Instruments de mesures – la technologie de pointe de leur époque
Les instruments français n’ont pas uniquement été suffisants pour Maupertuis, et il en commanda en Angleterre qui était réputée pour la fabrication d’appareils astronomiques de heurte qualité. L’expédition apporta la majeure partie des instruments avec elle. Le secteur fut envoyé plus tard d’Angleterre directement à Tornio.
Lorsque Anders Celsius eut rencontré Pierre Louis Moreau de Maupertuis, Alexis Clairaut et les autres membres de l’expédition à Paris, il poursuivit son voyage d’études jusqu’en Angleterre. Celsius se procura à Londres un zénith-secteur, une horloge à pendule, un instrument de mesure de pendule et une longue-vue.
Le six juillet 1736 à Tornio, les appareils et les Français embarquèrent et le voyage en direction des monts de Tornédalie fut entrepris. Il y avait sept bateaux, avec trois rameurs sur chacun.
Le quadrant – mesure les angles
La quadrant, ou le quart-de-cercle, est composé d’un arc en forme de quart de cercle et d’une tige de visée qui est fixée au milieu du cercle. L’arc du cercle est gradué. Le quadrant était utilisé pour mesurer les angles.
L’expédition avait quatre quadrants à sa disposition.
Le quadrant le plus important était celui dont le rayon était de deux pieds soit environ 65 cm. Il avait été fabriqué par le parisien Claude Langlois (1700–1756). Langlois avait élevé de fabrication d’instruments scientifiques à un niveau supérieur au précédent.
Avec le quadrant, on visait avec soin le milieu du point de visée. Tous les chercheurs présents sur le lieu de mesure faisaient leurs propres observations et les notaient. Ensuite, une valeur moyenne était calculée à partir de ces observations.
Aussi, les différences d’altitudes entre les monts étaient prises en compte dans les mesures et les angles « étaient réduits à l’horizontale », c’est à dire que le réseau de triangulation était converti au même niveau mathématiquement.
Le secteur – mesure la latitude
Le secteur ou le zénith-secteur est arrivé d’Angleterre tout de suite pour suivre l’expédition à Tornio, à la fin d’août 1736.
Il avait été fabriqué par George Graham (1673–1751), célèbre fabricant anglais d’instruments de mesure astronomique et membre de l’académie royale des sciences d’Angleterre, Royal Society. Maupertuis avait découvert les instruments de Graham lors de son voyage d’études à Londres une dizaine d’années auparavant.
Pierre-Charles Le Monnier a décrit le secteur comme « un des plus beaux instruments astronomiques qu’il ait jamais vu. »
Le rayon du secteur était d’environ neuf pieds soit près de trois mètres (292 cm). Il était de grande taille, et il fallait quatre porteurs pour le déplacer. Le secteur était d’une hauteur de 12 pieds (environ 390 cm) avec un support lourd en forme de pyramide.
Le secteur avait pour objet de mesurer la différence de degré entre les points d’observation de Tornio et de Pello. Celle-ci serait éclaircie en mesurant l’angle du zénith-secteur sur la même étoile aussi bien à Pello qu’à Tornio.
L’étoile retenue par l’expédition pour réaliser cette mesure fut δ Draconis, c’est à dire l’étoile delta de la constellation de Dragon. L’étoile dépassait le méridien prés du zénith, c’est à dire le point culminant du ciel. L’étoile était également telle qu’elle pouvait être aperçue aussi bien à Pello qu’à Tornio.
Les mesures sur le secteur ont été fait par le groupe de travail. Un membre observait la pendule, un autre tournait le télescope et un troisième lisait le micromètre fixé au télescope.
Pour vérifier les résultats de mesure, il fallait changer de tâches au quotidien.
Les mesures furent répétées pour obtenir des mesures les plus précises possible. La variation entre les différentes mesures étaient seulement de 2–3 secondes.
La pendule – mesure la gravitation
Á partir du 17e siècle, personne ne savait que l’emplacement sur la latitude a un impact sur le mouvement de la pendule.
L’astronome français Jean Richer (1630–1696) remarqua en travaillant à Cayenne, Guyane française, que son horloge à pendule ne restait pas à l’heure.
Plus tard, le physicien, mathématicien et astronome anglais Isaac Newton (1642–1727) présenta sa théorie de la gravitation en se basant sur le fait que l’observation de Richer prouve que le centre de la Terre est plus éloignée de la surface à l’équateur à Cayenne que plus au nord à Paris.
