CHAPITRE PREMIER

Notions historiques sur l'Astrolabe planisphère et sur l'Astrolabe nautique.

Le nom d'astrolabe a été attribué à plusieurs instruments anciens (1) d'astronomie, de forme et d'usage différents.

Il fut appliqué d'abord à la première machine que le génie humain inventa pour représenter la forme et le mouvement des cieux. C'est la sphère armillaire qui, par ses cercles et ses axes, figurait la disposition des principales lignes fictives de la sphère céleste. Cet instrument, dont l'invention a été attribuée aux Chaldéens, ce qui veut dire qu'elle se perd dans les origines obscures de la science astronomique, s'est conservé jusqu'à nous avec sa physionomie première, toujours aussi expressive, bien que la théorie géocentrique du système du monde qui en est le principe soit aujourd'hui abandonnée.

C'est un instrument de ce genre qui est décrit dans la Syntaxe mathématique de Cl. Ptolémée, sous le titre de

(1) Une application moderne du mot se trouve dans Y astrolabe à prisme de M. Claude, instrument aussi ingénieux que pratique qui, par la méthode des hauteurs égales, peut rendre de grands services aux explorateurs et aux géographes.

Tispî xaTaaxeur,; à<rrpoXà6o'j opyavou (sur la construction de l'instrument astrolabe) (1).

La sphère armillaire, par sa construction, permettait de reproduire les changements de position des cercles mobiles de la sphère sur les cercles fixes, dans le mouvement diurne. En visant, suivant certains diamètres des cercles matériels, des astres pris comme points de repère sur la voûte céleste, on pouvait amener ces cercles matériels dans la position des cercles fictifs qu'ils représentaient et reproduire ainsi la disposition de la sphère céleste à un moment donné.

A Fépoque d'Eratosthène, au 111 e siècle av. J.-C, le Muséum d'Alexandrie possédait des armilles de grandes dimensions. C'est avec ces instruments très simples que les astronomes grecs étudièrent longtemps les mouvements des astres et que Hipparque découvrit la précession des équinoxes.

La sphère armillaire astrolabe était donc à la fois un instrument de calcul et de démonstration et un instrument d'observation; mais c'était un instrument peu transportable. Un progrès considérable fut réalisé quand on imagina de dessiner en projection les cercles de la sphère sur un plan, puis sur deux plans mobiles l'un sur l'autre, et d'annexer à cet appareil des organes d'observation.

De cette invention sont sortis le planisphère et son application l'astrolabe plan. Tout devint plus pratique avec cet instrument : observations et mesure des déplacements. La trigonométrie elle-même profita de cette découverte par les démonstrations élégantes et rapides que fournissait le mécanisme de l'astrolabe plan.

C'est encore le nom de Ptolémée que la tradition attache à la description du planisphère, et l'astrolabe plan a été longtemps appelé l'astrolabe de Ptolémée. Mais il ne faut pas

(1) Composition mathématique de Cl. Ptolémée, livre V, chap. I; édition de Halma, texte et trad. franc., (2 vol. in-4°, Paris, 1813-1816), t. I, p. 283. L'authenticité du titre de ce chapitre a été contestée par P. Tannery (Recherches sur Vhist. de Vastron. anc.\ 1893, p. 71), mais la répétition du mot astrolabos dans le contexte ne nous paraît pas laisser de doute sur l'application de ce nom à la sphère armillaire.

chercher cette description dans la Syntaxe ni dans aucun des ouvrages du célèbre astronome de l'antiquité, qui nous sont parvenus en texte grec. Les traductions latines de ce morceau, qui ont paru à l'époque de la Renaissance, ont été faites sur le texte arabe d'un nommé Maslem qui a peut-être connu le texte grec authentique (1).

On peut concevoir quelques doutes sur la pureté d'un texte ainsi traduit, et retraduit, et si souvent commenté par les auteurs mêmes de l'antiquité. Delambre, qui l'a analysé en détail, y a cherché vainement certains passages auxquels des commentateurs grecs ont fait allusion (2).

