[PDF] Lastronomie nautique au XVIIIe siècle en France : tables de la Lune

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UNIVERSITÉ DE NANTES

FACULTÉ DES SCIENCES ET DES TECHNIQUES

CENTRE FRANÇOIS VIÈTE

L'ASTRONOMIE NAUTIQUE AU XVIIIème SIÈCLE

EN FRANCE :

TABLES DE LA LUNE ET LONGITUDES EN MER

TOME I

THÈSE DE DOCTORAT

Présentée et soutenue publiquement par

Guy BOISTEL

M. Jacques GAPAILLARD — Professeur — Nantes

Directeur de thèse : M. Jacques GAPAILLARD

Cette thèse a été soutenue le jeudi 25 octobre 2001, au Centre François Viète, à la Faculté des

Professeur à l'Université de Nantes et Directeur du Centre François Viète, équipe de recherche en

section). Spécialités : Logique, Histoire de la mécanique, Histoire de l'acoustique musicale.

Rapporteurs :

M. le Professeur Philippe HAUDRÈRE

Membre de l'Académie de Marine. Professeur à l'Université d'Angers et Directeur de l'année

Vice-président du jury de l'agrégation externe d'histoire. Spécialité : Histoire de la Marine au XVIII

l'équipe " Centre d'analyse des données laser-Lune ». Mme Chapront oeuvre aussi au sein du

" Comité d'Alembert pour l'édition des oeuvres complètes et la recherche sur d'Alembert et son

Examinateurs :

M. le Dr. Michael HOSKIN

Philosophie des Sciences de l'Université de Cambridge. Editeur du Journal for the History of

Astronomy, qu'il a fondé en 1970, et de son supplément concernant l'archéoastronomie. M. Hoskin

est l'éditeur de The General History of Astronomy, de The Cambridge Illustrated History of

Professeur agrégée hors classe de sciences physiques. Docteur en Histoire des sciences et

chercheur associé au Groupe d'Histoire des Sciences d'Orsay (GHDSO). Spécialités : Recherches sur

Docteur d'Etat ès sciences mathématiques, Professeur à l'Université de Nantes, enseignant et

chercheur associé au Centre François Viète (EA 1161). Spécialités : Théorie de l'intégration et des

SOMMAIRE

TOME I

Remerciements ...................................................................................................... ................... 7

Note sur les renvois dans le texte ........................................................................... ................... 8

Avant-propos ........................................................................................................ ................... 9

Préambule : Déterminer sa position en mer : latitude, longitude et estime de la route. ............... 11

INTRODUCTION GÉNÉRALE ........................................................................ ....................18

Abréviations .......................................................................................................... ....................22

Index des planches hors-texte ................................................................................ ....................25

ENGAGEMENT FORCÉ ?

longitudes ». .................................................................................................... .................... . 30

Meslay (1720-1787)................................................................ .................... . 32

institutions françaises (1720-1795). ........................................ .................... . 64

" préposés au perfectionnement de la navigation ». ....................................... .................... . 76

honneurs. ................................................................................ .................... . 79

pour un autre opportuniste. ..................................................... .................... . 113

France : quelles tables pour quels usages ? ................................................... ...................... 124

siècle (1679-1795)............................................................................................. ...................... 174

main par l'Académie royale des sciences. ............................... ...................... 177

III. Troisième époque (1758-1785) - De Jérôme Lalande à Pierre Méchain. ........ 192

du Bureau des Longitudes. ...................................................... ...................... 207

Mouvements Célestes ? ........................................................... ...................... 215

VI. Les calculateurs de l'ombre. ................................................... ...................... 222

Lalande, l'Académie de Marine à Brest et le Bureau du Dépôt des journaux, cartes et plans

de la Marine à Paris. ....................................................................................... ...................... 249

I. Quelles sont les éphémérides en usage à l'Académie de Marine (A.R.M.) à

Brest ? .................................................................................... ...................... 253

d'éphémérides nautiques : traduire ou innover ?...................... ...................... 255

termes du privilège d'impression. ........................................... ...................... 268

IV. La diffusion de la CDT et le Dépôt de la Marine à Paris. ......... ...................... 270

TOME II

LUNAIRES OU ANGLE HORAIRE ?

e siècle. .................................................................................................. ...................... 281

