La Carte du ciel


Photographier le ciel

L'une des plus grandes entreprises associant la photographie aux études astronomiques est lancée, à la fin du 19ème siècle par le directeur de l'Observatoire de Paris, Ernest Mouchez. Il scrute avec attention les développements technologiques de la photographie : il étudie les travaux de Fizeau, Foucault et Warren de La Rue. Il remarque également que David Gill, directeur de l'Observatoire du Cap de Bonne-Espérance a obtenu des photographies de comètes et d'étoiles. Mouchez n'ignore rien non plus des préoccupations de Jules Janssen, le fondateur de l'Observatoire de Meudon, qui, à la fin des années 1870, s'est occupé plus spécialement de la photographie du Soleil.

Le directeur de l'Observatoire de Paris constate donc que la technique émerge peu à peu dans le champ de la science astronomique. Il souhaite l'intégrer le plus rapidement aux pratiques développées au sein de l'observatoire. C'est ainsi que dès 1879, l'astronome Charles Wolf et son assistant Guénaire installent à l'Observatoire de Paris un premier laboratoire photographique.


L'astrographe, instrument clé

Pour optimiser son fonctionnement, Mouchez s'appuie sur l'expérience des opticiens nancéens Paul et Prosper Henry, appelés à l'observatoire de Paris en 1865. Les frères Henry fabriquent dans un premier temps un objectif de 16 cm, puis en 1885, ils élaborent la partie optique d'un grand appareil photographique spécial de 0,m33 d'ouverture. Le constructeur Paul Gautier est quant à lui chargé de la partie mécanique. Mouchez s'empare de l'instrument et l'associe immédiatement à un programme précis : « faire (…) en quelques années et à l'aide du concours d'une dizaine d'observatoires, convenablement répartis sur la surface du globe, la carte complète de la voûte céleste, comprenant non seulement les 5000 à 6000 astres visibles à l'œil nu, mais aussi les millions d'étoiles, jusqu'aux plus faibles, visibles seulement avec les plus puissants instruments ». (Ernest Mouchez, La photographie astronomique à l'Observatoire de Paris et la Carte du ciel, Paris : Gauthier-Villars, 1887, pp. 5-6).


Les débuts de la Carte du ciel

Il est très difficile de savoir comment Mouchez est venu, à partir de la prouesse technique des frères Henry, à concevoir une entreprise de cartographie céleste. Il est possible que l'émulation avec l'observatoire du Cap de Bonne Espérance ait été décisive. Avant que le deuxième équatorial de Paul et Prosper Henry soit construit, le directeur de l'établissement astronomique sud-africain, David Gill, le directeur de l'Observatoire du Cap, confie à Mouchez qu'il a l'idée de faire une série de clichés photographiques du ciel austral.

Mouchez, de son côté, décide de forger un programme scientifique pour répondre aux questions qu'il juge centrales dans l'astronomie de la fin du 19ème siècle. Mouchez imagine la Carte du ciel comme une entreprise testamentaire, illustrant les exigences de perfection de l'astronomie qu'il pratique. Le directeur de l'observatoire de Paris souligne à juste titre que la photographie a surtout été utilisée pour reproduire « l'aspect des astres » et très peu pour « la détermination de leur position ». La « géographie du Ciel » que propose Mouchez implique, selon lui, « une transformation complète » des pratiques astronomiques et l'ouverture d'« une nouvelle ère pour cette science ».


Principes de la Carte du ciel

L'astronome quitte le foyer de l'instrument et se contente d'examiner les clichés à l'aide d'un microscope qui met à sa portée la précision photographique. Les frères Paul et Prosper Henry ont donc conçu un appareil de mesure appelé Macro-Micromètre. Il se compose d'un chariot glissant sur deux rails horizontaux. Ce système mobile porte un plateau circulaire sur lequel peuvent être fixées les épreuves dont on veut effectuer les mesures. Ce plateau est destiné à la mesure de l'angle de position des étoiles photographiées. Un microscope, placé au-dessus, peut être déplacé horizontalement dans une direction perpendiculaire au mouvement du chariot.


Les nouvelles pratiques de la Carte du ciel

Il est très important de noter que l'astronome n'observe donc plus directement, dans la coupole. L'examen du ciel est déplacé et différé. Mouchez souligne que l'équatorial photographique permet « de transporter (…) l'image de la voûte céleste dans le cabinet de travail ». Les clichés reproduits se démultiplient à l'infini et circulent entre les observateurs, sans qu'ils aient eu à manipuler l'équatorial photographique.

