# Navigation astronomique

> Le point du navire lu dans le ciel

- Date: v. 1460
- Époque: Renaissance
- Domaine: [Bateaux & navigation](https://lastcodex.org/fr/domains/navigation/)
- Palier: IV (Science & industrie)
- Difficulté: 3/5
- URL: https://lastcodex.org/fr/inventions/celestial-navigation/

La navigation astronomique situe un navire d'après la hauteur du Soleil, de la Lune et des étoiles au-dessus de l'horizon. La latitude se tire de l'étoile Polaire, que les pilotes portugais mesurent au quadrant vers 1460, ou du Soleil de midi ; la longitude exige l'heure d'un méridien de référence, fournie à partir des années 1760 par les chronomètres et les tables lunaires.

![Navigation astronomique · Le point du navire lu dans le ciel](https://lastcodex.org/_astro/plate.CI7eIWpV_Z2pAjep.webp)

## Légende

1. Soleil
2. Horizon de la mer
3. Grand miroir
4. Petit miroir, à moitié étamé
5. Lunette de visée
6. Limbe gradué
7. Chronomètre de marine

## Ce que c'est

Hors de vue des côtes, le compas et la vitesse estimée tiennent le cap, mais les erreurs s'accumulent. Le ciel permet de vérifier, car la hauteur d'une étoile ou du Soleil au-dessus de l'horizon dépend de l'endroit où l'on se trouve.

La latitude, la distance au nord ou au sud de l'équateur, vient d'abord : les pilotes de l'océan Indien la tirent de la Polaire, aux doigts ou au kamal, et les Européens emportent quadrants et astrolabes en mer au XVe siècle. La longitude dépend de l'heure et reste un problème difficile jusqu'au XVIIIe. La planche montre un sextant et un chronomètre de marine de cette dernière époque.

## Comment ça marche

L'étoile Polaire se trouve tout près du point du ciel situé dans l'axe de la Terre. Au pôle Nord, elle est presque au zénith ; sur l'équateur, presque sur l'horizon. Entre les deux, sa hauteur vaut à peu près la latitude. Du temps de Colomb, elle était à 3,5° du pôle et les pilotes corrigeaient leurs lectures ; aujourd'hui l'écart est inférieur à un degré.

Au sud de l'équateur, on se sert du Soleil à midi vrai, quand il culmine. Son angle avec l'équateur céleste, la déclinaison, varie au fil de l'année entre 23,4° N et 23,4° S environ et se calcule d'avance. Avec le Soleil de midi au sud, la latitude vaut 90° moins sa hauteur, plus la déclinaison, le sud comptant négativement. Avec le Soleil au nord, comme toujours au sud des tropiques, la latitude vaut la déclinaison moins (90° moins la hauteur).

![Un astrolabe nautique en bronze, roue ajourée à quatre rayons, avec son anneau de suspension et une alidade à deux pinnules percées](https://lastcodex.org/_astro/v2.3_CiKOT9_Z19eFC7.webp)
_L'astrolabe nautique était coulé lourd et ajouré pour que le vent ne le fasse pas osciller._

Sur le premier quadrant, un fil à plomb pend devant une graduation pendant qu'on vise l'étoile le long d'un bord. L'astrolabe nautique pend à un anneau ; pour le Soleil, le navigateur tourne l'alidade jusqu'à ce qu'un rayon traverse la pinnule du haut et tombe sur celle du bas. Les deux oscillent sur un pont qui roule, et des erreurs de plusieurs degrés étaient courantes.

L'octant et le sextant mesurent à partir de l'horizon de la mer. La lumière du Soleil frappe le grand miroir porté par le bras mobile, se réfléchit sur le petit miroir, puis entre dans la lunette. Une moitié du petit miroir est transparente : on voit l'horizon à travers, à côté du Soleil réfléchi. Verres teintés rabattus, le navigateur déplace le bras jusqu'à ce que le bord inférieur du Soleil touche l'horizon, puis lit le limbe. Des tables corrigent ensuite la hauteur de l'œil, la réfraction et le demi-diamètre du Soleil, environ 16′. La double réflexion double l'angle, si bien qu'un arc d'un sixième de cercle mesure jusqu'à 120°.

Pour la longitude, la Terre tourne de 15° par heure. Si le Soleil passe au méridien du lieu quand une horloge réglée sur Greenwich marque 15 h, le navire est à 45° environ à l'ouest de Greenwich, avant la correction de l'équation du temps : selon la saison, le Soleil avance ou retarde jusqu'à 16 minutes. Tout le problème était une horloge qui reste juste en mer. L'autre méthode, la distance lunaire, compare l'angle mesuré entre la Lune et une étoile brillante à des tables imprimées pour retrouver l'heure de référence.

