Voir aussi L'astronomie au XVIIIe

Les éclipses de Soleil de 1699, 1706 & 1724

Francis MICHEL

1997

Introduction
Quelques remarques sur les observations anciennes
L'heure d'observation
Le lieu d'observation
Les instruments d'observation
L'importance de l'observation des éclipses de Soleil
L'éclipse du 23 septembre 1699

Le présent article, relatif à trois grandes éclipses de Soleil qui ont touché la France au début du xviiie siècle, est basé sur les Mémoires de l'Académie des sciences, dont je possède les cent premiers volumes (de 1692 à 1751), publiés en in-8° à Amsterdam - une aubaine chez un libraire de Bruxelles ! Il ne manquait que deux tomes, que j'avais par chance trouvés quelques années auparavant. Cet outil est d'une valeur incomparable pour l'étude de l'Astronomie du début du xviiie siècle. Cette période est mal connue du grand public, car peu de découvertes spectaculaires lui sont attachées ; mais c'est un demi-siècle de perfectionnements des instruments d'observation, des moyens de calcul et de consolidation des bases théoriques. Les principaux acteurs de ces progrès sont les Cassini en France, Flamsteed et Bradley en Angleterre et bien d'autres savants moins illustres mais travailleurs infatigables dans toute l'Europe.

J'ai réalisé une analyse très complète des articles d'astronomie contenus dans les mémoires de 1699 à 1751, en comparant les observations aux simulations fournies par Skymap (voir la rubrique « LOGICIELS ». Un fichier .zip complet (38 Mb) est disponible à la bibliothèque d'Olympus Mons.

Les astronomes du xviiie siècle utilisaient pour rapporter leurs observations le temps solaire ou temps vrai ; c'est l'angle horaire du Soleil par rapport au méridien local qui fixe l'heure, et le Soleil franchit donc ce méridien exactement à midi.

Pour trouver la valeur correspondante en temps universel (TU) avec Skymap, on peut utiliser l'une des méthodes suivantes :

On cherche les heures de passage du Soleil au méridien (transit) avant et après l'observation, et on effectue une interpolation pour trouver l'angle parcouru depuis le passage précédent.

On exploite le fait que le temps sidéral local T (« LAST » qui figure sur la carte imprimée) - c'est-à-dire l'ascension droite du méridien du lieu, ou encore l'angle entre la direction du point vernal et le plan du méridien du lieu d'observation - est lié à l'ascension droite a d'un astre (en particulier le Soleil) et à son angle horaire H par la relation T = a + H.

La position donnée par Skymap pour Paris ne correspond pas à celle de l'observatoire du xviiie siècle : il faut choisir 48°50'11" pour la latitude et 2°20'14" pour la longitude.

La grandeur de l'éclipse (partie du soleil cachée) est notée en « doigts » divisés en soixante minutes. Douze doigts correspondent à un soleil complètement. L'observation se fait par projection sur un dessin gradué à l'aide d'une lunette manipulée par des aides. L'observation directe à la lunette munie d'un filtre et d'un micromètre était aussi d'usage.

En 1751, un volume de clôture de la première centurie est publié. On y trouve une table des matières des cent premiers volumes des Mémoires, ainsi que des discours sur les différentes classes résumant le travail réalisé par l'Académie. Le sixième discours est consacré à l'Astronomie ; l'importance de l'observation des éclipses de Soleil y est soulignée :

« La connoissance des Longitudes sur Mer est d'une si grande importance que des Princes & des Etats ont promis des récompenses considérables à qui les trouveroit. Malgré la multitude des recherches qui en ont été faites, il est bon de rappeller ici le véritable état de la question, assez délicate pour être sujette à méprise.

