Thomas Maclear, l’empereur de l’observatoire du Cap

Au milieu du XIXe siècle, un médecin irlandais passionné d’astronomie accepte le poste de directeur de l’observatoire du Cap, en Afrique du Sud. Thomas Maclear s’engage ainsi pour une vie d’aventures dans un lieu où tout est à découvrir : la géographie, le ciel austral et même la forme exacte de la Terre…

Devant le bâtiment de l’observatoire du Cap, ce 25 mars 1843, la structure en bois du télescope construit de nombreuses années plus tôt par William Herschel se découpe sur fond de ciel étoilé. L’imposant tube, de plus de 4 m de long, pointe vers la belle comète qui a viré au plus près du Soleil moins de quatre semaines auparavant et qui est maintenant bien visible depuis cette pointe australe de l’Afrique du Sud. En l’absence du directeur Thomas Maclear, dont il est l’assistant, le jeune astronome Charles Piazzi Smyth, 24 ans, a pris l’initiative de remonter le vénérable télescope de 350 mm de diamètre et de l’utiliser pour déterminer si la queue de la comète réfléchit bien la lumière du Soleil. Ses observations de la polarisation (une propriété physique de la lumière) ne sont pas concluantes. Mais sans doute est-il fier de sa tentative au point qu’il écrit un message à Thomas Maclear parti mesurer l’arc de méridien terrestre, quelque part dans la péninsule du Cap. Un peu plus tard, la réponse arrive : « Toute recherche en lien avec la description physique de la comète doit être jetée par-dessus bord ; le télescope de 14 pieds doit être remis dans la salle du télescope et rien d’autre ne doit être fait à part déterminer la position de la comète. »

Piazzi Smyth, qui avec son collègue et second assistant William Mann, surnomme Thomas Maclear « l’empereur », ne se doutait-il pas de la réaction de celui qui l’emploie depuis 1835 ? Car Maclear est non seulement autoritaire, mais aussi très conservateur. Âgé de 49 ans, cet Irlandais, qui se destinait initialement à une carrière de médecin, a accepté de devenir le troisième directeur de l’observatoire du Cap en 1833. Et il a des tâches bien définies à accomplir : cartographier précisément les étoiles du ciel austral, assurer un service de mesure du temps pour les navires et déterminer la forme de la Terre dans l’hémisphère Sud. Il n’est donc pas question pour lui de s’en écarter.

Suivre John Herschel au Cap

Maclear découvre l’astronomie à Londres, dans les années 1820, au contact d’un officier de marine et hydrographe, le capitaine William Henry Smyth, qui est aussi l’un des astronomes amateurs les plus en vue du royaume. Il y rencontre John Herschel, le fils de William Herschel, le découvreur d’Uranus, et le cartographe de tous les objets diffus de l’hémisphère Nord grâce à des télescopes de sa conception. Les deux hommes se lient d’amitié. Au début des années 1830, John Herschel prévoit d’aller en Afrique du Sud poursuivre le travail de son père et étudier les Nuages de Magellan. Il ne partira qu’à la fin de 1833, ce qui convaincra Thomas Maclear d’accepter le poste de directeur de l’observatoire du Cap, laissé vacant au bout de treize mois seulement par Thomas Henderson qui détestait l’endroit.

La toute première photo de l’observatoire du Cap a été prise entre 1842 et 1845 par Charles Piazzi Smyth. DR
La toute première photo de l’observatoire du Cap a été prise entre 1842 et 1845 par Charles Piazzi Smyth. DR

Maclear, qui a tourné le dos à une prometteuse carrière de chirurgien, embarque le 10 octobre 1833 avec sa femme Mary (enceinte), ses cinq filles, deux servantes et son valet Thomas Bowler sur un bateau de la marine anglaise peu confortable, le Tam O’Shanter. Pendant le trajet dans l’Atlantique, Thomas Maclear fait des observations astronomiques, sert de médecin de bord et surtout supplée à la navigation le capitaine qui « aime trop la bouteille de Cognac ». Il est intrigué par un phénomène de fluorescence de l’eau parfois présente dans le sillage du navire. Grâce à son microscope, il détermine que de minuscules animaux (du plancton) en sont à l’origine.