Mouchez insiste sur l'inflexion profonde qu'engendre la photographie dans la pratique astronomique :« Il ne sera plus nécessaire de disposer de grands et coûteux instruments, ni de se fatiguer à passer des nuits à les manœuvrer ; il ne sera plus nécessaire de se transporter (…) : toutes ces opérations se trouveront transformées en une étude au microscope, faite à loisir, commode, facile, sans frais aucun (…) ». (Ernest Mouchez, La photographie astronomique à l'Observatoire de Paris et la Carte du ciel, Paris : Gauthier-Villars, 1887, p. 48).

Précision et mécanisation président donc au projet imaginé par l'amiral Mouchez. Délaissant l'observation directe, l'astronome se concentre sur la mesure et le calcul, aidé par la technique.

L'entreprise se veut ambitieuse. Inventaire gigantesque, la Carte du ciel doit, selon son géniteur, permettre de donner en quelques années (dix ou vingt ans au maximum, écrit-il en 1887), les positions précises de plus de deux millions d'étoiles.


Un projet international

Une telle entreprise permet de prendre position dans une compétition scientifique internationale désormais très âpre. Ernest Mouchez, devant l'Académie en 1887, s'alarme des diverses ambitions étrangères qui pourraient saisir la photographie comme instrument d'une possible domination savante. Plusieurs tentatives d'inventaire céleste, à l'aide de la photographie, sont à l'œuvre, notamment aux Etats-Unis, sous la conduite d'Edward Pickering de l'observatoire d'Harvard. L'argument d'une concurrence internationale accrue mobilise les autorités politiques françaises.

Ernest Mouchez entreprend donc de rassembler les astronomes susceptibles de participer à son projet. Il contacte en juin 1885 d'abord la Société Royale astronomique de Londres, puis les directeurs des observatoires d'Harvard, Londres, Rio de Janeiro et Poulkovo, pour leur exposer l'entreprise de la Carte du ciel. L'accueil est plutôt favorable. Déjà impliqué, David Gill au Cap, propose d'ajouter à la cartographie du ciel la construction d'un catalogue astrophotographique. Il demande également à Mouchez de coordonner une conférence internationale.


Une première conférence

Cette première grande réunion se tient à Paris en 1887 et rassemble cinquante-six membres dont trente-sept étrangers. Après une semaine d'intenses discussions, l'objectif est affiché : « constater l'état général du ciel à l'époque actuelle [et] d'obtenir des données qui permettront de déterminer les positions et les grandeurs de toutes les étoiles jusqu'à un ordre donné de grandeur (…) ». (Congrès astrophotographique international tenu à l'Observatoire de Paris pour le levé de la Carte du Ciel, Institut de France, Académie des Sciences, Paris : Gauthier-Villars, 1887, p. 7).

L'observatoire de Paris est désigné comme l'épicentre d'un réseau de dix-huit établissements répartis sur tout le globe. Il y a officiellement 18 observatoires de 12 nations différentes.

Observatoires Zone de déclinaison
Greenwich de + 90° à + 65°
Vatican de + 64° à + 55°
Catane de + 54° à + 47°
Helsinki de + 46° à + 40°
Potsdam (puis Uccle) de + 39° à + 32°
Oxford de + 31° à + 25°
Paris de + 24° à + 18°
Bordeaux de + 17° à + 11°
Toulouse de + 10° à + 5°
Alger de + 4° à - 2°
San Fernando de - 3° à - 9°
Mexico de - 10° à - 16°
Santiago (puis Hyderabad) de - 17° à - 23°
La Plata (puis Cordoba) de - 24° à - 31°
Rio de Janeiro (puis Perth et Edimbourg) de - 32° à - 40°
Cap de Bonne-Espérance de - 41° à - 51°
Sydney de - 52° à - 64°
Melbourne (puis Sydney) de - 65° à - 90°

L'inachèvement de la Carte du ciel

Concrètement, la Carte du ciel nécessite, pour chaque observatoire impliqué, une série de tâches distinctes.

Les deux dernières activités permettront l'arrivée de femmes, chargées de travaux de mesure et de statistique au sein des observatoires. C'est notamment le cas au sein des observatoires de Toulouse, Bordeaux et Paris. Ce dernier établissement emploie Dorothea Klumpke (1861-1942) qui est la première femme à soutenir une thèse d'astronomie (sur les anneaux de Saturne) en France.

La Carte du ciel reste un projet inachevé. La multiplication des travaux périphériques, l'importance prise par le catalogue au début du 20e siècle, la difficulté à traiter un grand nombre de données chiffrées vont contribuer à l'enlisement progressif du projet. Il sera officiellement interrompu par l'Union Astronomique Internationale en 1970.