alidade, au dos, sert à viser un astre et à mesurer sa hauteur.
Mettre le ciel à plat
Comment représenter la sphère céleste, ou une sphère armillaire, sur un disque plat ? On se place en imagination au pôle Sud céleste et l’on regarde chaque point de la sphère : là où la ligne de visée traverse le plan de l’équateur, on marque sa projection.
Le pôle Nord se projette au centre du disque, l’équateur reste à sa place, le tropique du Cancer donne un petit cercle et celui du Capricorne un grand cercle, qui forme le bord de l’instrument. Tout l’hémisphère Nord tient à l’intérieur de l’équateur.
Cette projection stéréographique a deux propriétés précieuses : elle transforme tout cercle de la sphère en un cercle du plan (l’horizon et les cercles de hauteur deviennent des cercles excentrés, faciles à tracer au compas), et elle conserve les angles. Le mouvement diurne, rotation du ciel autour de l’axe du monde, devient une simple rotation de l’araignée autour du centre.
Le mode d’emploi
Dans un article publié par les Cahiers Clairaut, la revue du Comité de liaison enseignants et astronomes (CLEA), je présente l’instrument pas à pas, à partir d’exemples commentés : l’heure du lever et du coucher du Soleil à Paris, le ciel du soir de Noël, l’heure solaire et l’heure légale, le jour où le Soleil passe au zénith à Dakar, et quelques vérifications par le calcul trigonométrique. Avec des pistes pour la classe, du collège au lycée.
Paru dans les Cahiers Clairaut n° 144, hiver 2013, consacré aux instruments anciens : l’article sur le site du CLEA.