Le cercle mural méridien de Fortin à l'Observatoire de Paris

• Date : 1822-1862
• Type : instrument astrométrique
• Format : diamètre du cercle = 1,85m, diamètre objectif = 4 pouces (0,11m), distance focale = 1,70m
• Instrument dans la base de données : IPVBDL0292

Contexte d’émergence

Quelques mois après la chute du Premier Empire, les membres du Bureau des longitudes souhaitent équiper l’Observatoire de Paris d’un nouvel instrument méridien pour remplacer les vieux quadrants, ou quarts de cercle, de Sisson et de Bird destinés à mesurer la position des astres. Jim Bennett a démontré que si les astronomes français, depuis le milieu du 18^e siècle, choisissaient d’acheter leurs instruments en Angleterre (Bennett 1992), l’Observatoire de Paris n’avait quant à lui pas bénéficié de ces innovations techniques. Selon Paolo Brenni (Brenni, 2016), en 1780 Jean-Dominique Cassini avait fait appel aux Anglais pour renouveler les instruments de l'Observatoire de Paris et les membres du Bureau vont poursuivre cet effort.

Après étude, le coût des instruments anglais, de nouveau disponibles après le blocus impérial, leur semble prohibitif. Le procès-verbal de la séance du 6 novembre 1816 mentionne toutefois qu’en plus de cette considération, « plusieurs autres de même force détermine [sic] le Bureau des longitudes à décider que l'instrument sera construit en France ». En effet, le 8 octobre 1816, Louis d’Artois, neveu du Roi, avait visité l’Observatoire et proposé au Bureau de financer l’instrument (Bigourdan Guillaume 1931, A97).

Le nouveau régime politique, la monarchie de Louis XVIII, encourage le développement de l’industrie nationale, tout particulièrement dans le domaine des instruments de précision, où le marché français est à nouveau très exposé à l’avance technique anglaise. Une présentation « des produits de l’industrie française » est en particulier organisée au Louvre en 1819, prélude de nombreuses autres et des expositions universelles (Demeulenaere, 2019 ; Brenni, 2016). Il est probable que dans ce mouvement, les membres du Bureau des longitudes souhaitent aider au développement d’un artiste bien connu de la communauté savante de la fin du 18^e et du début du 19^e, Jean Nicolas Fortin (09/08/1750 à Heilles -15/05/1831 à Mouchy-le-Châtel).

L’ascension de Fortin comme constructeur d’instruments a été réalisée sous l’Ancien Régime dans le sillage de Lavoisier dont il était un fournisseur et un collaborateur (Beretta, 2014). Fortin a fabriqué une série de balances de précision pour son mentor. Lorsque le titre fut créé en 1787, Fortin devint le premier Ingénieur breveté du roi. Il participe à l’élaboration physique des étalons du système métrique grâce en particulier à la qualité de ses machines à diviser et à sa balance de précision. Son atelier reste de dimension modeste et il est aidé de peu d’ouvriers. Cependant, il s’adjoint la collaboration de sa fille aînée Louise (Daumas 1953, 365‑68).

Construction (1816-1824)

En novembre 1816, une commission des membres du Bureau des longitudes composée de Laplace, Bouvard, Burckhardt, Arago, Mathieu et Prony est chargée de définir les caractéristiques de l’instrument dont le budget de construction ne doit pas dépasser 12 000f. Suite aux déconvenues de la construction du pied du grand télescope de l’Observatoire quelques années auparavant, il est demandé à l’artiste de rendre compte régulièrement de l’avancement de l’ouvrage. Le financement est couvert par une donation du duc d’Angoulême, Louis d’Artois. Dès la fin du mois de novembre, Fortin présente les premiers travaux. Au début de l’année 1817, Fortin obtient l’aide du Bureau pour installer les opérations de tournage dans un lieu plus spacieux, une chapelle contiguë à son atelier, dans l’ancienne abbaye de Sainte-Geneviève.

Le 12 mars 1817, les membres du Bureau choisissent à l’Observatoire de Paris l’emplacement où sera installé le mur de soutien de l’instrument. À la fin du mois d’août de cette même année, Fortin accueille les membres du Bureau dans son atelier pour leur présenter l’état d’avancement de l’instrument dont ils sont très satisfaits.