Il est avéré que Ptolémée n'est pas l'inventeur du planisphère qui porte son nom; les savants de l'Ecole d'Alexandrie qui nous sont connus en attribuaient l'invention à Hipparque (vers — 150). Il est possible que ce soit au temps d'Hipparque que fut appliquée à l'astrolabe plan, comme instrument, la projection stéréographique déjà connue d'Archimède ( — 287 — 212) et de son disciple Apollonius de Perga qui nous a laissé un traité sur les Sections coniques; mais un texte récemment traduit (3) et un passage de Y Architecture de Vitruve (4) font croire que l'astrolabe plan remonte à Eudoxe de Cnide ( — 409 — 356) qui aurait même inventé le plateau mobile (arachnen) de l'instrument.

Le planisphère décrit par Ptolémée est une projection stéréographique ou projection conique de la sphère, à partir du pôle Sud, sur un plan passant par l'équateur, l'image du pôle Nord occupant le centre de la figure.

C'est là le principe de l'astrolabe plan, mais ce n'est pas l'instrument lui-même. Cependant, si cette description est

(1) La première traduction latine imprimée a paru à la suite de Geographia C. Ptolemœi, etc.; (in-f°, Romœ, 1507), sous le titre: Planispherium noçiter recognitum et diligentissime emendatum a M. Beneventano.

(2) Delambre. Histoire de Vastron. ancienne', 2 vol. in-4°, Paris, 1817, t. II, p. 433 et suiv.

(3) Le Traité sur V astrolabe plan de Sévère Sabokt, texte syriaque traduit par F. Nau; Journal asiatique, 1899.

(4) Vitruve. De Architectura; lib. IX, 9.

surtout géométrique, Fauteur avait certainement en vue l'instrument matériel, puisqu'il détaille la construction de l'araignée. Il est possible que le planisphère ait reçu une application pratique dès sa découverte, et peut-être même au temps d'Eudoxe, si toutefois Yarachnen d'Eudoxe signalée par Vitruve est bien l'araignée de l'astrolabe.

L'astrolabe planisphère est alors constitué par deux disques superposés. Sur l'un sont projetés l'écliptique et les étoiles remarquables ; et sur l'autre, l'horizon et les cercles construits sur l'horizon, en particulier les verticaux et les cercles de hauteur.

Le premier disque est l'araignée. Mobile et découpé à jour, il laisse apercevoir le tracé du second disque qu'il recouvre et qui demeure fixe. L'araignée, par son mouvement, reproduit les déplacements du mouvement diurne et ces déplacements sont mesurés sur le limbre gradué du disque fixe au moyen d'une règle mobile sur le centre de l'araignée.

Ce mécanisme est complété par un appareil d'observation : la face dorsale du disque fixe, suspendu par un anneau, devient un cercle de hauteur, auquel s'ajoute une dioptre ou alidade avec pinnules de visée pour relever la hauteur des astres audessus de l'horizon.

Puis la surface du plateau se couvre d'indications ou de tracés accessoires qui se rapportent à des notions astronomiques mémorables et qui fournissent des données utiles pour résoudre les problèmes par la partie mécanisée do l'instrument.

Ainsi constitué, l'astrolabe permettait aux anciens de trouver l'heure de jour ou de nuit, de mesurer les ascensions droites, les déclinaisons, les amplitudes, les hauteurs, les levers et les couchers du soleil et des étoiles, de déterminer en un mot la position du ciel sur l'horizon à toute heure du jour ou de la nuit et surtout la position des astres et des signes dans les maisons célestes qui étaient le cadre fondamental de toutes les compositions astrologiques.

A la suite de Ptolémée, le planisphère et l'astrolabe sont

repris et commentés par l'Ecole d'Alexandrie et les continuateurs grecs de cette école : Théon d'Alexandrie (iv e siècle); Ammonius, Nicéphore Callisthos, Synésius, Proclus (v e siècle); Jean Philoponus (vi e siècle); et plus tard par le Byzantin Nicéphore Grégoras (xiv e siècle).

L'évêque Sévère Sabokt, né à Nisibe, que les Syriens appelaient « la Mère des Sciences », écrivit au vn e siècle en langue syriaque (1) un traité de l'astrolabe qui montre que c'était alors un instrument fort ancien et depuis longtemps complet.