On veut savoir à chaque moment sur quel point du Globe est un vaisseau qui navige. Ce point ne se peut déterminer que par l'intersection du Parallèle & du Méridien où il se trouve. Il faut donc connoître quel est ce Parallèle & quel est ce Méridien, c'est-à-dire la Latitude & la Longitude du lieu où l'on est. Les Poles de l'Equateur sont des Points fixes & visibles, ou déterminables. L'Equateur l'est également, ainsi l'on a des termes constans d'où l'on compte les Latitudes. On détermine celle où l'on est par les hauteurs du Soleil ou de quelqu'autre Astre dont la distance à l'Equateur ou au Pole est connue. Cette observation facile peut se répéter à tout instant. Il n'en est pas ainsi des Longitudes. Nul Méridien n'est déterminé comme l'Equateur : nul point fixe d'où l'on puisse partir, pour compter les distances où en sont tous les autres. Il en font donc prendre un arbitrairement. Les François font passer leur premier Méridien par l'Isle de Fer. La longitude d'un lieu est la distance de son Méridien à ce Méridien arbitraire connu. C'est cette distance qu'on cherche sur Terre & sur Mer.

Pour avoir la différence de deux Méridiens, il faut dans le Ciel un spectacle commun à deux Observateurs placés sous les deux Méridiens, pour que de la différence des heures où ils auront vû ce phénomène, ils puissent conclure la distance des lieux ou Méridiens sous lesquels ils sont. Les Eclipses Lunaires ont été longtems la seule méthode que l'on y employât, comme la plus naturelle & la plus aisée. Mr. Cassini le pere a été le premier qui ait fait usage des Eclipses de Soleil, que l'on n'avoit jamais soupçonnées de quelque utilité pour les Longitudes. Sa méthode est fort ingénieuse.

Il conçoit l'orbe de la Lune comme une surface sphérique qui enveloppe la Terre. Une projection de l'hémisphère de la Terre éclairé par le soleil, faite dans cet orbe, est une espèce de tableau où vient se peindre tout ce qui se passe dans une Eclipse de Soleil. Là, une phase quelconque de l'Eclipse, son commencement, si l'on veut, vû à Rome à une certaine heure, me donne le point où était alors réellement la Lune sur son orbite ou dans cette projection. D'ailleurs je sai quelle heure il étoit à Paris lorsque la Lune était à ce même point, & par conséquent j'ai pour un même moment l'heure de Rome et de Paris, c'est-à-dire, la distance du Méridien de Rome à celui de Paris, ou la différence de leur Longitude. Si je sai quelle heure il étoit quand l'Eclipse a commencé pour l'Observateur placé sous le premier Méridien, j'aurai de même la distance du lieu où je suis à ce premier Méridien. »

L'éclipse de 1699 a fait l'objet de plusieurs comptes-rendus dans les Mémoires de l'Académie.

Réflexions sur l'éclipse du 23 septembre 1699, par Monsieur Cassini, qui ont été omises dans leur place, Mémoires de 1699, page 353.

Cassini explique qu'au cours de l'éclipse, la Lune s'éloigne de la terre (à raison d'une seconde de diamètre apparent par heure), et que si elle paraît plus grande de quelques secondes au début elle paraît plus petite que le Soleil à la fin de l'éclipse. Il donne une méthode pour calculer la trace de l'éclipse sur le globe terrestre et l'applique à l'éclipse observée ; on trouvera dans la Fig. 2 une comparaison de la carte qu'il a dessinée et de celle fournie par le logiciel Skymap. On voit que la ligne de 12 doigts (éclipse totale) passe bien par le Groenland, l'Écosse, la Prusse, la mer Noire et le nord de l'Inde. La ligne des 6 doigts (50%) est assez précise aussi, malgré l'aspect un peu inhabituel du planisphère dû au mode de projection utilisé. On notera le trajet fantaisiste du fleuve Niger, et l'apparition d'un fleuve hypothétique traversant le Sahara !

Comparaison de diverses observations de l'éclipse du soleil du 23 septembre 1699 faites en diverses villes d'Europe, Mémoires de 1701, par Monsieur Cassini, page 103.