Mannevillette. ......................................................................... ...................... 303

navigateurs ». .................................................................................................. ...................... 441

Raynal (1790-1791). ............................................................... ...................... 448

(1793). .................................................................................... ...................... 458

l'astronome Pierre-Charles Le Monnier (1715-1799). .................................. ...................... 503

particulier .......................................................................................... ...................... 508

II. Halley, le saros et les longitudes en mer. ................................ ...................... 526

III. La quête vaine et obstinée de Le Monnier. .............................. ...................... 553

d'Alexis Clairaut (1713-1765) sur la théorie de la Lune. ............................... ...................... 571

II. Les tables de la Lune de Clairaut. ........................................... ...................... 596

III. Les tables de la parallaxe horizontale de la Lune. .................... ...................... 642

de tables de la Lune. ............................................................... ...................... 718

CONCLUSION ET PERSPECTIVES ............................................................... ..................... 733

INDEX général des personnes citées et des principales matières traitées ..................................... 739

TOME III

BIBLIOGRAPHIE GÉNÉRALE .............................................................................................. 742-839

Bibliographie I. Sources primaires imprimées ............................................... ....................742

1. Ouvrages de références : journaux, almanachs, éphémérides. .................743

2. Sources primaires imprimées classées par nom d'auteur. ... ....................745

Bibliographie II. Sources primaires manuscrites........................................... ....................772

1. Classement par auteur. ...................................................... ....................772

2. Classement par fonds d'archives. ...................................... ....................776

Bibliographie III. Sources secondaires ........................................................... ....................787

1. Biographies et bibliographies générales............................. ....................788

2. Classement par ordre alphabétique de nom d'auteur : astronomie, sciences et

3. Instruments scientifiques, histoire de la Marine et de l'instruction des marins

(ouvrages généraux). ......................................................... ....................830

ANNEXES .................................................................................................................................. 840-992

Table, pagination et descriptions des quinze annexes de la thèse. ................. ..................... 840

REMERCIEMENTS

Je remercie M. le professeur Jacques Gapaillard pour la confiance qu'il a toujours manifestée dans

l'orientation de mes recherches durant toutes ces années, ainsi que pour ses précieuses et constructives

Ce travail a bénéficié de l'aide de nombreuses personnes qui, de près ou de loin, ont contribué à la

clarté de l'exposé, soit par leur lecture totale ou partielle, leurs remarques et leurs suggestions, leur

insistance à me faire reformuler mes idées, soit par leur aide apportée dans la collecte de sources

me Patricia Radelet-de-Grave (Louvain-Bâle, Bernoulli-Edition), M. Bernard Rouxel (Brest), M.

Je tiens à remercier également les responsables et personnels de diverses bibliothèques et fonds

d'archives qui ont contribué, par leur gentillesse et leur disponibilité, à des recherches et des études

Archives de l'Académie des Sciences de l'Institut de France (Paris), Archives Départementales de

l'Hérault (Montpellier), Bibliothèque de l'Observatoire de Paris (Paris), Bibliothèque de l'Observatoire

de Marseille (Marseille), Médiathèque de la Ville de Nantes (Nantes), les Services Historiques de la

Et en particulier, M

Meynent (Marseille), M

Society, Londres), M

Giniotiene (Université de Vilnius), M. Håkan Hallberg (Université d'Uppsala), M. Adam Perkins (Royal

Londres), ainsi que M. le professeur Gleb Mikhailov (Moscou et Bâle ; Bernoulli-Editions), pour ses

interventions décisives qui m'ont permis d'avoir accès aux Archives de l'Académie des Sciences de

Russie à Saint-Pétersbourg, techniquement fermées aujourd'hui, et d'obtenir de précieux inédits d'Alexis

Clairaut.

Je n'oublie pas toutes les personnes qui m'ont accompagné tout au long de ces longues années de

Note sur les renvois dans le texte

Pour éviter l'emploi de lourdes et fastidieuses notes, les renvois ont été limités aux seuls chapitres.

