vignette|Roue Pôle-Homme de Pierre Garcie, Le Grant Routtier, 1520, Médiathèque de Niort
La roue pôle-homme est un instrument « marinisé » au par les Portugais (roda do homen do polo)Bensaúde, Joaquim. L’astronomie nautique au Portugal à l ’ époque des grandes découvertes, 1912., qui fournit au marin un cadran des heures, un cadran aux étoiles, un cadran compas, un cadran solaire, un cadran lunaire et un cadran des marées, avec les règlements pour chaque cadran. Il présente une double fonction, en 24 secteurs et 32 aires.
Le Grant Routtier, que Pierre Garcie dit FerrandeBernard de Maisonneuve, Pierre Garcie dit Ferrande ; le routier de la mer, v-1490, 1502, 1520, CRHIP, 2015 Prix de l'Académie de marine, 2016 (lire sur site), termine en 1483, est publié en 1502 et 1520 jusqu’en 1662. Il donne à la communauté maritime française le moyen de naviguer au large. Pierre Garcie rappelle l’importance de cette avancée scientifique maritime : comment naviguer sans voir la terre et sans instrument de marine autre que la roue pôle-homme.
Introduction
Le est une période charnière pour la navigation côtièreCom’ Nougué, Michel. Les Nouvelles Méthodes de Navigation durant le Moyen Âge, Conservatoire national des arts et métiers - CNAM, 2012.. Celle-ci prend son essor vers le large grâce à l’avancée scientifique.
Elle va bénéficier de deux apports, celui du monde arabe et celui du Portugal (dont Christophe Colomb, 1451 - 1506 est l’éclatant témoignage). Les méthodes des navigations arabes et occidentales ne sont pas des copies identiques. Elles ont, cependant, le point commun d’être le résultat d’une collaboration entre des scientifiques et des marins. La transmission des savoirs scientifiques est affaire de savants, alors que la transmission des techniques est affaire de professionnels. Pierre Garcie dit Ferrande (1441-1502) est un marin français et un savant qui expérimente cette science. Il en fera un trésor avec le premier routier européen, Le Grant Routtier - 1483, 1502 et 1520, viatique indispensable pour tous les marins européens jusqu’au milieu du .
Des instruments de navigation marinisés
Avant le , les instruments d’astronomie sont établis pour un usage à terre. Les arabes, puis les portugais, cherchent à les mariniser. La vraie nouveauté des marins portugais réside dans les instruments utilisés : l’astrolabe nautique, le quadrant de navigation, l'arbalestrille, la roue pôle-homme (ancêtre du nocturlabe)Amiral François Bellec, Histoire universelle de la navigation, Volume 1, Les découvreurs d'étoiles - J.P de Monza, 2016.
L'astrolabe, qui mesure la hauteur du Soleil, sera adapté en mer sous une forme très simplifiée, l’astrolabe nautique (en bois au début). En raison du roulis et de la difficulté d’observer le Soleil directement, il sera utilisé à terre, à l’escale. Le marin utilise aussi l’arbalestrille ou bâton de Jacob, sur le bateau, lorsque la mer est calme. La hauteur du Soleil n’est pas fixe dans la durée en raison de la variation journalière de sa déclinaison. Il faut donc impérativement passer par le détour du calcul de la latitude pour pouvoir comparer des valeurs comparables et non plus se contenter du chemin Nord-Sud parcouru. Le calcul est dans les deux sens : si on connaît l’heure, la latitude et la hauteur du Soleil, on a la déclinaison du Soleil ; mais aussi si on connaît l’heure, la déclinaison et la hauteur du Soleil, on a la latitude.
alt=|vignette|Roue pôle-homme de Pierre Garcie © dessin CRHIP
Pour effectuer des mesures astronomiques à bord, il va falloir inventer un nouvel instrument spécifique : le quadrant de navigation. C’est un instrument dérivé du quadrant astronomique, simplifié, qui ne sert qu’à prendre la hauteur de l’astre. On se sert d’un quart de cercle gradué. On vise directement l’étoile selon un des côtés droits du quadrant, un fil à plomb est fixé au centre du cercle et marque la verticale. On lit la hauteur de l’astre visé à l’intersection du fil à plomb et de la graduation sur le secteur circulaire. En fait, on prend, non pas la hauteur, mais la distance zénithale, qui est le complément de cette hauteur. La précision de l’instrument est médiocre et surtout variable selon les mouvements du navire qui influent sur les mouvements du fil à plomb et donc sur la précision de lecture : par expérience de 0,5 à 3 degrés, selon que le temps est calme ou la mer agitée.