Compraison avec une simulation:

Observations faites à Paris, Chatenay, Marseille, Avignon, Arles, La Rochelle, Gènes, Lyon, Madrid, Modène, Strasbourg, Bologne, Parme, Dantzig, Nuremberg, Kiel, Gripswald et Stralsund en Poméranie. Cassini en déduit des différences de longitude extrêmement utiles pour les géographes.

Il applique ensuite sa méthode à des observations plus anciennes :

Différences des longitudes de plusieurs villes de la France tirées des observations de l'éclipse du soleil du 12 juillet 1684, page 112.

Il déduit des observations de l'éclipse des différences de longitude, et notamment celle de Roses (Rosas en Catalogne) qui est surprenante, car le méridien n'avait pas encore été prolongé jusque là :

« Cette dernière observation qui montre Roses plus orientale que Paris d'un degré, fait voir que la Méridienne de Paris ne va pas à Perpignan comme par les cartes de la France, mais qu'elle passe par les montagnes occidentales du Roussillon. »

Cette observation a été confirmée un peu plus tard par le prolongement de la méridienne en 1701.

L'éclipse du 12 mai 1706

Observation de l'éclipse de soleil faite à Marly le 12 mai 1706 en présence du Roi, de Monseigneur et de Monseigneur le Duc de Bourgogne, Mémoires de 1706, page 208.

Cette observation se fit à Marly en présence de Louis XIV et des Princes. La plus grande phase approcha 11 doigts (92%).

« Jamais Éclipse n'a eu d'Observateurs plus illustres que celle du Soleil qui est arrivée le 12 de Mai de cette année 1706 ».

L'éclipse fut totale dans le sud de la France où on vit Saturne, Vénus et Mercure ; voici (Fig. 3) la simulation pour Marseille :.

et un extrait du texte original :

« La plus grande phase de cette Eclipse, tant à Marli qu'à l'Observatoire Royal, approcha de 11 doits, à un sixiême près, comme on peut voir dans le détail des observations.

Nous avons depuis eu des relations de cette Eclipse observée en plusieurs Villes du Languedoc, de Provence & de Suisse, & particulièrement, à Narbonne, à Montpellier, à Arles, à Tarascon, à Marseille, à Avignon, à Genève & à Zuric, où cette Eclipse a été totale avec une durée de quelques minutes d'heure.

En toutes ces Villes l'air s'obscurcit de sorte que l'on fut obligé d'allumer les chandelles pour lire & pour travailler, & de quitter le travail à la campagne.

Dans cette obscurité on vit au Ciel proche du Soleil éclipsé Saturne, Venus et Mercure. A Arles où l'Eclipse totale a duré un peu plus que dans ces autres Villes, on a vû plus loin du Soleil un grand nombre d'autres étoiles comme en pleine nuit.

Le peuple qui en ce jour-là étoit en grand nombre dans les ruës fit des exclamations, & donna des marques d'une grande épouvante.

Les animaux mêmes sentirent cette éclipse. Dans les Villes les oiseaux nocturnes étant sortis de leurs trous, voltigeoient dans l'air en grand nombre ; les autres oiseaux s'étant retirez, comme ils ont coûtume de le faire pendant la nuit. A la campagne ils montroient avoir de la peine à voler ; & étant chassez avec des pierres, ils voloient bas, comme quand ils sont poursuivis par des oiseaux de proye.

Dans toutes ces Villes, au temps de l'Eclipse totale, on a vû autour de la Lune, qui éclipsoit le Soleil, une couronne d'une lumiere pâle.

A Narbonne M. l'Abbé le Pech l'a observée en forme d'un fil lumineux, distinguée en deux anneaux concentriques, dont la lueur étoit néanmoins bien pâle.

A Montpellier Mrs de Plantade, Bon & Clapiés virent cette lumiere très-blanche, qui formoit autour du disque de la Lune une espece de couronne de la largeur d'un doit Ecliptique. Dans ces bornes la lumiere conservoit une égale vivacité, qui se changeant ensuite en une foible lueur formoit autour de la Lune une aire circulaire d'environ huit degrez de diamètre, & se perdoit insensiblement dans l'obscurité.