Les Maclear débarquent dans la baie de la Table le 7 janvier 1834. Thomas part immédiatement en reconnaissance à l’observatoire qui est, selon ses propres termes, « un plaisir pour les yeux ». Mais l’arrivée de la famille à la pointe de l’Afrique est ternie rapidement, ainsi que le rapporte l’astronome dans une lettre à l’un de ses amis : « Ma plus jeune enfant est soudainement tombée malade mardi et est morte mercredi. Un triste souffle sur nos esprits pour notre arrivée au Cap. Madame Maclear tient bien le coup. »

Le nouveau directeur de l’observatoire, s’il est atteint, ne le montre guère. Aux Herschel, qui sont partis d’Angleterre cinq semaines plus tard et qui parviennent au Cap à peine onze jours après lui, il décrit l’observatoire comme un « bâtiment magnifique, conséquent et bien situé ». Il faut dire que l’amirauté britannique a souhaité en faire l’équivalent austral de celui de Greenwich. Et Maclear, qui est d’un tempérament dur et opiniâtre, s’attaque immédiatement à comprendre une irrégularité récurrente sur la lunette méridienne qui sert à noter la position des astres.

Durant ses quatre années au Cap, John Herschel a installé son télescope de 20 pieds (ici dessiné par lui-même sur une lithographie) à 6 km au sud de l’observatoire, au pied oriental de Table Mountain, à Feldhausen (aujourd’hui Claremont). DR
Durant ses quatre années au Cap, John Herschel a installé son télescope de 20 pieds (ici dessiné par lui-même) à 6 km au sud de l’observatoire, au pied de la montagne de la Table, à Feldhausen (aujourd’hui Claremont). DR

Entre-temps, John Herschel monte son télescope de 20 pieds (6 m de long pour 450 mm de diamètre) à l’est de la montagne de la Table, qui trône à 1000 m au-dessus de la baie du Cap, et commence ses observations. Pendant le mois de mars 1834, il aide son ami Maclear à corriger le problème de la lunette : en vain. Le nouveau directeur devra donc mener son astronomie de position laborieusement, en tenant compte des dérives et irrégularités irrésolues de son instrument.

Un observatoire bien modeste

Même si l’observatoire du Cap est censé être l’équivalent austral de celui de Greenwich, les moyens que l’Angleterre lui octroie se révèlent bien plus modestes. Ainsi, dès son arrivée, Maclear veut faire construire des bâtiments, l’amirauté ne lui concède que le vingtième de la somme nécessaire. Mais l’Irlandais ne renonce pas : il commence les travaux et les finance en grande partie sur ses fonds propres. Dès février 1834, il a pu écrire à George Airy (qui deviendra astronome royal en 1835) qu’il a pu procéder à de belles améliorations. En particulier, il a entouré le terrain de l’observatoire d’une clôture. Jusque-là, le bétail se promenait librement autour du lieu et venait même frotter ses cornes contre les fenêtres. Autre grand progrès : l’installation de toilettes dans chacune des ailes du bâtiment principal.

Malgré tout, le manque de moyens fait que l’astronome n’a qu’un seul assistant, ce qui ne lui permet pas de publier rapidement ses mesures. À cela s’ajoute son caractère irritable. Il met à la porte le premier d’entre eux, qui était en poste depuis la création de l’observatoire en 1820, et embauche à sa place Thomas Bowler, son valet. Mais au bout d’un an, jugeant que Bowler progresse peu et qu’il est insolent, il le congédie aussi. Thomas Bowler a sans doute d’autres aptitudes que scientifiques ; il enseignera le dessin et deviendra l’un des artistes du Cap à qui l’on doit les premières vues de l’observatoire et de la région.

Maclear usera ainsi plusieurs assistants, avant que son ami le capitaine Smyth lui envoie son fils de 16 ans, Charles Piazzi Smyth, qui présente une certaine prédilection pour l’astronomie. Le jeune homme arrive au Cap en octobre 1835 et se montrera d’une patience et d’une endurance remarquables vis-à-vis de l’impossible Thomas Maclear, qui le fait travailler parfois jusqu’à 18 heures par jour.