L’expédition de Maupertuis avait avec elle plusieurs pendules de même type avec lesquelles Richer avait observé des différences de gravitation à l’équateur.
Pendant l’automne 1736, une pièce de la maison de Korteniemi à Pello fut équipée de pendules de gravitation en vue de faire des mesures.
Un trou fut percé au plafond et un pilier en pierre y fut construit à cet endroit. La longue-vue et les pendules y furent fixés dessus. La longue-vue était utilisée pour définir le temps de balancement des pendules à l’aides des étoiles fixes.
Bien que Newton ait utilisé les observations de pendule de Richer en calculant le rapport d’aplatissement de Terre, l’expédition de Maupertuis fut en mesure d’utiliser les observations de la pendule uniquement pour compléter leurs observations géodésiques et astronomiques.
La théorie de la gravitation de Newton n’était pas largement acceptée en France à l’époque, ainsi ceci limitait l’application de la théorie de la gravitation dans les calculs.
Observatoires de Kittisvaara – le lieu nord du secteur
L’expédition construisit deux observatoires à Kittisvaara. Ce furent les stations d’observation astronomiques les plus septentrionales de leur époque.
Le grand observatoire fut construit dans le bâtiment acheté dans la cour de la maison de Saukkola (dans son livre, Réginald Outhier l’appelle cotta) que Charles Camus fit déplacer à Kittisvaara. C’était un bâtiment extérieur en rondins plus élevé qui était utilisé en hiver, selon Camus, pour faire fondre la neige en eau pour la donner aux animaux domestiques. Il a été transféré à Kittisvaara en plusieurs parties et reconstruit.
Un zénith-secteur a été placé dans le grand observatoire. Outhier mentionne dans son livre la manière dont le secteur était surveillé de près. Un membre de l’expédition dormait chacun son tour dans l’observatoire pour veiller à l’instrument précieux.
Outre cela, un deuxième observatoire un peut plus petit fut bâti sur le mont. Là, des mesures furent réalisées avec les pendules et instruments de Graham, qui permettaient de définir l’orientation du méridien par rapport aux triangles. L’instrument a été positionné de manière précise au niveau du point de visée de Kittisvaara.
Observatoires de Tornio – le lieu sud du secteur
Aussi, l’observatoire à Tornio a été construit dans un bâtiment semblable à celui de Pello. L’observatoire se trouvait dans la maison de Helander, où Le Monnier et Celsius hébergeaient. Un support robuste en pierre fut construit pour le secteur. Une ouverture fut faire dans le toit du bâtiment.
Différemment de Pello, le temps à Tornio fut favorable aux chercheurs, et ils réalisèrent des mesures sans interruption pendant plusieurs jours à partir du dernier jour du mois d’octobre.
Outre l’observatoire érigé dans le bâtiment de la cour de Helander, l’expédition avait besoin d’une station d’observation d’où ils pouvaient voir l’horizon. Pour cette raison, ils firent construire un petit bâtiment sur les rives du Torne, Là, ils réalisèrent des mesures avec l’instrument de mesure du méridien, la pendule et le quadrant.
Sources:
Encyclopedia.com, writer Daumas, Maurice : https://www.encyclopedia.com/science/dictionaries-thesauruses-pictures-and-press-releases/langlois-claude
Karttunen Hannu, Ursa and Observatory of Tuorla, https://www.astro.utu.fi/zubi/astro.htm
Maupertuis, Pierre Louis Moreau de. “Maan muoto”. Maan muoto ynnä muita kirjoituksia Lapista. Ed. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, 2019 (orig. 1738).
Outhier, Réginald. Matka Pohjan perille. Maupertuis Foundation and Väyläkirjat, 2011 (orig. 1744).
Pekonen, Osmo. “Esseitä. Viisi akateemikko Lapissa”. Maan muoto ynnä muita kirjoituksia Lapista. Ed. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, 2019.
Pekonen, Osmo and Stén Johan. “Geodeettiset mittauslaitteet”. Maan muoto ynnä muita kirjoituksia Lapista. Ed. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, 2019.
Terrall, Mary. Maupertuis. Maapallon muodon mittaaja. Trans. Osmo Pekonen. Väyläkirjat, Tornio, 2015 (orig. 2002).
Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Jean_Richer
Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Julien_Le_Roy
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