Au début de l’année 1818, l’architecte de l’Observatoire Antoine Laurent-Thomas Vaudoyer (1756-1846) définit avec les membres du Bureau la structure qui accueillera l’instrument : un mur percé d’un orifice dans lequel entrera l’axe de rotation du cercle et de sa lunette de visée. Le 29 avril 1818, les membres du Bureau décident que le cercle de l’instrument sera divisé dans le système sexagésimal, alors que la Révolution française avait imposé la division décimale pour la mesure des angles.

Le 10 juin 1818, Fortin annonce que le limbe gradué du cercle mural sera constitué d’une bande d’or blanchi par un mélange de 1/20 de palladium et que son épaisseur ne dépassera pas le millimètre. Ce métal a été difficilement collecté en « un assez grand nombre d’années » par Jean Robert Bréant selon un article très postérieur (L.J., 1846, « Le Palladium », La Revue indépendante, Année 6 série 2 vol.2, p. 238). Une lettre conservée au Science Museum (MS/1740) prouve qu’une commande de l’alliage avait été faite en Angleterre au milieu de l’année 1818 par l’entremise de Gay-Lussac.

Au début du mois de juin, le cercle est en position sur la machine à graver. À la mi-octobre, Fortin pense pouvoir livrer l’instrument en février 1819 mais le 25 novembre, les membres du Bureau apprennent que Thomas Brisbane, officier britannique gouverneur de l’état australien de la Nouvelle-Galles du Sud et astronome, doit apporter le métal destiné à porter la graduation du cercle.

Les erreurs de mesure dues à l’installation du cercle mural sur son support sont évaluées et discutées par les membres du Bureau lors de la séance du 16 décembre 1818.

Dans le courant de l’année 1819, François Arago confirme la commande d'un bloc d’alliage platine-or en Angleterre auprès de Wollaston qui seul en maîtrise la production depuis 1804. L’ingénieur Charles Dupin (1784-1873), en voyage d’étude pour préparer les travaux de l’arsenal de Dunkerque, est chargé de ramener en France la précieuse livraison selon le procès-verbal du 4 août 1819. À la fin de l’année 1819, on évoque à nouveau la gravure des divisions du cercle, puis de nouveau au milieu de l’année 1820 alors que les travaux préparatoires à l’installation à l’Observatoire sont en cours. En effet, un procès-verbal de septembre nous apprend que la méthode de graduation est toujours en discussion entre les membres et que Fortin souhaite un cercle concentrique au premier pour porter les sous-divisions.

La pression sur Fortin semble s’accroître. En octobre 1820, Prony rejoint la commission chargée de surveiller la construction de l’instrument. À la fin de l’année, alors que les membres du Bureau sont venus lui présenter comme chaque année leurs publications, le Roi s’inquiète de l’état d’avancement de l’instrument financé par son neveu. Dès lors, l’avancement est discuté très régulièrement aux réunions du Bureau : division puis gravure du cercle sont annoncées au début de l’année 1821. La gravure du cercle occupe une grande partie de l’année 1821 et sa réalisation est suivie de près et vérifiée par les membres du Bureau dont François Arago. Perturbé par les travaux de destruction du collège des Grassins, Fortin obtient leur arrêt par une intervention des membres du Bureau au mois de septembre.

Lors de la séance du 24 avril 1822, les membres du Bureau espèrent pouvoir observer le solstice d’été avec cet instrument et, effectivement, ils étudient l’organisation du transfert du cercle de l’atelier de Fortin à l’Observatoire au début du mois de mai. Le vendredi 24 mai 1822, le cercle mural traverse le jardin du Luxembourg pour rejoindre l’Observatoire où les membres du Bureau peuvent l’admirer lors de leur séance du 29 mai.

Le Journal des Débats du mardi 4 juin 1822 annonce : « On vient de placer à l'Observatoire le beau mural construit par M. Fortin, si connu par la perfection des instruments sortis de ses mains. C'est un cercle entier en cuivre; il présente sur son limbe extérieur, deux circonférences parallèles, divisées avec un soin extrême : l'une est en argent, et l’autre est un alliage d’or et de palladium. Ce magnifique instrument est dû à la munificence de S.A.R. le duc d'Angoulême qui avait mis les fonds nécessaires à la disposition du bureau des longitudes. » (Journal des Débats, 04/06/1822, p. 4).