Entre deux observations, l'estime tirée du compas, du loch et de l'horloge est reportée sur la carte ; chaque point astronomique la corrige.

## Comment s'y prendre

Un quadrant en carton donne la latitude à un ou deux degrés près, soit 100 à 200 km.

![Un quart de cercle en carton avec une paille fixée le long d'un bord et un fil lesté d'un écrou pendant depuis le coin](https://lastcodex.org/_astro/v3.D8NJX-ds_GmkxJ.webp)
_On vise dans la paille et on lit où le fil croise la graduation._

**Fabriquer le quadrant.** Découper dans un carton rigide un quart de cercle d'environ 15 cm de rayon. Au rapporteur, graduer l'arc de 0 sur un bord droit à 90 sur l'autre. Fixer une paille le long du bord marqué 90. Suspendre au coin un fil lesté d'un écrou. Le fil indique alors l'angle de la paille au-dessus de l'horizontale.

**Mesurer la Polaire.** Par nuit claire, dans l'hémisphère Nord, prolonger la ligne des deux étoiles du bout de la casserole de la Grande Ourse d'environ cinq fois leur écart pour trouver la Polaire. La viser dans la paille, laisser le fil se stabiliser et lire. La moyenne de cinq lectures donne une latitude approchée.

**Ou mesurer le Soleil de midi par l'ombre.** Ne jamais viser le Soleil. Planter un bâton droit sur un sol plat et vérifier au fil à plomb qu'il est vertical. Autour de midi, marquer le bout de l'ombre toutes les cinq minutes : l'ombre la plus courte donne le midi vrai, rarement à 12 h à la montre. La hauteur du Soleil est l'angle dont la tangente vaut la hauteur du bâton divisée par cette ombre ; on peut aussi tracer le triangle à l'échelle et mesurer l'angle au rapporteur.

**Corriger selon la date.** Chercher la déclinaison du Soleil du jour dans des éphémérides, positive au nord. Au nord des tropiques, latitude = 90° − hauteur + déclinaison. Le 11 avril, la déclinaison vaut environ +8°. Si un bâton de 100 cm donne une ombre minimale de 77 cm, la hauteur est d'environ 52,4° et la latitude de 90 − 52,4 + 8 = 45,6° N, proche des 45,8° de Lyon. Comparer ensuite avec une carte.

> **Sécurité.** Ne jamais regarder le Soleil, ni à l'œil nu ni à travers une paille, un tube, des jumelles ou un viseur, même un instant ; les lunettes de soleil ne protègent pas et la lésion est définitive. La nuit, sortir à deux, emporter une lampe et rester loin des bords de falaise, des quais, des berges et de l'eau.

## Histoire et évolution

Les navigateurs du Pacifique naviguaient sans instruments, en se guidant sur les points de lever et de coucher des étoiles et en jugeant la latitude à la hauteur de la Croix du Sud. En 1976, Mau Piailug a conduit ainsi la pirogue Hōkūleʻa de Hawaï à Tahiti.

![Une petite planchette de bois traversée en son centre par une cordelette à nœuds](https://lastcodex.org/_astro/v1.b6yZfZGH_1PIAeU.webp)
_Le kamal : chaque nœud correspondait à la hauteur de la Polaire dans un port connu._

Avec le kamal des pilotes de l'océan Indien, un nœud tenu entre les dents fixait la distance à une planchette dont les bords allaient de l'horizon à l'étoile. Ahmad ibn Majid, d'Oman, a consigné ce savoir en 1490.

Diogo Gomes écrit avoir pris la Polaire au quadrant lors d'un voyage en Guinée vers 1460, mais ses dates sont incertaines. Après le passage de l'équateur, dans les années 1470, les Portugais se fient au Soleil de midi, à l'astrolabe et aux tables de déclinaison d'Abraham Zacuto, imprimées à Leiria en 1496. L'arbalestrille puis le quartier de Davis, vers 1594, suivent. John Hadley présente son octant à la Royal Society en 1731. La montre H4 de John Harrison est essayée en mer en 1761 ; le Nautical Almanac de Nevil Maskelyne, paru en 1766 pour l'année 1767, publie des tables lunaires. Les signaux horaires réguliers par radio commencent en 1904, et le GPS devient pleinement opérationnel en 1995.

