Instrumentation astronomique

Reflecting Circle

Le Cercle Réfléchissant : Une Boussole Stellaire du XVIIIe Siècle

L'étude des étoiles a captivé l'humanité pendant des millénaires, conduisant au développement d'instruments de plus en plus sophistiqués pour mesurer les positions célestes. Parmi ces outils, le Cercle Réfléchissant se distingue comme une innovation cruciale du XVIIIe siècle. Inventé par le professeur Johann Tobias Mayer en 1770, cet instrument a joué un rôle important dans l'amélioration de la précision astronomique et de la navigation.

Une Révolution Circulaire :

Le Cercle Réfléchissant, comme son nom l'indique, utilise un cercle gradué complet au lieu de l'arc partiel d'un sextant. Cette innovation de conception a offert plusieurs avantages :

  • Précision accrue : Le plus grand arc circulaire permettait des mesures plus fines, minimisant les erreurs dans la détermination des angles entre les objets célestes.
  • Polyvalence accrue : Le cercle complet facilitait la mesure des angles horizontaux et verticaux, le rendant adapté à diverses observations astronomiques et à des fins de navigation.
  • Précision améliorée : La construction du Cercle Réfléchissant intégrait des améliorations apportées à la conception du sextant, notamment l'utilisation de miroirs de haute qualité et d'une structure plus stable.

S'appuyant sur le passé :

Suite à la conception initiale de Mayer, le Cercle Réfléchissant a connu de nouvelles améliorations de la part de personnalités éminentes en France et en Angleterre. Le Chevalier de Borda, mathématicien et physicien français, a apporté des contributions significatives à sa construction et à son utilisation. Ses améliorations comprenaient un cadre plus robuste et stable, permettant des mesures plus précises.

Pendant ce temps, en Angleterre, M. Edward Troughton, un fabricant d'instruments réputé, a développé sa propre version du Cercle Réfléchissant, en optimisant davantage sa conception. Ses innovations comprenaient l'utilisation d'un micromètre pour améliorer la précision des lectures angulaires.

Un héritage d'innovation :

Le Cercle Réfléchissant, malgré son remplacement éventuel par des instruments plus avancés comme le théodolite, a laissé un héritage durable dans le monde de l'astronomie et de la navigation. Son impact peut être résumé comme suit :

  • Avancement de l'astronomie : Le Cercle Réfléchissant a permis aux astronomes d'effectuer des mesures plus précises des positions stellaires, contribuant au développement de catalogues d'étoiles et de modèles célestes plus précis.
  • Amélioration de la navigation : L'instrument a fourni un outil précieux aux marins, leur permettant de déterminer leur position en mer avec une plus grande précision, conduisant à des voyages plus sûrs et plus efficaces.
  • Stimulation de l'innovation scientifique : L'invention du Cercle Réfléchissant a stimulé le développement et l'amélioration des instruments astronomiques, ouvrant la voie à de futures innovations dans le domaine.

Le Cercle Réfléchissant témoigne de l'ingéniosité des scientifiques et des fabricants d'instruments du XVIIIe siècle. Son impact sur le progrès de l'astronomie et de la navigation souligne le rôle vital que joue la mesure de précision dans l'élargissement de notre compréhension de l'univers et dans la navigation dans notre monde.


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Quiz: The Reflecting Circle

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. Who invented the Reflecting Circle? a) Edward Troughton b) Johann Tobias Mayer c) Chevalier de Borda d) Isaac Newton

Answer

b) Johann Tobias Mayer

2. What key advantage did the Reflecting Circle have over the sextant? a) It used a larger circular arc. b) It was easier to use. c) It was more portable. d) It was less expensive.

Answer

a) It used a larger circular arc.

3. Which of the following scientists made significant improvements to the Reflecting Circle's construction? a) Isaac Newton b) Galileo Galilei c) Chevalier de Borda d) Johannes Kepler

Answer

c) Chevalier de Borda

4. What did Mr. Edward Troughton contribute to the Reflecting Circle? a) The use of a micrometer for precise angle readings. b) The development of a more stable frame. c) The inclusion of a telescope for observation. d) The use of a reflecting prism for light redirection.

Answer

a) The use of a micrometer for precise angle readings.

5. How did the Reflecting Circle contribute to navigation? a) It allowed mariners to determine their position at sea with greater accuracy. b) It enabled them to communicate with other ships more effectively. c) It helped them navigate through storms more safely. d) It was used to measure the speed of ships.

Answer

a) It allowed mariners to determine their position at sea with greater accuracy.

Exercise:

Imagine you are a sailor in the 18th century. You are using a Reflecting Circle to determine your position at sea. Explain how you would use the instrument to measure the angle between the sun and a known star. What information would you need to calculate your latitude?

Exercice Correction

Here's how a sailor would use the Reflecting Circle to measure the angle between the sun and a known star:

  1. Set the Instrument: The sailor would align the Reflecting Circle's horizon mirror with the horizon. They would then use the telescope to sight the sun.
  2. Reflecting the Star: The sailor would carefully adjust the instrument's other mirror to reflect the light of a known star into the telescope.
  3. Measuring the Angle: The angle between the sun and the star would be read directly from the graduated circle on the instrument.

To calculate latitude, the sailor would need the following additional information:

  • Declination of the star: This is the angular distance of the star north or south of the celestial equator. This information would be available from star charts or almanacs.
  • Time of the observation: The time of the observation would be used to calculate the hour angle of the star, which is the angular distance of the star east or west of the observer's meridian.

Using these measurements, the sailor could then use spherical trigonometry to calculate their latitude, using formulas specific to celestial navigation.


Books

  • "A History of the Telescope" by Henry C. King: Provides a comprehensive account of the development of telescopes, including the influence of the Reflecting Circle.
  • "The History of Navigation" by Samuel Eliot Morison: Discusses the evolution of navigational techniques and instruments, highlighting the role of the Reflecting Circle in maritime advancements.
  • "The Art of Making Astronomical Instruments" by Charles Frodsham: Offers insights into the craftsmanship and techniques involved in constructing astronomical instruments, including the Reflecting Circle.

Articles

  • "The Reflecting Circle: A Forgotten Instrument" by John A. Flamsteed: A historical overview of the Reflecting Circle, exploring its origins, design, and impact on astronomy and navigation.
  • "Johann Tobias Mayer and the Development of the Reflecting Circle" by William H. Stahl: Focuses on the contributions of Mayer to the invention and refinement of the Reflecting Circle.
  • "The Chevalier de Borda and the French Reflecting Circle" by Henri de Valois: Examines the role of Borda in improving and popularizing the Reflecting Circle in France.

Online Resources

  • The website of the Royal Observatory Greenwich: Features historical information about astronomical instruments, including the Reflecting Circle, with images and descriptions.
  • The website of the National Maritime Museum: Provides insights into the use of navigational instruments, including the Reflecting Circle, in maritime history.
  • The website of the Smithsonian Institution: Offers digital collections and resources related to the history of science and technology, including information about the Reflecting Circle.

Search Tips

  • "Reflecting Circle" + "history": Retrieves articles and web pages discussing the historical context and development of the Reflecting Circle.
  • "Reflecting Circle" + "astronomy": Finds resources exploring the use of the Reflecting Circle in astronomical observations and advancements.
  • "Reflecting Circle" + "navigation": Unearths information about the application of the Reflecting Circle in maritime navigation and its impact on seafaring.

Techniques

None

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Astronomie stellaireInstrumentation astronomiqueCosmologieAstronomie galactique

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