L’observatoire du Cap, dessiné par John Herschel à l’aide d’une chambre claire, en 1837. La Time Ball récemment installée par Maclear est visible à gauche.
L’observatoire du Cap, dessiné par John Herschel à l’aide d’une chambre claire, en 1837. La Time Ball récemment installée par Maclear est visible à gauche. DR

Fournir une référence de temps aux navigateurs est une autre des tâches essentielles assignées à Maclear. Il s’y attelle très vite. En mai 1834, il souhaite installer à l’observatoire un dispositif inventé récemment par Robert Wauchope, un capitaine de la marine : la Time Ball (ou boule horaire). Celle-ci consiste en une sphère métallique fichée au bout d’un mât et qui, une fois par jour, tombe subitement pour indiquer midi. Un guetteur situé à des kilomètres de là, sur une colline proche du port nommée Signal Hill, fait alors tonner un canon pour signifier l’heure exacte aux commandants de bateaux. Ces derniers peuvent ainsi recaler leurs horloges (qui dérivent) afin de calculer la longitude avec précision une fois en mer. Mais l’absence de fonds retarde Maclear et la Time Ball n’entre en service devant le bâtiment principal de l’observatoire que le 30 septembre 1836.

Vérifier la forme de la Terre

Le troisième chantier prioritaire de Maclear peut maintenant démarrer : la mesure d’un arc de méridien terrestre. L’opération a déjà été faite, notamment en France. Mais aussi en Afrique du Sud, dans cette même région du Cap, 80 ans plus tôt, par l’abbé Nicolas-Louis de La Caille. Or, l’astronome français a conclu à une différence de courbure de la Terre entre les deux hémisphères. En gros, la planète ne ressemblerait pas à une pomme, mais à une poire… Le fait est suffisamment étrange pour que plusieurs scientifiques en nourrissent un certain scepticisme. C’est le cas du géographe britannique George Everest, qui soupçonne une infime modification locale de la gravité due à d’imposants massifs montagneux tels que Table Mountain. Or, comme la mesure de l’arc de méridien repose sur de la triangulation et la détermination rigoureuse de la verticale, la moindre déviation locale du fil à plomb peut fausser le résultat.

Cette caricature de Piazzi Smyth montre les premiers essais de mesure de l’arc de méridien terrestre au Cap. Seul Maclear (numéro 1, au centre) travaille. Les autres s’amusent. DR

Maclear commence à déployer son matériel de géomètre au Cap dès le début de 1836. Piazzi Smyth, qui l’assiste, constitue un témoin de choix, notamment parce qu’il réalise des dessins de ces essais. Les structures en bois qui servent de base pour les mesures suscitent l’intérêt des Captoniens ou des gens de passage. Piazzi Smyth croque quelques scènes de manière caricaturale. L’une d’elles montre l’opiniâtre Thomas Maclear, seul à travailler, pendant que divers personnages autour de lui s’amusent et l’embêtent.

Ce qui gêne le plus Maclear, c’est que les relevés de Lacaille ont été effectués rigoureusement ; pour démontrer qu’ils sont erronés, il va devoir obtenir des mesures particulièrement fiables. Pour cela, il demande à George Airy qu’on lui envoie un instrument étrange : le Zenith Sector de James Bradley. Or, cette longue tige en bois de plus de 3,6 m, qui sert à orienter correctement les lunettes méridiennes, est déjà une relique historique de la science. Entre 1725 et 1727, elle a permis à Bradley de découvrir l’aberration de la lumière. Airy n’est pas disposé à la laisser partir en Afrique du Sud. John Herschel intervient et, par courrier, persuade l’astronome royal de prêter l’instrument. Celui-ci arrive par voilier au Cap le 9 décembre 1837.