A cette époque, l'astrolabe s'était propagé avec la science grecque dans tout le monde oriental, notamment dans le second empire des Perses, et sans doute jusque dans l'Inde et dans la Chine par lesNestoriens et l'Ecole d'Edesse dite aussi « l'Ecole des Perses ».

Mais bientôt les Arabes entrent en scène. Aussitôt après leur invasion conquérante, ils s'assimilent les connaissances mathématiques des Grecs, et l'étude de l'astrolabe semble avoir été pour eux un sujet de prédilection. Dans leurs mains, l'instrument des Grecs se perfectionne, car ils inventent de nouveaux systèmes de projection, et souvent se complique de tracés singuliers qui font songer aux « arabesques ». Bref, l'astrolabe, sans être essentiellement modifié, reçoit d'eux un cachet qu'il ne perdra plus.

Les travaux de J.-J. et L.-A, Sédillot ont fait connaître, en grande partie, les productions mathématiques des Arabes; cependant bien des manuscrits arabes sur l'astrolabe restent encore non traduits dans les principales bibliothèques de l'Europe et sans doute de l'Orient.

La civilisation arabe a brillé dans plusieurs foyers célèbres. Après la chute des Ommiades en Orient, le deuxième khalife abbasside, Almanzor, fonda Bagdad en 762 ; et Y Ecole de Bagdad, avec les centres secondaires de Samarcande, Damas, Chiraz, se développa rapidement pour atteindre l'apogée de sa gloire sous le khalife Almamoun surnommé l'Auguste des

(1) Cf. supra : F. Nau.

Arabes (813-833). Parmi les savants de cette école qui ont écrit sur l'astrolabe, on doit citer les noms de Mashallah, Alfragan, Alkendi. Même après la décadence des Abbassides, la civilisation arabe triompha de la barbarie des conquérants du Nord : Turcs seldjoukides et sultans ottomans; et Ton suit les disciples de l'Ecole de Bagdad jusqu'à Ulugh-Begh, le petit- fils de Tamerlan, qui fonda au xv e siècle l'observatoire de Samarcande.

Dès la fin du x e siècle, l'Egypte s'était séparée du khalifat de Bagdad, et la capitale des Fathimites, Le Caire, devint, pour les études scientifiques, un centre nouveau.

U Ecole d'Espagne se développe dès le vin e siècle, aussitôt après la conquête de la péninsule; et, pendant trois cents ans, forme un contraste remarquable avec la barbarie des peuples occidentaux. Cordoue, Séville, Grenade, Murcie, Tolède à laquelle s'attache le nom d'Arzachel, sont les centres les plus renommés par leurs productions mathématiques et astronomiques.

L'influence de l'Ecole d'Espagne rayonne dans l'Afrique occidentale, à Geuta, Tanger, Fez et Maroc. A cette dernière ville appartient Aboul-Hassan qui vivait au xm e siècle. Nous arrivons ainsi à l'époque où les Arabes furent presque expulsés d'Espagne et à la fin du Moyen Age.

Avec la Renaissance, on voit se renouveler, pour les peuples occidentaux, le phénomène d'assimilation qui a marqué le début du développement de la science arabe : les livres grecs sont traduits et aussi les ouvrages arabes; et la découverte de l'imprimerie favorise la diffusion de ces connaissances.

Pour ce qui est du planisphère et de l'astrolabe, c'est bien par les Arabes que les Latins furent instruits, par leurs textes et aussi par les modèles que construisaient les célèbres astharlabi (faiseurs d'astrolabes) arabes. Ces modèles furent recueillis et copiés; des détails de construction et des noms attachés à diverses parties de l'instrument révèlent cette origine.

La transmission se fit, d'ailleurs, bien avant l'époque de la Renaissance. Gerbert, né en Aquitaine vers 935, et qui

devint pape en 999 sous le nom de Sylvestre II, avait étudié à Séville et à Cordoue les mathématiques et l'astronomie des Arabes. Il passait, dès lors, pour Fhomme le plus savant de son siècle; et, à l'époque où il opposait la Trêve de Dieu à la barbarie de son temps, il écrivait un traité de Fastrolabe (1). Le bénédictin allemand Hermann, surnommé Gontractus (1013-1054), a aussi laissé un ouvrage sur le même sujet (2).