Un renvoi aux annexes, sauf exception et mention d'une annexe particulière, renvoie à la Table des

Avant-propos

Lorsque ce travail fut entrepris en 1995, il devait essentiellement être consacré à la théorie de la

Lune d'Alexis Clairaut (1713-1765), dans la continuité de mon mémoire pour l'obtention du Diplôme

1, et soutenu au Centre François Viète, à

l'Université de Nantes. Ces premiers travaux m'avaient conduit à étudier comment Clairaut avait abordé

2, avait ainsi techniquement développé sa

théorie des mouvements de la Lune, - l'un des mouvements des plus compliqués de la mécanique

céleste - entre 1743 et 1751, et appliqué cette même théorie au premier retour calculé de la comète de

Halley le 13 mars 1759, réussissant ainsi à prévoir ce retour à environ un mois près. J'avais consacré une

grande partie de ce travail aux polémiques et longues querelles qui s'étaient développées au sein de

l'Académie Royale des Sciences, entre le mathématicien Jean-le-Rond d'Alembert (1717-1783),

l'astronome Pierre-Charles Le Monnier (1715-1799), tous deux s'opposant à Alexis Clairaut : querelles

de fond, de forme, de priorité, d'autorité, où sciences et passions sont étroitement mêlées

3. Ce mémoire

m'avait permis de mettre en évidence un certain nombre de questions restées sans réponses, telles que

des problèmes de chronologie pure sur les travaux des deux grands rivaux, Clairaut et d'Alembert. La

nature de la formation astronomique de ce dernier devait être éclaircie, ainsi que les véritables

motivations de ces deux géomètres considérant l'astronomie de manières très différentes, comme leurs

relations respectives avec les astronomes professionnels. Ainsi, le projet d'une mise à jour biographique

de la vie et de l'oeuvre de Clairaut se dessinait et, initialement, ma thèse prenait cette orientation. Il

n'existe pas en effet de biographie complète de Clairaut, la seule disponible étant l'oeuvre de Pierre

Brunet publiée de manière posthume par René Taton en 1952. Ce dernier a largement contribué à une

meilleure connaissance du personnage Clairaut en publiant des inventaires quasi-complets de ses oeuvres

4. Récemment, plusieurs chercheurs ont apporté d'importantes précisions sur tel

ou tel aspect de l'oeuvre ou de la vie sociale et mondaine de Clairaut (Waff, 1975 ; Chandler, 1975 ;

Wilson, 1986, 1993, 1995 ; Greenberg, 1995 ; Passeron, 1995 ; Badinter, 1999 ; Courcelle, 1999, 2000).

1. [Boistel, 1995].

2. Ce problème est plus complètement traité dans la partie IV de cette thèse. Il s'agit de traiter le mouvement de la Lune

en tenant compte de l'attraction perturbatrice qu'exerce le Soleil sur la Lune. La Terre et le Soleil ayant une masse non

négligeable, l'orbite de la Lune s'écarte notablement de l'ellipse képlérienne et la description de son mouvement s'en trouve

3. Voir à ce sujet, l'excellent ouvrage de Mme Elisabeth Badinter (1999), Les Passions intellectuelles, Paris, Fayard.

4. Voir la bibliographie.

Cherchant à approfondir ma perception de l'implication de Clairaut dans les progrès de l'astronomie

avant son décès brutal survenu le 17 mai 1765. Cette lettre datée du 11 avril 1765, est écrite en anglais,

de Paris, adressée à l'astronome anglais John Bevis (1695-1771), et publiée dans le Gentleman's

Magazine du mois d'avril 1765. Qu'apprend-on dans cette lettre ? Que Clairaut réclame sa part du prix

5 à la veuve de l'astronome de

6. Influencé par les travaux de l'autre grand rival de Clairaut, le

mathématicien suisse Leonhardt Euler (1707-1783), Mayer est l'auteur, en 1753, de tables de la Lune très

précises qui entretenaient l'espoir dans la communauté savante, de voir enfin réglé le problème important

Ainsi, je n'ai pu éviter d'aborder la manière dont mathématiciens et astronomes étaient impliqués

dans la recherche d'une solution lunaire au problème de la détermination des longitudes en mer au milieu

Plutôt que de me limiter à une étude ne s'intéressant que de manière trop interne au développement

technique de la théorie de la Lune de Clairaut, il me semblait plus passionnant de mettre en évidence les

réseaux, les influences, et d'éclairer le contexte dans lequel ces savants travaillaient et vivaient, ouvrant

