La navigation astronomique en pratique

Préambule

Cet article se limite à la pratique d’un sextant et du logiciel Almicantarat pour déterminer sa position géographique. Il est préférable de lire l’article « Théorie » auparavant.

Le sextant

Le sextant est un instrument de précision qui sert à mesurer l’angle entre deux points visés. Pour notre usage, il sert à mesurer l’angle qui sépare un astre de l’horizon.

La mesure se fait en visant simultanément l’horizon et l’astre grâce à un jeu de miroirs : le petit miroir laisse voir l’horizon et réfléchit l’image provenant du grand miroir ; le grand miroir, solidaire de l’alidade, réfléchit l’image de l’astre. La mesure de l’angle est lue en degrés sur le limbe. Les minutes sont lues sur le tambour.

La visée se fait au travers d’une lunette de grossissement.

La visée

Observer le Soleil ou son reflet dans la mer est très dangereux et peut rendre aveugle. Il est donc impératif de se protéger la vue au travers des filtres fournis avec le sextant.

Pour viser un astre, placez l’alidade à zéro, tenez le sextant d’une main et observer l’horizon dans la lunette, en direction de l’astre à viser. De l’autre main, faites glisser l’alidade jusqu’à ce que l’astre apparaisse dans le petit miroir puis, à l’aide du tambour, posez-le sur l’horizon. S’il s’agit du Soleil ou de la Lune, posez la base du disque sur l’horizon.

S’il s’agit d’un point de crépuscule, les étoiles peuvent être vues dans la lunette avant d’être visibles à l’œil nu. Dans ce cas, afficher sur votre sextant la hauteur estimée de l’astre et visez l’horizon dans l’azimut estimé. L’astre devrait apparaître dans la lunette à proximité de l’horizon.

Le sextant doit être parfaitement vertical au moment de la mesure. Par conséquent, une technique de visée consiste à placer l’astre au-dessus de l’horizon s’il est à l’Ouest et en-dessous s’il est à l’Est, puis de balancer doucement le sextant à gauche et à droite. L’astre décrit alors un petit arc de cercle tout en descendant s’il est à l’Ouest ou en montant s’il est à l’Est. Notez l’heure (cliquez, dans Almicantarat, sur le bouton « Top ») quand la base du cercle décrit touche l’horizon.

Les corrections de hauteur

Les corrections suivantes doivent être apportées à l’angle lu sur le sextant : la collimation, la parallaxe et le demi-diamètre (pour le Soleil et la Lune), la dépression de l’horizon, la réfraction de l’atmosphère, l’excentricité et les erreurs de graduation.

La collimation doit être mesurée par l’opérateur (paragraphe suivant).

La réfraction, la parallaxe et le demi-diamètre sont corrigés par Almicantarat.

La dépression de l’horizon est due à la hauteur de l’œil de l’observateur au-dessus de l’eau. Cette hauteur doit être renseignée dans les préférences du logiciel. L’excentricité et les erreurs de graduation, qui dépendent de la hauteur lue, sont fournies par le fabricant du sextant.

La table d’excentricité du sextant doit être renseignée par l’opérateur.

Collimation – description

La collimation, appelée index error en anglais (le terme anglais collimation désigne une autre correction généralement négligeable), provient de l’erreur de parallélisme entre les deux miroirs quand l’alidade et le tambour sont à zéro. Elle est mesurée par l’observateur.

La collimation – mesure simple

Une méthode très simple consiste à viser l’horizon de jour ou une étoile de nuit, et à aligner les deux images, celle vue directement et celle réfléchie par les miroirs, en maintenant le sextant bien vertical. La collimation (index error) est l’angle lu. L’opposé doit être ajouté aux hauteurs mesurées.

Calcul de la position

Trois hauteurs ou plus permettent donc de tracer des cercles dont l’intersection est la position de l’observateur.

Trois hauteurs ou plus permettent donc de tracer des cercles dont l’intersection est la position de l’observateur.

Si les hauteurs sont mesurées à des heures différentes, il est nécessaire de connaître le déplacement (route et distance) effectué par l’observateur entre chaque mesure. Ainsi, mesurer la hauteur du Soleil à trois instants différents de la journée est suffisant pour calculer sa position géographique. Dans ce cas, le déplacement de l’observateur entre chaque mesure doit être pris en compte dans le calcul.

Précision des mesures

L’incertitude sur la position calculée dépend de l’incertitude de mesure de la hauteur, de l’incertitude de l’heure et de la précision des calculs d’éphémérides.

Un sextant de qualité offre une mesure de hauteur au dixième de minute près ce qui se traduit par une incertitude d’un dixième de mille nautique sur le calcul de la position, soit environ 200m.

Comme le point à la verticale de l’astre parcours environ 15° par heure, il parcourt un quart de minute d’arc par seconde de temps. Une incertitude d’une seconde sur l’heure de la mesure se traduit par une incertitude d’un quart de minute de longitude sur le calcul de la position, soit environ 500m pour un observateur situé à l’équateur et 350m pour un observateur au large des côtes françaises.

Enfin, les calculs d’éphémérides sont plus précis que 0.3 secondes d’arc. L’incertitude de calcul qui en découle est donc inférieure à 10m.

La qualité de la position géographique calculée dépend donc principalement de la rigueur et de l’habileté de l’observateur qui manipule le sextant.