Tout au long du processus de fabrication de cet instrument, les membres de la commission du Bureau des longitudes ont été sollicités pour résoudre des problèmes techniques : construction du mur support, gravure du cercle, alignement de l’axe optique de la lunette dans le plan du cercle, ...

Le coût final est le double de celui qui avait été prévu. Les différents budgets annuels dont rend compte le Bureau des longitudes au Ministre de l’Intérieur dont il relève en portent le témoignage (Archives Nationales F/4/2140). Fortin reçoit, à la demande du Duc d’Angoulême, la légion d’honneur en qualité de « auteur du cercle mural pour les observations astronomiques », selon les termes de son dossier (AN LH/1003/26), et une pension. Celle-ci n’a pas dû être suffisante car dans les mois qui suivent Fortin fait état de lourdes difficultés financières occasionnées par les avances consenties sur les matériaux du cercle mural. Le Bureau doit lui venir en aide pendant l’été.

Les rapporteurs du jury de l’Exposition déclarent au sujet de cet instrument : « Fortin eut ainsi le bonheur de terminer sa carrière par un magnifique instrument (...) » [cité par Daumas, 1953, p. 367]

Cette réalisation est aussi mise en avant par François Arago pour justifier de la nomination de Fortin comme membre adjoint au Bureau des longitudes en 1829 : « Monseigneur, j’ai l’honneur d’annoncer à votre Excellence que le Bureau des longitudes a procédé dans la séance d’aujourd’hui à la nomination de son troisième artiste-adjoint – et que Mr Fortin, à l’habileté duquel l’observatoire est redevable de son grand cercle mural, a réuni l’unanimité des suffrages. Le Bureau prie votre Excellence de bien vouloir soumettre cette nomination à l’approbation du Roi. (...) » [Lettre de François Arago, Paris le 4 février 1829, AN F17-13570]

Le cercle mural est unique dans la production de Fortin même si celui-ci avait réalisé auparavant quelques cercles répétiteurs, type Borda, vendus en France et à l’étranger, en particulier dans la partie de l’Italie occupée par les armées républicaines, puis impériales, françaises.

Description

Description complète par Bigourdan (Bigourdan Guillaume 1931, A101‑3). Cette description a été copiée, sans attribution, sur celle faite en 1824 par Jean-Alfred Gautier, directeur de l’observatoire de Genève après une visite de l’Observatoire de Paris alors que le cercle mural venait d’être installé (Gauthier J.-A., 1824, « Astronomie. Coup-d’oeil sur l’état actuel de l’astronomie pratique en France et en Angleterre. Septième article relatif à l’Observatoire Royal de Paris. », Bibliothèque universelle des sciences, belles-lettres, et arts, tome 27, p. 274-276).

La lunette est de Noël-Jean Lerebours (1762-1842) : elle possède un objectif de 4 pouces 1/3 (soit 0,11m).

Limbe porte deux divisions : une bande en argent divisée de 15’ en 15’ et une bande en alliage platine-or divisée de 5’ en 5’.

Six microscopes, micromètre

Ensemble technique évoqué dans les procès-verbaux : lunette, microscopes et porte microscope, mur, mire, micromètre, lampe d’Argand, appareil pour observer par réflexion, baromètre, chariot, échelle, toit de l’abri

Désignations

« Cercle », « mural », « cercle mural », « nouveau cercle », sont quelques-unes des dénominations que l’on rencontre dans les mentions de cet instrument dans les procès-verbaux des séances du Bureau des longitudes. L’appellation « cercle entier » ou « grand cercle » est aussi mobilisée, probablement pour différencier l’instrument des quarts de cercles muraux anglais de l’Observatoire qu’il vient remplacer dans les observations. À partir de 1822 et de son installation à l’Observatoire, les membres du Bureau des longitudes le désignent parfois comme le « superbe ouvrage de M. Fortin » ou le « grand cercle mural de M. Fortin », exprimant ainsi leur satisfaction devant le travail de l’artiste. À partir de 1843, l’instrument est le plus souvent désigné par le « cercle de Fortin ». Il s’agit alors de le différencier d’un nouvel instrument installé, le cercle mural de Gambey qui est très légèrement supérieur en taille et lui fait face dans le cabinet d’observation.