Roue pôle-homme
Le quadrant est dérivé d'un instrument ancien, utilisé dans le cadre religieux pour définir la latitude des lieux Saints et l’heure nocturne en vue de l'appel à la prière dans les monastères : la « roue des heures ». Les astronomes vont offrir aux navigateurs un instrument marinisé, la roue pôle-homme, avec une méthode pratique et largement utilisée pour repérer le passage de l’étoile polaire au méridien inférieur ou au méridien supérieur, qui se remarque par le minimum ou le maximum de hauteur de l’astre durant son circuit dans le ciel.
Cet instrument dessiné est une double roue de 24 et 32 secteurs. Sur la couronne (en jaune), que l’on peut appeler un cadran-horloge, le marin lit les 24 secteurs pour 24 heures ou 24 quinzaines. Sur la couronne (en bleu), avec les étoiles (en rouge), la roue définit les 32 aires de vent. Deux étoiles sont séparées par 4 quarts de ¾ d'heure chacun, soit la valeur d’un rhumb. Ces 32 aires de vent délimitent 4 points cardinaux, 8 rhumbs ou points inter-cardinaux. Cette première couronne de la Roue, on peut l’appeler un cadran-compas. Les deux couronnes définissent ainsi une équivalence : chaque rhumb vaut 3 heures ( couronne) et 4 quarts de ¾ d’heure chacun ( couronne). Pierre Garcie insiste sur le fait que la rose des vents, à 24 divisions et 32 aires, est à la fois une boussole et une horloge. Quand Pierre Garcie dit que le Soleil est au NE, il ne s’agit pas d’une visée, mais qu’il est 3 heures.
Historique de son développement
vignette|extrait du manuscrit, ms. 214, Bibliothèque de Chartres|alt=|220x220px
L’existence et l’utilisation de la roue pôle-homme sont l’aboutissement d’une recherche scientifique très ancienne, dont la première trace écrite est du , celle de Sévère Sabok (… ca 659), évêque syriaque : l’astrolabe plan servait surtout à la détermination de l’heure diurne ou nocturne.
L’allusion la plus ancienne que nous connaissions à un instrument du type de la roue pôle-homme est celle de l’horologium nocturnum de Pacificus de VéroneDutarte, Philippe. Les instruments de l ’ astronomie ancienne de l ’ Antiquité à la Renaissance, Paris, Vuibert, 2006. (… ca 844). Ce que l’on sait de cet instrument provient du poème de Pacificus, Spera coeli quater, illustré d’une figure. La plus ancienne représentation date du et se trouve dans un manuscrit de la Bibliothèque du VaticanVaticanus lat. 644 fol. 76r. Une représentation analogue, datant du ou , apparaît dans un manuscrit conservé à la bibliothèque Marciana de Venisebibliothèque Marciana de Venise (Ms lat. VIII.22 fol.1r). Ces dessins montrent un observateur visant une étoile ou Polaris à travers un tube optique monté sur un pied. L’extrémité du tube, autour de l’étoile, est entourée d’un disque comprenant trois cercles concentriques, le cercle extérieur étant gradué en 24 heures.
Le manuscrit 235 de la Bibliothèque d’Avranches, issu du scriptorium de l’abbaye du Mont-Saint-Michel au , contient la représentation et la description sommaire d’une roue pôle-homme semblable à l’horologium nocturnum de Pacificus. L’horlogium nocturnum sera diffusé dans tous les lieux monastiques pour poser le début des prières de Laudes à 3 h du matin.