A l'époque de la Renaissance et dans la suite, la théorie du planisphère fut reprise et de nouveau commentée, les propriétés de la projection stéréographique furent précisées (3), d'autres projections imaginées ou plutôt divulguées : l'astrolabe de J. de Rojas, projection orthogonale de la sphère sur le plan d'un méridien; celui de Gemma Frison, projection stéréographique sur un méridien. Ces projections étaient déjà connues des Arabes.

Il nous faudrait fournir une longue liste de noms pour citer tous les auteurs latins de la fin du Moyen Age ou de la Renaissance qui ont écrit sur ce sujet.

Mais les Occidentaux n'ont rien ajouté à l'astrolabe plan équinoxial, ou astrolabe circulaire, qu'ils avaient reçu des Arabes; et les spécimens latins qui nous ont été conservés ne sont que la reproduction, souvent même la simplification des modèles arabes.

Les Arabes eux-mêmes n'ont rien changé d'essentiel à l'astrolabe plan équinoxial des Grecs et l'on peut suivre le

(1) Gerbert. Ms. à la Bibl. Nat. de Paris. (Une copie au fonds de la Sorbonne et une au fonds St-Germain.)

(2) Hermannus Contractus. De utilitatibus {compositione sive mensura) astrolabii. Inséré dans B. Pez[ius]. Thésaurus anecdotorum noçissimus; 6 vol. in-f°, Augustae Vindelicorum, au t. III, 1723, part. II, p. 110. (Le texte est parsemé de mots arabes qui indiquent la source où l'auteur a puisé.)

Reproduit également dans la Patrologie latine de Migne.

(3) Jordan fit remarquer le premier que, dans le planisphère de Ptolémée, les cercles de la sphère, quelle que soit leur inclinaison, sont représentés sur le plan de projection par des cercles ou des lignes droites. Cf. Planispherium C. Ptolemœi et Jordani; inséré dans le recueil formé par Ziegler : Spherœ atque astrorum cœlestium ratio, natura et motus, etc. ; in-4°, Norimbergœ, 1531 ; et in-4° (Basileœ) 1536. — Le mot stéréographique est assez récent puisqu'il apparaît pour la première fois dans VOptique du jésuite François d'Aguilon (Anvers, 1613, p. 573).

texte de Proelus, celui de Sévère Sabokt ou de Nicéphore Grégoras en prenant en main tel modèle européen du xvi e siècle.

Le mot astrolabe s'associe assez naturellement à l'idée de navigation. Cependant, l'astrolabe plan équinoxial, dont nous venons de relater brièvement l'histoire, n'est nullement un instrument marin ; il était proprement l'instrument des astronomes, des astrologues surtout; et c'est lui que le Père Fournier, dans son Hydrographie, appelle l'astrolabe des mathématiciens. Son mécanisme n'était guère propre à renseigner le navigateur, puisqu'il n'était construit que pour une zone limitée de la surface du globe. De cet instrument, les marins n'ont retenu que l'appareil d'observation, c'est-à-dire le cercle de hauteur muni de la dioptre.

On ne possède pas de données certaines sur l'époque à laquelle cette adaptation fut faite pour la première fois dans les pays occidentaux. Il n'est question de l'usage de l'astrolabe par les marins qu'à la fin du xm e siècle. A cette époque, les marins catalans et majorquins mesuraient avec l'astrolabe, au témoignage de Raymond Lulle, la hauteur des astres pour connaître l'heure pendant la nuit. De Navarrète (1) qui extrait cette affirmation de YArte de Navigar, ouvrage écrit en 1295 par Raymond Lulle, ajoute que cet astrolabe rendait de grands services aux navigateurs.

Cependant, la science nautique demeura longtemps encore mal définie. Pendant tout le xiv e siècle, les navigateurs espagnols, malgré le secours qu'ils pouvaient tirer de l'emploi de l'astrolabe, ajouté à celui de la boussole, osèrent à peine, dans leurs expéditions maritimes, perdre la terre de vue. A la fin du xiv e siècle seulement, les Andalous reconnurent une grande partie de la côte d'Afrique et des îles Canaries qui furent bientôt acquises à la couronne de Castille.

