L'ÉQUATORIAL COUDÉ
DE L'OBSERVATOIRE DE LYON

I - Les instruments de l'astronomie Lyonnnaise

Des origines aux Jésuites du XVIIe siècle

L’histoire de l’astronomie locale est un roman plein de rebondissements, de manœuvres politiques, de conflits d’intérêts, contée ailleurs sur le présent site ; ce fut une très longue aventure, depuis les horloges du roi burgonde Gondebaud (590) jusqu’à cette renaissance au XIXe siècle finissant. Elle fut jalonnée par l’installation vers 1370/80 de l’horloge astronomique de la cathédrale, par les cours d'astronomie qui démarrèrent au début du XVIIe siècle, par les travaux du vicaire Gabriel Mouton à la fin du XVIIe siècle.
Pendant toute cette période, les P. Jésuites qui avaient pris le contrôle du Collège de la Trinité en 1565 restèrent en relation avec les astronome parisiens. Ils les accueillirent à Lyon, et pratiquèrent avec eux maintes observations, installant en général leurs instruments sur la place des Terreaux. Le site de Séléné comprend un article spécifique sur ce sujet.
Les instruments de cette époque étaient des lunettes astronomiques droites de petite taille, toujours portatives. Les diamètres de leurs objectifs se comptaient en centimètres (dans nos unités métriques modernes, qui n'existaient pas à l'époque), mais on citait le plus souvent la longueur des tubes pour donner une idée de l'importance des instruments. Ces longueurs étaient de l'ordre de quelques pieds, ce qui correspondait à des lunettes de un à deux mètres de longueur, dont les diamètres étaient compris entre cinq et dix (peut-être douze) centimètres.

À l'Observatoire de la Ville de Lyon, jusqu'en 1878

L’établissement du premier véritable observatoire lyonnais au Collège de la Trinité en 1701-1703 marqua une étape extrêmement importante dans l'histoire de l'astronomie lyonnaise. Cet épisode est relaté en détail dans un article du présent site. Sa destruction et son pillage par les conventionnels en 1793 constituent hélas une autre étape tout aussi marquante ...
En 1867, les restes des instruments furent regroupés dans un nouvel observatoire établi dans le Palais Saint-Pierre, que l’on surmonta d’une petite coupole située ainsi en plein cœur de Lyon. J'ignore pour l'instant la taille de la lunette qui était installée dans la coupole, mais on peut supposer que son diamètre était de l'ordre de quinze centimètres, le standard d'alors.
Des voix s'étaient élevées depuis longtemps pour demander le rétablissement d’un établissement plus sérieux, ce qui ne sera finalement réalisé que le 11 mars 1878, lorsque Mac Mahon signera le décret créant les observatoires de Lyon, Bordeaux et Besançon.
Le premier directeur, à Lyon, fut Charles André. C'est lui qui décida des missions scientifiques du nouvel établissement, et fixa les moyens techniques nécessaires à leur accomplissement ; entre autres, une belle lunette méridienne et une grande lunette équatoriale qui devait être l’instrument majeur du site.

II - Les lunettes astronomiques

Leurs fonctions ...

Les lunettes astronomiques, comme plus tard les télescopes, étaient lancées depuis leur origine dans une course au gigantisme. C’est une question d’efficacité : si l’on veut pouvoir observer des objets lointains, à l'éclat affaibli par la distance ⁽¹⁾, il faut disposer du plus grand collecteur de lumière possible. Les lunettes sont en effet essentiellement, pour les astronomes, des entonnoirs à lumière ; le grossissement angulaire des objets qu’elles permettent est infiniment moins intéressant.
Les lois de l’optique nous apprennent aussi que plus la lentille d’entrée d’une lunette est grande, plus les détails théoriquement visibles sont fins ; théoriquement, parce que la présence de l’atmosphère terrestre complique beaucoup la vie des astronomes, en dégradant désastreusement cette qualité d’image.
On a toujours cherché à réaliser des lunettes du plus grand diamètre possible, jusqu’à ce que l’on bute, au XXe siècle, sur les limites de la technologie des verriers, et que l’on se tourne vers les télescopes à miroirs.
Les lois de l’optique, encore, nous apprennent que pour limiter raisonnablement les diverses aberrations ⁽²⁾, le rapport entre le diamètre d’une lunette et sa distance focale (sa longueur) doit être inférieur à (environ) 1/15e. Une lunette d’un mètre de diamètre doit donc avoir une longueur minimale de l’ordre de quinze mètres, une lunette de cinquante centimètres, de sept mètres et demi.

