Les premières horloges marines de John Harrison : étude de la dérive temporelle en mer de leurs résonateurs
The first Marine Clocks of John Harrison : a mechanical study of their drift at sea
Résumé
Determining longitude at sea was a major problem until the 18th century. One solution was to develop reliable marine clocks, insensitive to the ship motion, allowing its position to be estimated by comparison between local time and time at a reference meridian. In 1735 John Harrison, an English clockmaker, was the first able to develop an accurate marine clock known as H1: a fascinating clock that marked its time. The purpose of this article is to study the swing of its resonator in the ship's non-Galilean reference frame. We show that it is described by the differential equation of a parametric oscillator. The approximate resolution of this equation by a perturbation method makes it possible to predict the sensitivity of the resonator to the motion of the ship and the resulting errors in the measurement of longitude.
La mesure précise de la longitude d’un navire fut un problème majeur pour la navigation jusqu’au XVIIIe. Une solution passait par le développement d’horloges marines fiables, insensibles aux mouvements du navire, permettant d’estimer sa position par comparaison entre le temps local et le temps au méridien d’origine. Il revint à John Harrison, horloger anglais de génie, de mettre au point en 1735 la première horloge marine de précision connue sous le nom de H1 : une œuvre d’art mécanique fascinante qui marqua son temps. L’objet de cet article est d’étudier le mouvement de son résonateur dans le référentiel non galiléen du navire. On montre qu’il est décrit par l’équation différentielle d’un oscillateur paramétrique. La résolution approchée de cette équation par une méthode de perturbation permet de prédire la sensibilité du résonateur aux mouvements du navire et les erreurs qui en résultaient sur la mesure de la longitude.
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