Image : Montre marine H4 (1759) de John Harrison (1693-1776), une sorte de très grande montre de poche. (© National Maritime Museum, Greenwich).
John Harrison était un menuisier, autodidacte en horlogerie. Afin de résoudre le problème de la longitude, Harrison visait à concevoir une horloge portable qui gardait l'heure avec un décalage de moins de trois secondes par jour. Au milieu des années 1720, il conçoit une série d'horloges à boitier long qui atteignaient une précision d'une seconde par mois.
La montre H4 de John Harrison était relativement petite par rapport aux horloges marines précédentes. Elle mesurait environ 13 centimètres de diamètre et avait une épaisseur d'environ 7 centimètres.
La nécessité de déterminer la position d'un navire en mer remonte à l'époque des grandes découvertes (15 et 16e siècle), où les marins devaient savoir avec précision où ils se trouvaient par rapport à leur destination.
À cette époque, la détermination de la latitude (position nord-sud) était relativement simple.
En mesurant la hauteur angulaire des étoiles (la nuit) ou du soleil (le jour) par rapport à l'horizon, les marins pouvaient connaitre leur latitude en utilisant un sextant et des tables astronomiques.
Le jour, ils comparaient l'angle de la position du soleil à midi avec la hauteur maximale théorique du soleil donnée par les tables astronomiques.
La nuit, ils mesuraient la hauteur d'étoiles ou d'astres. En comparant les déclinaisons des astres et les heures de leur élévation maximale avec des tables astronomiques, ils estimaient leur latitude.
Par contre, la longitude (position est-ouest) était beaucoup plus difficile à déterminer, car elle nécessitait de connaitre avec précision l'heure locale du navire et de la comparer à une heure de référence connue, généralement celle du port de départ.
Pour mesurer le temps local à bord du navire, les marins effectuaient des observations astronomiques. Ils mesuraient les hauteurs angulaires des astres et les comparaient avec les tables astronomiques. Ils obtenaient ainsi l'heure locale.
Avant le départ, les marins avaient synchronisé leur montre marine avec une horloge de référence à terre. Mais l'heure de la montre marine était sujette à des erreurs et des imprécisions, car il n'existait pas d'horloges marines qui pouvaient maintenir une précision constante sur de longues périodes de temps. De plus, les horloges marines avaient des écarts de mesure considérables en raison des mouvements et des secousses en mer. Les conditions maritimes, telles que les vagues, les variations de température et les changements de pression, affectaient la précision de ces horloges. Les mouvements du navire perturbaient énormément le fonctionnement régulier des mécanismes internes, entrainant des fluctuations dans la mesure du temps. Les horloges mécaniques traditionnelles pouvaient perdre plusieurs dizaines de minutes voire plus d'une heure par jour.
C'est là que la montre H4 de John Harrison a joué un rôle révolutionnaire. Elle était équipée d'un gyrostat qui réduisait les secousses, gardant ainsi une précision constante malgré les conditions en mer. Le gyrostat de la montre H4 permettait de maintenir une oscillation régulière et constante.
Le développement de la montre H4 avec son échappement à détente qui permet une libération régulière de l'énergie du ressort, et son gyrostat a permis de surmonter ces difficultés et d'obtenir une horloge marine beaucoup plus précise et stable. Elle a minimiser la désynchronisation de l'heure de référence à quelques secondes par jour.
Avant de commencer leur voyage, les marins synchronisaient la montre H4 avec une horloge de référence à terre. Ensuite, à chaque observation astronomique, ils notaient soigneusement l'heure indiquée par la montre. Cela permettait de connaitre l'écart de temps entre la montre H4 de référence et l'heure locale observée.
Ces horloges marines ont joué un rôle crucial dans la résolution du problème de la longitude en mer et ont ouvert la voie à une navigation sur les océans moins chaotique, plus sure et plus précise.
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