## Chiffres clés

- Un degré de latitude: Environ 111 km (60 milles marins)
- Rotation de la Terre: 15° de longitude par heure, 1° toutes les 4 minutes
- Déclinaison du Soleil: Entre 23,4° N et 23,4° S environ au fil de l'année
- Polaire mesurée au quadrant en mer: Diogo Gomes, vers 1460
- Octant de Hadley: Présenté à la Royal Society le 13 mai 1731

## Nécessite

- [Boussole](https://lastcodex.org/fr/inventions/compass/): Une aiguille qui montre le nord (v. 1088)
- [Voile](https://lastcodex.org/fr/inventions/sail/): Prendre le vent pour avancer (v. 3 200 av. J.-C.)
- [Numération de position](https://lastcodex.org/fr/inventions/positional-numerals/): Des chiffres qui valent par leur place (v. 2 050 av. J.-C.)
- [Mesures et étalons](https://lastcodex.org/fr/inventions/measures-and-standards/): La coudée, la balance et le mètre (v. 3 000 av. J.-C.)
- [Horloge mécanique](https://lastcodex.org/fr/inventions/mechanical-clock/): Le temps découpé en battements égaux (v. 1300)

## Sources

- [What is a mariner's astrolabe?](https://www.rmg.co.uk/stories/space-astronomy/what-mariners-astrolabe), Royal Museums Greenwich
- [Quadrant](https://exploration.marinersmuseum.org/object/quadrant/), The Mariners' Museum and Park
- [Mariner's astrolabe](https://exploration.marinersmuseum.org/?p=211), The Mariners' Museum and Park
- [Back staff](https://exploration.marinersmuseum.org/object/back-staff/), The Mariners' Museum and Park
- [Martin Behaim: his life and his globe (E. G. Ravenstein, 1908), pp. 15–17](https://dl.ub.uni-freiburg.de/diglit/ravenstein1908/0029/ocr), Universitätsbibliothek Freiburg
- [Martin Behaim: his life and his globe, Zacuto's Almanach](https://dl.ub.uni-freiburg.de/diglit/ravenstein1908/0031/ocr), Universitätsbibliothek Freiburg
- [The navigator Ahmad ibn Majid](https://archive.aramcoworld.com/issue/200504/the.navigator.ahmad.ibn.majid.htm), AramcoWorld
- [The Star Compass](https://worldwidevoyage.hokulea.com/education-at-sea/polynesian-navigation/the-star-compass/), Polynesian Voyaging Society
- [Wayfinding revival](https://www.sciencelearn.org.nz/resources/631-wayfinding-revival), Science Learning Hub, University of Waikato
- [John Hadley](https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/DNB/Hadley.html), MacTutor, University of St Andrews
- [Octant / sextant](https://catalogue.museogalileo.it/multimedia/OctantSextantBis.html), Museo Galileo
- [Who was John Harrison?](https://www.rmg.co.uk/discover/explore/longitude-found-john-harrison), Royal Museums Greenwich
- [John Harrison](https://www.lindahall.org/about/news/scientist-of-the-day/john-harrison), Linda Hall Library
- [Nevil Maskelyne and the lunar method](https://www.rmg.co.uk/stories/topics/longitude-found-nevil-maskelyne-lunar-method), Royal Museums Greenwich
- [The Evolution of Time Measurement, Part 5: Radio Controlled Clocks (M. A. Lombardi, 2012)](https://tf.nist.gov/general/pdf/2536.pdf), NIST
- [The System: Celebrating 20 Years of GPS](https://www.gpsworld.com/the-system-celebrating-20-years-of-gps/), GPS World
- [Longitude and Local Noon](https://www.eso.org/public/outreach/eduoff/seaspace/navigation/navastro/navastro-5.html), ESO, Sea and Space
- [Declination of the Sun](https://vortex.plymouth.edu/dept/tutorials/sun/sun4a.html), Plymouth State University
- [The American Practical Navigator (Pub. 9), chapter 14: Instruments for celestial navigation](https://thenauticalalmanac.com/2019_Bowditch-_American_Practical_Navigator/Volume-_1/05-%20Part%203-%20Celestial%20Navigation/Chapter%2014-%20Instruments%20For%20Celestial%20Navigation.pdf), National Geospatial-Intelligence Agency
- [The American Practical Navigator (Pub. 9), appendix B: Calculations and conversions (dip of the horizon)](https://thenauticalalmanac.com/2019_Bowditch-_American_Practical_Navigator/Volume-_1/13-%20Appendices/Appendix%20B-%20Calculations%20and%20Conversions.pdf), National Geospatial-Intelligence Agency
- [Mate sextant, Kelvin & Hughes, 1967 (NAV1204)](https://www.rmg.co.uk/collections/objects/rmgc-object-43416), Royal Museums Greenwich
- [The calculation of astronomical refraction in marine navigation (G. G. Bennett, 1982)](https://doi.org/10.1017/S0373463300022037), Journal of Navigation
- [General Solar Position Calculations](https://gml.noaa.gov/grad/solcalc/solareqns.PDF), NOAA Global Monitoring Laboratory

Faits vérifiés le 2026-10-14.

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