Lalongitude d'un point sur Terre (ou sur une autresphère) est unecoordonnée géographique représentée par une valeur angulaire, expression du positionnementest-ouest du point. Une longitude se mesure par rapport à une référence arbitraire qui, sur Terre, est généralement leméridien de Greenwich. Les points de même longitude appartiennent à un demi-cercle épousant lacourbure terrestre, coupant l'équateur àangle droit et reliant lepôle Nord aupôle Sud. Ce demi-cercle est appelé « méridien ». À la différence deslatitudes (positionsnord-sud), qui bénéficient de l'équateur et des pôles comme références naturelles, il n’existe pas de telle référence pour les longitudes. Une longitude, généralement notéeλ, est donc une mesureangulaire sur 360° par rapport à un méridien de référence, avec une étendue de −180°, vers l'ouest, à +180°, vers l'est[1],[2]. Par convention, le méridien de référence, qui correspond aux points de longitude 0°, est le méridien de Greenwich.
Lesastronomesbritanniques choisirent comme méridien d'origine une lignenord-sud passant par l'observatoire royal de Greenwich près deLondres auRoyaume-Uni. Ce méridien est désormais utilisé comme méridien de référence pour le calcul desfuseaux horaires à la suite de laconférence internationale sur l’uniformisation des longitudes et de l’heure à Washington en 1884, où furent décidés à la fois le méridien Zéro et les 24 fuseaux horaires. Son équivalent français, leméridien de Paris donnait l'heure de Paris (heure légale française depuis 1891[3] qui avançait de9 minutes et21 secondes par rapport à l'heure de Greenwich et ne s'harmonisait pas au système des fuseaux horaires) et fut alors abandonné en contrepartie notamment d'une adoption du système métrique par les Anglais[4]. Il fut jugé également inférieur à celui de Greenwich. En effet, l'observatoire de Greenwich, proche de laTamise, était spécialisé dans le contrôle desmontres de marine alors que le transport de ces montres par diligence entre l'Observatoire de Paris et les ports les déréglait quelque peu. Enfin, la majorité des marins du monde utilisaient commeéphémérideThe Nautical Almanac se basant sur le méridien de Greenwich[5].
La mesure de la longitude est fondamentale pour lanavigation, elle donne la position est-ouest du navire et permet de le situer sur les cartes. La recherche de la meilleure technique pour son calcul fut donc l'une des plus acharnées et importantes duXVIIIe siècle.
Devant le nombre d'accidents maritimes dus à l'absence de méthode suffisamment précise pour déterminer la position est-ouest des navires, leparlement britannique, sous la pression des commerçants et armateurs, vota une loi. Dans cette loi diteLongitude Act de 1714, la Grande-Bretagne offrait un prix de 20 000livres sterling (plusieurs millions d'euros d'aujourd'hui) à toute personne capable de concevoir un moyen de déterminer la longitude de façon pratique, fiable, en toute circonstance à bord d'un bâtiment en mer.
Lesastronomes britanniques pensaient que la solution se trouvait dans l'observation et la connaissance de la mécanique céleste, celle-ci étant d'une grande précision. Ils cherchèrent longuement, en se basant sur l'observation de différents astres, des planètes et de leurs satellites, et dressèrent des tables de prévision de position de ces objets célestes. Mais ces méthodes réclament des conditions difficiles à réunir sur les bâtiments en haute mer. Entre les mouvements imprévisibles des bateaux, les conditions atmosphériques idéales rares et une complexité des différentes mesures et calculs, aucune ne satisfaisait donc aux conditions édictées par lacommission du Longitude act chargée d'examiner les différents projets et réalisations en compétition pour gagner les 20 000 £ .
La plus simple consiste à déterminer la différence entre l'heure (solaire) locale et l'heure (solaire) d'un méridien de référence. Mais pour exécuter ce calcul, il faut connaître l'heure précise au méridien de référence et l'heure locale exacte.
Les problèmes étaient de deux ordres :
technologique : à cette époque et aujourd'hui encore, on appellechronomètre toutehorloge assez précise. Or aucun chronomètre n'était capable de fonctionner correctement en mer sur une longue durée ;
physique : Les horloges à balancier ont une période qui dépend deg (valeur de l'accélération de lapesanteur), or celle-ci n'est pas constante à la surface du globe et, pire, elle est variable en mer où la houle provoque des décélérations et accélérations parasites ; de plus le ressort à spirale utilisé pour les chronomètres de poche a une période dépendante de la température.
Le défi était donc de réussir à fabriquer une horloge suffisamment précise, dont la période serait indépendante du lieu géographique et pourrait supporter les aléas d'un voyage sur toutes les mers du globe.
Celle-ci fut réalisée et même plusieurs fois améliorée, parJohn Harrison,horlogerautodidacte en1734. Il mit en application des travaux deChristian Huygens et deRobert Hooke sur leressort à spirale et construisit un nouveau type de mécanisme. Il utilisa des alliages delaiton et d'acier afin de contrôler les dilatations. Songarde temps de marine H41755 avait une précision de ±4,5secondes sur10 jours. Le prix promis par la loi finit par lui être remis après bien des péripéties en1773. Cependant, le système de positionnement astronomique prôné parNevil Maskelyne, son concurrent, continua à être le plus utilisé, essentiellement pour des raisons de coût.
Cette méthode de calcul de lalongitude est toujours d'actualité, en cas d'absence ou de défaillance dessystèmes de positionnement électroniques. Les garde-temps (horloges) actuels sont parfaitement fiables.
Mais c'est surtout la radio auXXe siècle qui permit de connaître avec précision l'heure GMT (Greenwich mean time) en tout lieu du globe et donc de calculer la longitude du navire.
Depuis 1995, le systèmeGPS, associant plusieurssatellites à unrécepteurcalculateur portatif, permet à tout navigateur de connaître instantanément sa vitesse de déplacement et sa position : longitude, latitude et altitude.