... et leurs problèmes

On bute là sur un difficile problème de résistance mécanique : comment contrôler les inévitables flexions d’un tube porteur de plus de dix de mètres de long ? Ces flexions détruisent la géométrie de la lunette ; elles font, entre autres, que les lentilles ne sont plus exactement perpendiculaires à l’axe optique général, ce qui est désastreux pour la qualité optique, mais aussi que leurs axes optiques ne sont plus ceux que l'on croît, ce qui déplace les objets visés sur la grille des coordonnées célestes.
Le principal défaut que l'on trouvait aux très longues lunettes était ainsi que leurs flexions importantes, dépendant évidemment de l'astre pointé (minimales au zénith, maximales à l'horizon, variables avec le temps puisqu'une lunette astronomique est en rotation constante, et de toute façon différentes d'un objet à l'autre), se traduisaient par une imprécision systématique des mesures de position des objets (étoiles, planètes, ...). Il était impossible de mesurer de façon sûre la distance angulaire entre deux astres un peu éloignés sur le ciel. Ceci perturbait par exemple l'étude des mouvements planétaires.
Pour l'astronomie française, c'était là une tare absolument majeure : la théorie des mouvements planétaires avait fait la gloire de nos astronomes, et en particulier celle d'Urbain Leverrier, découvreur de la planète Neptune.

Dans la seconde moitié du XIXe siècle ce célèbre astronome dirigeait en dictateur l'astronomie de notre pays, et considérait que tout ce qui ne concernait pas la théorie planétaire était une perte de temps. Alors que le reste de l'astronomie mondiale, au contraire, se jetait avec succès dans l'astrophysique, c'est à dire dans l'étude du fonctionnement interne des astres et non plus seulement de leurs mouvements relatifs ! Mais ceci est une autre histoire, qui mériterait d'être contée ⁽⁶⁾ ...

III - Les lunettes coudées

Pour remédier à ce défaut des grandes lunettes, on pensa d'abord utiliser un système de sidérostat. Dans cet appareil, la lunette est immobile, posée à l'horizontale sur de robustes piliers de pierre, et la lumière de l'astre étudié est réfléchie dans l'axe de la lunette par un grand miroir plan orientable en tous sens. Mais la grande taille de ce miroir (une fois et demie celle de l'objectif) le rendait très difficile à réaliser et à utiliser. Cette solution eût peu de succès. En 1871, l’astronome parisien Lœwy (né en Autriche) proposa une solution très originale : replier deux fois à 90° le faisceau optique dans les lunettes, pour réduire le porte-à-faux de leurs tubes ⁽³⁾. Outre la réduction drastique des flexions, on trouvait là deux autres avantages :

• le fait que l’oculaire d'une telle lunette coudée occupe dans l’espace une position fixe, quel que soit le point du ciel que l’on vise, ce qui permet d’installer l’observateur dans un siège ad hoc, dans une pièce close. On est très loin du calvaire de l'observateur d'alors utilisant une grande lunette classique : tantôt accroché dans une position plus ou moins acrobatique à un escalier volant pour atteindre un oculaire perché à plusieurs mètres de hauteur dans un axe curieux, tantôt debout sur le plancher, le cou tordu vers le haut pour tenter de viser près du zénith. Moins fatigué, l'astronome devient plus performant, réalise des mesures de bien meilleure qualité, un avantage réel à l'époque où toutes les observations étaient visuelles.
• la possibilité d’abriter l’instrument sous une structure beaucoup plus simple et moins coûteuse que la lourde et spectaculaire coupole pivotante.

Mais il y a aussi de sérieux inconvénients, pressentis dès l'origine, qui ne furent pleinement appréciés que quelques années plus tard. Par exemple l’ajout de deux miroirs plans dans le faisceau optique, avec toutes les aberrations qu’ils peuvent introduire, ou le fait que le champ observé tourne autour de son point central en raison du mouvement diurne ; c’est très gênant pour la photographie. Et puis la mécanique est bien plus compliquée que celle d'une lunette droite ...
Le schéma ci-contre présente l’arrangement optique d’une lunette équatoriale coudée comme celle de Lyon, observant le pôle Nord en un lieu de latitude 45° N. L’instrument est porté par deux piliers de béton indépendants de la structure du bâtiment, pour l’isoler des vibrations de ce dernier. L’axe d’observation est aussi l’axe du monde, c’est à dire que l’observateur regarde toujours vers le bas, dans la direction du pôle sud. L’ensemble de l’instrument est mobile autour de cet axe, que ce soit pour le suivi du mouvement diurne ou pour le pointage en alpha. La coordonnée delta est réglée en faisant tourner le cube terminal portant l’objectif et son miroir à 45°. On peu ainsi pointer n’importe quelle région du ciel, comme il se doit, mais aussi n’importe quelle région en dessous de l’horizon, dans la campagne environnante. On peut noter que contrairement à ce qui apparaît dans ce dessin qui n'est qu'une vue de principe, on s'arrange pour que le plus long des deux tubes soit celui qui correspond à l'axe horaire Mord/Sud : soutenu à ses deux extrémités, c'est le composant le mieux protégé des flexions.