, en Catalogne
vignette|École des interprètes de Tolède|alt=|220x220px
Par la suite, cette diffusion se fera par les transfuges mozarabes (chrétiens espagnols vivant en Al-Andalus selon l’ancienne foi chrétienne de rite wisigothique). Ils ont été arabisés, à l’apogée de la dynastie Omeyyade de Cordoue. Ces mozarabes, tentés par la vie monastique, ne peuvent la réaliser en terre arabe et gagnent les monastères d’Occident. C’est avec eux qu’est transmise l’étude de la culture arabe par une coopération intellectuelle entre moines occidentaux et moines mozarabesÉcole des interprètes de Tolède, sous la forme de binômes (moine chrétien-lettré arabe), unissant deux spécialistes d’une même matière : un lettré arabisant traduit les textes de l’arabe vers le vernaculaire. Juan Vernet et Julio Samso, Les développements de la science arabe en Andalousie in Roshdi Rashed (éd.), Histoire des sciences arabes. T.1. Astronomie, théorique et appliquée. Paris, Seuil, 1997, p. 285 à 287.. C’est dans ces monastères catalans que Gerbert d’Aurillac (945…) entre en contact avec les mathématiques arabes. Cet intellectuel deviendra le pape Sylvestre II, mais auparavant, il est le grand responsable du renouveau du quadrivium, c’est-à-dire de l’étude des sciences dans l’enseignement occidental. Il est à l’origine de l’Abaque, la première forme du calcul numérique en Occident et il y introduit les chiffres arabes, sauf le zéro. À la fin d’un manuscrit des Sententiae astrolabii, conservé à Chartres, on trouve une image illustrant l’utilisation d’un instrument de calcul de hauteur de la Polaire. Les savants se succéderont pour améliorer cet instrument :
1130-1141, Raymond de Marseille avec un Traité sur l ’ astrolabe, un Liber cursuum planetarum, à partir des acquis de l’astronomie d’Al-Zarqâlluh ; 1142, Adélard de Bath traduit les Tables astronomiques (820) d’Al-Khawarizmi, école de Bagdad ; 1147, Robert de Chester traduit les Tables astronomiques (929) d’Al-Battani, école de Bagdad ; 1150, Moshe et Jacob Ibn Tibbon' à Marseille et Montpellier traduisent des Traités sur l’arithmétique et l’astronomie arabes ; 1158-1161, Abraham ibn Ezra, écrit sur les usages des Tables astronomiques et sur un autre traité en hébreu. v. 1280, la Carte pisane, de Gênes, est le plus ancien portulan d’origine occidentale connu. 1276-1292, Robert Anglès compose le Traité du quadrant. 1299, le majorquin Raymond LulleGuy Beaujouan et Emmanuel Poulle, Les origines de la navigation astronomique du XIVe au XVe siècle in Le navire et l’économie maritime du Moyen Âge au XVIIIe siècle principalement en Méditerranée. SEVPEN, Paris, 1957. décrit l’opération d’une horloge nocturne ou Roue des heures par la Polaire, appelé astrolabii nocturni (connu comme Noturlábio). Il écrit dans son Arbor scientiae en 1295 à propos des marins « habent chartam, compassum, acum et stella maris. » Acus c’est l’aiguille, (autrement dit la boussole) ; stella maris, l'Étoile Polaire et son mouvement la Roue polaire. 1375, Jehuda Cresques (vers 1350-1427) réalise, avec son père, Abraham Cresques l’Atlas catalan, sur la commande du roi d’Aragon. Vers 1420, Henri le navigateur accueille ce cartographe majorquin, qui devient maître Jaime Ribes « homme très versé dans l’art de naviguer ».
, en Occident
La diffusion arabe, espagnole et portugaise gagne les pays qui vont se lancer dans la course aux Grandes Découvertes océaniques.
1438, le portugais D. Duarte décrit une Roue polaire ou horloge nocturne dans (1428-1438). Aucune copie de cet instrument n’est connue. 1457, l'espagnol écrit à Lisbonne un Traité d’astronomie. 1472, Joannes de Sacrobosco écrit un Tractatus de Sphaera. 1473, Abraham Zacuto, professeur d’astronomie à Salamanque (1474-1492, puis au Portugal dès 1492) commence l’Almanach perpetuum. Il est terminé en 1478, imprimé en 1496 à Leiria, Portugal. Il donne les Tables de déclinaison : la distance du Soleil à l’équateur, c’est-à-dire sa déclinaison. 1473-1484, présence de Christophe Colomb au Portugal. 1475, Regiomontanus publie les Éphémérides et les Tabula directionum.
Pierre Garcie dit Ferrande (1441-1502)
En France, Pierre Garcie dit Ferrande est le premier français à diffuser son art de la navigation par l'astronomie. Sa publication sera diffusée jusqu'en 1662, tant elle devint indispensable aux marins qui partent en haute mer.