(1) Don Martin Fernandez de Navarrète. Biblioteca maritima espanola; 2 vol. in-4°, Madrid, 1851-1852, t. II, p. 658. — Cf. Duflot de Mofras. Recherches sur les progrès de V astronomie et des sciences nautiques en Espagne-, Annales maritimes et coloniales, 1839.

Au commencement du xv e siècle, Finfant Don Henri de Portugal (1), surnommé le Navigateur, s'attacha à favoriser les progrès des sciences nautiques. Il fonda, en 1416, à Sagres, petite ville située à l'Est-Sud-Est de la pointe du cap St- Vincent, une académie pour Fétude des mathématiques et de l'astronomie et l'application de ces sciences à la géographie et à la navigation. A Sagres se réunirent les pilotes et les officiers les plus distingués sous la direction scientifique du savant maître Jaime de May orque.

Cette heureuse impulsion fut suivie par le roi Jean II pendant son régne (1481-1495). L'historien national portugais, Jean de Barros, qui écrivit Fhistoire des conquêtes portugaises outre-mer, rapporte (2) que Jean II, préoccupé des difficultés de la navigation, rechercha les moyens de donner plus de précision et de certitude aux voyages maritimes que les Portugais se préparaient à entreprendre. Il réunit, dans ce but, ses deux médecins : maître Rodrigo et maître Joseph, Juif, auxquels s'associa le savant Nurembergeois, Martin de Behaim. De leurs conférences résulta l'application méthodique de Fastrolabe à la navigation.

Le Père Giovanni Maffei, historien italien, dans son Histoire des Indes (3), à laquelle il consacra douze années de travail et qu'il composa en Espagne même sur les documents conservés dans les archives publiques, dit, au commencement de son ouvrage, que Martin de Behaim, vers 1485, calcula des tables de la déclinaison du soleil pour les navigateurs et leur recommanda l'usage de l'astrolabe pour se conduire en mer.

Le Père Fournier dit également, en propres termes, que -c'est Martin de Behaim et ses collaborateurs qui les premiers

(1) Cinquième fils du roi Jean I er , restaurateur du royaume, l'infant Don Henri naquit à Porto le 4 mars 1394 et mourut à Sagres le 23 novembre 1460.

(2) Barros. Première décade, livre IV, ehap. II.

(3) Giovanni-Pietro-Maffei. Historiarum Indicarum Libri XVI; Florence, 1588 (traduit en français par A. de La Boierie, Lyon, 1603, -et par l'abbé de Pure, Paris, 1665).

instruisirent les pilotes (1) « auxquels ilsmonstrèrent la façon de se servir sur mer de l'astrolabe ».

Cette opinion est restée classique; le vice-amiral Jurien de la Gravière écrit que ce fut vers 1480 que les « Portugais parvinrent à acclimater sur leurs caravelles Fastrolabe de Raymond Lulle, perfectionné par Martin Behaim. » (2)

Ce perfectionnement consista surtout en l'application de Finstrument à une méthode nouvelle. Tant que les navigateurs voguèrent sur les mers de l'hémisphère boréal, Fastrolabe avec lequel ils visaient Fétoile polaire leur fournit la hauteur du pôle et, par conséquent, la latitude. Mais, à mesure qu'il approchèrent de l'équateur, la polaire s'abaissa de plus en plus sur l'horizon; et même, quand ils eurent dépassé la Ligne, elle cessa d'être visible pour eux. Ne trouvant pas dans l'hémisphère austral d'étoile brillante avoisinant le pôle, ils durent chercher un procédé nouveau. Martin Behaim et ses collaborateurs semblent bien avoir répondu à cette préoccupation en joignant, à la technique de Fastrolabe, des tables de déclinaison du soleil, qui permettaient de trouver la latitude d'un lieu, à l'aide de la hauteur méridienne du soleil obtenue avec l'astrolabe.

Tandis que les Occidentaux s'ingéniaient à utiliser sur mer certaines des propriétés de Fastrolabe employé à terre depuis si longtemps, il semble que les peuples de l'Orient avaient songé, de leur côté, à faire la même application. Lorsque les premiers voyageurs européens parvinrent aux Indes orientales, ils ne virent pas sans surprise les peuples de ces contrées se servir sur mer de Fastrolabe. Le fait est attesté par Ramusio (3). Le journal de Vasco de Gama, les commentaires d'Albuquerque, les récits de Barros et d'autres, prouvent

(1) Fournier. Hydrographie) in-f° } Paris, 1667, p. 369.