5. La même année, en 1765, l'Amirauté britannique récompense l'horloger John Harrison (1693-1776) pour avoir conçu

6. Voir infra, chap. IV.3 pour une discussion plus approfondie du contenu de cette lettre.

Préambule

Tout observateur, pour se situer sur la Terre, doit déterminer deux coordonnées géographiques bien

connues depuis Hipparque (190-125 av JC), puis Ptolémée (87-168 ap JC) qui a développé les principes

- la LATITUDE : elle est déterminée par l'angle au centre de la Terre (supposée sphérique), entre

deux points situés, l'un sur tout cercle parallèle à l'équateur terrestre, l'autre sur l'équateur qui sert de

référence. Pour les géographes, la latitude vaut 0° sur l'équateur, est positive dans l'hémisphère boréal,

vaut +90° au pôle nord ; elle est négative dans l'hémisphère austral, et vaut -90° au pôle sud.

Pour les astronomes du XVIII

ce qui est déterminé par l'observation. La hauteur du pôle n'a pas de signe mais elle peut être boréale (ou

nord pour les navigateurs) ou australe (sud pour les marins). Lorsqu'ils s'interrogeront sur la figure de la

Terre dans les années trente et quarante du XVIIIe siècle (la regardant comme un ellipsoïde de

révolution), les astronomes chercheront aussi à redéfinir la latitude. On trouve ainsi quelques ouvrages ou

traités sur la latitude : l'Astronomie nautique que Maupertuis publie en 1743 en est un bon exemple

- la LONGITUDE : c'est l'angle entre un méridien (cercle passant par les deux pôles géographiques)

de référence et celui du lieu où se trouve l'observateur. Elle est comptée à partir du méridien de

géographes positivement vers l'ouest (jusqu'à +180°) et négativement vers l'est (jusqu'à -180°), pour les

7. Une excellente entrée en matière peut se faire à travers la lecture de deux ouvrages de vulgarisation qui ont le mérite

d'être simples et clairs : Gillet, 2000, Une histoire du point en mer, Paris, Belin-Pour la Science ; le numéro des Cahiers de

Science & Vie, avril 1998, 1000 ans de sciences. II-Renaissance. Nouveaux mondes, nouvelles sciences, Paris. On pourra aussi

8. Voir infra, Chap. I.2 pour d'autres considérations sur cet ouvrage et l'oeuvre nautique de Maupertuis.

1. Détermination de la latitude en mer

La détermination de la latitude est un problème assez simple, connu et employé très tôt en mer. La

latitude s'obtient par des observations de hauteur. Dans sa version de base, la méthode consiste à mesurer

9. Sous réserve de

corrections qui seront expliquées dans le chapitre II.1, l'angle entre la direction de l'astre et l'horizon est

identique à la latitude. Evidemment, l'étoile polaire ne se situe pas vraiment au pôle et il faut tenir de sa

position réelle. De même, en raison de la précession des équinoxes, il n'y a pas toujours eu, dans

Une version plus avancée consiste à mesurer la hauteur du Soleil sur l'horizon à midi, ou lors de son

passage par le méridien local. La connaissance de la déclinaison du Soleil permet alors de déduire la

méthode qui sera le plus souvent suivie (voir infra, deuxième partie). De manière générale, du XVI

e siècle, de nombreuses méthodes seront proposées afin que les navigateurs puissent dans n'importe

quelles circonstances, mesurer la latitude du lieu où ils se trouvent. Les progrès dépendront en grande

9. Extraite des Cahiers de Science & Vie, op. cit., p. 29.

10. Voir notre annexe sur les instruments employés au XVIIIe siècle pour la mesure de la hauteur des astres sur mer. Voir

aussi Marguet, 1931, " La latitude et l'heure locale », pp. 104-126 pour un exposé détaillé des instruments employés pour la

Etoile polaire

2. Détermination de la longitude en mer

rotation de 360° (en longitude), il est possible de déterminer une équivalence entre mesure du temps et

ou plutôt d'une différence de longitude, revient à mesurer une différence de temps. Deux observateurs

distants de 15° en longitude, observent le même phénomène astronomique avec une heure de différence,

par exemple, le passage du Soleil par leur méridien (le méridien local) à midi. Les observateurs étant