A Marseille le P. Laval & M. Chazelles ont observé la lumiere qui environnoit immédiatement la Lune de la largeur d'un doit Ecliptique comme à Montpellier.

A Tarascon M. le Comte Marsigli vit cette lumiere Comme une couronne de rayons pressez ensemble. Il vit aussi dans la partie occidentale du Ciel des nuages d'une couleur extraordinaire.

Ce n'est pas la seule fois qu'on a observé un semblable Phenomene dans les Eclipses totales du Soleil. »

On voit ici une des premières mentions de la couronne solaire, que Cassini expliquera plus tard.

L'éclipse du 22 mai 1724

De l'éclipse totale du Soleil, faite à Trianon le 22 Mai 1724, en presence du Roi (Memoires 1724, par M. Cassini, page 262).

L'éclipse totale fut observée en fin de journée à Paris ; au Trianon, l'observation eut lieu en présence du Roi (Louis XV encore fort jeune). Cassini rapporte :

« Le Roi qui a déjà honoré de sa présence plusieurs Observations d'Eclipses qui ont été faites jusqu'à présent, nous ayant donné ordre de préparer au Château de Trianon tout ce qui étoit nécessaire pour y faire cette Observation avec exactitude, nous y fîmes porter une Pendule à secondes avec un Quart de cercle, une machine Parallactique & deux Lunettes, dont l'une étoit garnie d'un Micrometre, & l'autre renvoyoit l'image du Soleil sur une planchette divisée en doigts & demi-doigts par douze cercles concentriques, dont l'extérieur occupoit exactement l'image du Soleil. Sa Majesté avoit aussi fait transporter de son cabinet un Thermometre pour observer les variations qui pourroient arriver pendant l'Eclipse, tant dans les degrés du chaud et du froid que dans la pesanteur de l'air.

Texte de Cassini et simulation:

La simulation du trajet de l'éclipse:

Sa Majesté se rendit à Trianon quelque temps avant l'heure de l'Eclipse, dont le commencement fut observé à 5h 54' 30".[...] On continua ensuite de voir le croissant du Soleil diminuer de longueur à mesure qu'il paraissoit se retrecir, sans qu'on y découvrît

aucune interruption, & on n' apperçût à la fin un point lumineux, semblable à une Etoile fixe qui disparut entierement à 6h 48' 4" que le Soleil fut entierement éclipsé.[...]

Les Oiseaux cesserent leur ramage, & disparurent quelques momens avant l'Eclipse totale, & le Roi vit très-distinctement Mercure, qui étoit à peu près au milieu entre le Soleil & Venus qui se trouvoient à peu près dans la même direction. On observa aussi diverses Etoiles fixes, telles que la Chevre, & on en auroit apperçû un plus grand nombre, si le Ciel n'avoit pas été autant chargé de vapeurs & de nuages qu'il l'étoit.

On voyoit autour du Soleil une espece de couronne de lumière un peu allongée vers l'Occident, dont on ne pût pas déterminer les limites, à cause d'une brume épaisse dans laquelle se trouvoit alors le Soleil & la Lune.

On fut aussi très-attentif à considerer si on ne voyoit point de rayons lumineux sur la surface de la Lune, de même qu'on en avoit remarqué dans celle de 1715 observée en Angleterre, mais on n'en apperçut aucun.

La même obscurité dura pendant 2 minutes 16 secondes, après lesquelles le Soleil commença à reparoître à 6h 50' 20", comme un éclair, qui dissipa sur le champ les tenebres dans lesquelles on étoit plongé.[...]

Le Soleil parut ensuite jusqu'à son coucher au travers de nuages rares qui ne permirent point d'observer les phases de l'Eclipse après l'Emersion, & quoi-qu'il fut près de l'horison, les Oiseaux reparurent, & on entendit leur ramage comme auparavant. »