Usage scientifique de 1822 à 1860

12 registres d’observations sont conservés à la Bibliothèque de l’Observatoire F 7/1-12 (1822-1828, 1835-1860) ainsi que 2 registres d’observations polaires réalisées entre 1865 et 1869 F 7bis/1-2

Victor Mauvais (1809-1854) est un des principaux observateurs avec cet instrument. Il en détermine la collimation et l’erreur de division du cercle.

Les dernières observations publiées en 1869 portent sur 1854 : « Observations faites au cercle mural de Fortin en 1854 », Annales de l'Observatoire de Paris. Observations, vol. 11, p. 175-184.

Entretien, réparation

Le 11 juillet 1823, le cercle est démonté par Fortin aidé de quelques-uns de ses ouvriers. L’axe de rotation de l’instrument qui était engagé dans son support métallique encastré et scellé dans un mur de pierres de taille de près d’un mètre d’épaisseur est inspecté. Aucun trace d’usure n’est observée (Bureau des longitudes, « Observations des distances au pole nord faites au cercle mural. », Observations astronomiques faites à l’observatoire royal de Paris, Tome 2, Paris, Bachelier, 1838, p54).

Henri Gambey (1787-1847) intervient régulièrement sur l’instrument pour remplacer les fils d’araignée du micromètre ou des microscopes.

Désinstallation, conservation

Démonté en 1862, le cercle mural de Fortin laisse la place au grand méridien de Secrétan-Eichens.

Il est conservé au sol à l’Observatoire de Paris et le projet de lui trouver un nouvel emplacement et de l’adapter à la spectroscopie solaire figure dans la proposition d’agrandissement portée par le directeur Ernest Mouchez en 1879 (Mouchez Ernest, 1880, « Observatoire de Paris. Rapport annuel sur l'état de l'Observatoire pendant l'année 1879, adressé au Conseil, conformément à l'article 6 du décret du 21 février 1878, par M. le contre-amiral Mouchez, directeur de l'Observatoire », Bulletin administratif de l'instruction publique, p. 561). L’instrument est intégré à l’ « Inventaire général et sommaire des manuscrits de la Bibliothèque de l'Observatoire de Paris établi par M. Guillaume Bigourdan en 1895 ». Le numéro d’inventaire n°332 lui est attribué.

Il semble ensuite avoir été oublié et ce n’est qu’entre 1971 et 1976 qu’il est retrouvé et identifié par Raymond Michard. Il est aujourd’hui conservé dans les réserves de la Bibliothèque de l’Observatoire de Paris (Inv.332).

Bibliographie

Beretta Marco, 2014, « Between the Workshop and the Laboratory: Lavoisier’s Network of Instrument Makers », Osiris, vol. 29, p. 197-214.

Brenni Paolo, «La production française d’instruments de la physique au XIX^e siècle. Evolution, constructeurs, fabrication, commerce.», in Francis Gires (dir.), Encyclopédie des instruments de l’enseignement de la physique du XVIII^e au milieu du XX^e siècle, ASEISTE, 2016, p. 148-49.

Bureau des longitudes, « Observations des distances au pole nord faites au cercle mural. », Observations astronomiques faites à l’observatoire royal de Paris, Tome 2, Paris, Bachelier, 1838, p1-150.

Daumas Maurice, Les instruments scientifiques aux XVIIe et XVIIIe siècles, Paris, Presses Universitaires de France, 1953, p. 365-368 (carrière de Fortin).

Demeulenaere-Douyère Christiane, 2019, « Pour le progrès des « arts » en France : les expositions nationales des produits de l’industrie (1798-1849) », Artefact, 10 | 2019, p. 53-73.

Françoise Le Guet-Tully et Jean Davoigneau, « L’inventaire et le patrimoine de l’astronomie : l’exemple des cercles méridiens et de leurs abris », In Situ [En ligne], 6 | 2005, mis en ligne le 15 mai 2012, consulté le 18 janvier 2021. URL : http://journals.openedition.org/insitu/9177 ; DOI : https://doi.org/10.4000/insitu.9177

Gautier, « Coup d’œil sur l’état de l’astronomie pratique en France », Bibliothèque universelle, tome 27, p. 257, tome 28, p. 89, 173, 253, tome 29, p. 3, p. 89.

Le Verrier Urbain-J., 1858, « Observations faites au Cercle mural de Fortin, de 1822 à 1828 », Annales de l’Observatoire Impérial de Paris - Observations Vol. 1, Paris, Mallet-Bachelier, p. IX-LII et p. 237-266.