Le grand quadrant mural de Tycho Brahé
Résumé:
Une maquette du grand quadrant mural de l'observatoire d' Uranibörg où travaillait Tycho Brahé est réalisée pour expliquer le principe des observatoires antiques et médiévaux, utilisés pour cartographier la voûte céleste.
Ces observatoires furent essentiels pour mettre en place les modèles planétaires et les lois de la mécanique newtonienne.
Ils sont basés sur la mesure d'un angle et de la date du passage d'un astres au méridien sud.
Matériel:
• carton plume
• polystyrène
• bois
• papier
• pâte à modelée thermodurcissable (type FIMO ou équivalent )
• feutres
Description du montage:
On part de l'étude d'une gravure tirée de l'ouvrage de Tycho Brahé où il décrit l'ensemble des instruments de mesure de son observatoire.
Un fac-similé du livre peut être téléchargé librement sur le site gallica.fr de la Bibliothèque Nationale de France.
L' ouvrage est écrit en latin médiéval. Il peut être alors judicieux d'avoir de sympathiques collègues historien(e)s ou littéraires ayant quelques connaissances en latin.
Voici la gravure représentant le "Grand Quadrant Mural"
On y voit un grand quart de cercle pour mesurer la hauteur sur l'horizon d'un astre passant au méridien sud (le plan du quadrant est sur un axe nord - sud).
On observe aussi la présence d'horloges destinées à mesurer la date et l'heure du passage de l'astre.
Il sera alors possible d'en déduire sa position sur la voûte céleste.
On fabrique une maquette en se basant sur ces observations.
L'observatoire consiste en un mur vertical, placé sur un axe nord-sud. Sur ce mur est fixé un quadrant permettant de mesurer des angles. On ajoute aussi une horloge.
L'observateur vise une étoile ou une planète passant au méridien.
Exemple de mesure:
L'objectif est de déterminer la direction d'un astre sur la voûte céleste (ses coordonnées angulaires sur une sphère) en donnant son Ascension Droite (AD) et sa déclinaison (Dec).
On mesure l'AD en H:Min:Sec et Dec en °:':''
Pour mesurer la différence d'angle en AD entre deux astres, on chronomètre le temps entre le passage au méridiens des deux astres. 360° correspondant à 24 heures sidérales, on en déduit par une simple proportion l'angle entre les plans contenant les deux astres.
La vidéo ci dessous présente le principe de la mesure : l'angle entre le plan rouge et le plan bleu est mesuré par chronométrage (en bas à droite)
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Pour mesurer la déclinaison de l'astre, on mesure sa hauteur au dessus de l'horizon sud au moment du passage au méridien. Connaissant la latitude du lieu (ou la hauteur de l'étoile polaire) , par une soustraction ou addition d'angles, on en déduit la déclinaison.
La mesure de la déclinaison est illustrée sur la vidéo ci dessous : elle se fait quand le plan rouge ou bleu passe au méridien sud.
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