Thomas Maclear passe alors des années, jusqu’en janvier 1845, à réaliser ses mesures d’arc de méridien. Ian Glass, astronome et historien à l’observatoire du Cap, conclut : « Le travail de Lacaille était très précis. Ce que Maclear a fait, c’est mesurer une base bien plus longue, au-delà des montagnes. Et il a pu montrer que les montagnes induisaient une distorsion de la gravité et faussaient les résultats de Lacaille. » La Terre est bien ronde. Maclear a levé tous les doutes. En 1850, il renvoie l’instrument de Bradley à Londres, où il arrive sans une égratignure malgré ses sorties répétées dans le bush.

Un catalogue de 12 000 étoiles

Au terme de quatre années en Afrique du Sud, Herschel plie son télescope et retourne en Angleterre en mars 1838. Il y sera nommé baron lors du couronnement de la reine Victoria et jouera de son influence pour aider Maclear, resté au Cap. Le troisième directeur de l’observatoire luttera toute sa vie avec des moyens limités pour mener à bien sa tâche : l’établissement des positions des étoiles de l’hémisphère austral. Malgré l’assistance de Piazzi Smyth (qui devient astronome royal d’Écosse en 1846) et de William Mann à partir de 1839, il manque cruellement de main-d’œuvre pour mettre en forme son catalogue stellaire. Au point qu’au moment de son unique voyage en Angleterre en 1859, il n’a toujours rien publié. Mais Maclear privilégie l’observation du ciel, laissant l’analyse des données à ses successeurs. De même, bien qu’il soit parfois allé observer dans le télescope d’Herschel au Cap, comme l’écrit Brian Warner, astronome au Cap, auteur de plusieurs articles sur Maclear : « Tout au long de sa carrière, il est évident que Maclear s’est lui-même confiné à un travail de position ; toute tentation d’évoluer vers des investigations physiques, auxquelles on aurait pu s’attendre en regard de ses intérêts scientifiques variés, a été complètement empêchée » [Brian Warner, The life and astronomical work of sir Thomas Maclear, 1995].

L’astronome Thomas Maclear. DR
L’astronome Thomas Maclear. DR

Une attitude illustrée par son refus, à l’aube des années 1850, d’accueillir au Cap un télescope de gros diamètre sur le modèle de celui de lord Rosse, en Irlande (ce télescope, installé à Birr, avait une ouverture de 1,8 m). Il écrit à Airy qu’il n’y est pas opposé, mais qu’il préfère avoir des calculateurs et un instrument méridien. Déjà, en 1839, avec l’appui déterminant d’Herschel, il a obtenu l’une des lunettes initialement prévues pour Greenwich et a ainsi résolu le problème de précision posé par la précédente. Anobli en 1860, Thomas Maclear publie finalement son résultat prouvant la « parfaite » rotondité de la Terre en 1866. Cela lui vaudra la médaille d’or de la Royal Society et, en France, la médaille Lalande de l’Académie des sciences. Comme il l’avait pressenti, l’astronome vieillissant et poussé à la retraite en 1870 n’aura pas le temps de publier toutes ses observations. C’est son successeur, Edward James Stone, qui finira le catalogue tant attendu comportant les positions de 12 441 étoiles.

La tombe de Maclear à l’observatoire du Cap, en Afrique du Sud. © P. Henarejos/C&E
La tombe de Maclear à l’observatoire du Cap. DR
Le signal de Maclear au sommet de Table Mountain. ©  P. Henarejos/C&E
Le signal de Maclear au sommet de Table Mountain. ©  P. Henarejos/C&E

Maclear meurt la même année, le 14 juillet 1879, à l’âge de 85 ans et est enterré juste devant l’observatoire, aux côtés de sa femme, qui y repose depuis 1861. astronome et géographe, il a laissé son empreinte dans la région du Cap. Au sommet de Table Mountain, un monticule de pierres haut de 5 m constitue le but d’une randonnée d’une heure avec vue sur la baie. Il a été érigé pour servir de repère aux mesures de l’arc de méridien et est connu comme le signal de Maclear. Tout au sud de la péninsule, à seulement 400 m du cap de Bonne Espérance, un promontoire est baptisé cap Maclear. La plage qui borde le célèbre cap porte aussi le nom de l’astronome. Cela ne pouvait mieux tomber : l’endroit, chaos de roches granitiques régulièrement battu par les tempêtes, ne manque pas de caractère.

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