(2) Jurien de la Gravière. Les Marins du XV e et du XVI e siècle) 2 vol., in-12, Paris, 1879, t. I, p. 12.

(3) Ramusio (géographe vénitien 1485-1557). Navigazione e Viaggi: (1550-1559), t. I, fol. 121.

que les Arabes usaient de l'astrolabe sur FOcéan Indien bien avant l'arrivée des Portugais.

Tous ces témoignages sont recueillis dans les ouvrages de Libri (1), du cardinal Zurla (2), de Santarem (3); et Reinaud, dans la préface de sa Traduction d'Aboulféda, donne des explications et des détails précis sur les instruments d'observation dont les Arabes se servaient sur mer à l'époque de Vasco de Gama.

En Occident, Fastrolabe des marins n'a de commun avec l'astrolabe plan équinoxial que sa forme circulaire; le tracé de projection a disparu. L'instrument n'est plus qu'un cercle de hauteur suspendu par une boucle et muni d'une alidade avec deux pinnules de visée. « Les mariniers, écrit le Père Fournier, ne se servent que d'un gros cercle d'airain, pesant dix à douze livres, afin qu'il résiste mieux au vent et à l'agitation du vaisseau et se mette plus promptement de niveau et s'y maintienne plus constamment, l'alidade se termine en un point aux extrémités, les pinnules ne sont distantes que d'un pouce du centre, afin que l'alidade ou règle qui porte ces pinnules soit insensible en quelque situation qu'elle soit, au respect du poids de l'instrument, et n'y a en tout cet astrolabe qu'un cercle divisé en 360 parties par le moyen de quatre quartiers de cercles de 90 degrés chacun. »

Le musée de Caudebec-en-Caux possède un spécimen remarquable de ce genre d'astrolabe. C'est un cercle en cuivre de 184 millimètres de diamètre et pesant 3.840 grammes. Cet instrument, qui est en tout conforme à la description donnée par le Père Fournier, porte l'inscription suivante : « Nicollas le Tellier m'a faicte à Honnefleur, 1632 » (pi. V).

La graduation du limbe de cet instrument est disposée d'une manière qui indique bien une destination spéciale.

(1) Libri. Histoire des sciences mathématiques en Italie; 1838-1841, t. II, p. 220, 224.

(2) Zurla. Il mappamundo di fra Mauro; p. 52.

(3) De Santarem. Essai sur l'histoire de la cosmographie et de la cartographie pendant le Moyen Age, etc.; 3 vol. in-8°, Paris, 1849-1852 t. I, p. 103.

Le zéro de la graduation est placé sous la boucle de suspension dans la direction du zénith et non sur la ligne d'horizon. L'alidade ne marque donc pas sur le limbe la hauteur de l'astre visé au-dessus de l'horizon, mais le complément de cette hauteur ou distance zénithale, facteur qui entre dans le calcul de la latitude parla hauteur méridienne du soleil. Cette disposition est la caractéristique de l'astrolabe nautique.

Pour faire une observation, le navigateur tenait l'instrument à la main et suspendu par la boucle; il l'élevait à la hauteur de l'œil pour viser l'astre par les pinnules de l'alidade qu'il mobilisait selon le besoin; ou bien, s'il s'agissait du soleil, il tenait l'instrument suspendu devant lui et amenait le point lumineux projeté par l'orifice de la pinnule la plus rapprochée du soleil sur l'orifice de la pinnule inférieure. Lorsque cette coïncidence était obtenue, l'extrémité de l'alidade marquait sur le limbe la distance zénithale du soleil.

L'astrolabe est resté de pratique courante sur les vaisseaux jusqu'au commencement du xvm e siècle, concurremment avec d'autres instruments comme l'anneau astronomique, Je bâton de Jacob ou arbalète, le quartier de Davis, auxquels succèdent les instruments à réflexion qui se perfectionnent jusqu'au sextant moderne (1).

(1 ) Cf. Contre-amiral G. Fleu riais. Historique des instruments d'astronomie nautique; Revue maritime et coloniale, septembre 1893.