IV - Le coudé de l'Observatoire de Lyon

Le choix de Ch. André

Lorsqu'il fut décidé d'installer le nouvel observatoire sur le coteau de Beauregard, on commença par raser de 3m le sommet de cette colline morainique ⁽¹³⁾ afin d'obtenir un plateau propre à recevoir les instruments. Les travaux commencèrent en décembre 1878 ; sur les premiers plans où apparaît la “grande salle équatoriale”, en 1880, il s’agit d’une coupole classique, octogonale, de huit mètres de diamètre. D’ailleurs, Ch. André se rendit en 1882 à Strasbourg pour y étudier le fonctionnement de l’équatorial local qui était jugé comme particulièrement réussi ⁽⁴⁾. Il n’était donc pas encore question de lunette coudée à cette époque, et un devis de 36000F fut établi en 1884. La construction démarra cette année-là, pour être aussitôt stoppée. C'est que Ch. André avait découvert les mérites de l’instrument inventé par Lœwy (peut-être y avait-il été contraint, ou fortement encouragé) ⁽⁵⁾ et avait changé son fusil d’épaule : il voulait un équatorial coudé de 350 mm de diamètre ! D'autres l'avaient précédé : dès 1883, M. Lœwy signalait (dans l'article signalé dans la note 3) que Frappés de ces avantages, [ceux de la formule coudée] les Directeurs des Observatoires d'Alger et de Besançon viennent d'adopter, pour leurs grands équatoriaux, le même mode de construction.

La construction

On commença en 1885 la construction du pavillon qui devait abriter le coudé. Elle s’acheva en 1886, à l’exception de l’abri roulant de l’instrument et de l’escalier elliptique que les Chantiers de La Buire livrèrent en 1887, avec beaucoup de retard ; l’instrument lui-même fut finalement installé en avril de cette même année par son constructeur Paul Gautier.
Le Coudé de Lyon est équipé d’un objectif de 0,35m de diamètre et de 7,6m de focale ⁽⁷⁾ ; il est donc ouvert à f/21,7. Cette faible ouverture facilite la correction des aberrations, augmente le grandissement des images, ce qui à l’époque était jugé intéressant pour l’observation planétaire et l’étude des étoiles doubles. Il est entraîné par un moteur à poids, comme les horloges à balancier de nos aïeux. Les moteurs électriques étaient déjà courants à l’époque, mais étaient loin d’offrir la stabilité et la fiabilité des moteurs à poids associés à des régulateurs mécaniques.

Nous reparlerons plus loin de cet entraînement. Les palettes sont rappelées près de l’axe par des ressorts soigneusement calculés, les positions de leurs centres de gravité étant elles-mêmes réglées par les masselottes mobiles qu’elles comportent en leur milieu. Si le système accélère, la force centrifuge augmente, les palettes s’écartent ; la résistance de l’air augmente, ce qui freine la rotation. Si le système ralentit, les ressorts de rappel l’emportent puisque la force centrifuge a baissé. La résistance de l’air diminue donc, ce qui amène le système à accélérer. Il est important de noter que ce coudé est le second qui ait été construit selon le concept de Lœwy, juste après le petit coudé de Paris (1882). Cinq autres le seront ensuite : Paris, Besançon, Nice, Alger et Vienne en Autriche. Comme tout précurseur, l’instrument de Lyon va essuyer quelques plâtres ...
Une photographie ancienne (avant 1894) montre le coudé dans sa forme à peu près initiale, avec en particulier son escalier permettant l’accès au cube terminal et à l’objectif dans toutes les positions. La partie arrière (Nord, à droite sur la photo) du bâtiment est un bureau pour les observateurs, la partie centrale constitue la cage de l’escalier. Au sous-sol de la partie Sud, autour du pilier Nord, un petit laboratoire photographique est installé ; une citerne y récupère l’eau de pluie, pour le rinçage des plaques photo. On distingue à gauche l’extrémité du wagon qui, en roulant sur des rails, vient cacher l’instrument quand celui-ci n’est pas utilisé. On notera la forme particulière du toit, à pan coupé, étudiée pour permettre l’observation du Pôle Nord céleste et de ses environs ! Pour cela, l'inévitable paratonnerre ne doit d’ailleurs pas être trop encombrant ... L’architecte des bâtiments originaux de l’Observatoire, et du Coudé en particulier, n’est autre que l’architecte de la Ville de Lyon, Abraham Hirsch, à qui l’on doit aussi les facultés du quai Claude Bernard.
En 1893-94, l’abri roulant est remplacé par un autre calqué sur ceux de Paris et Nice, dont on estime qu’ils procurent une meilleure isolation thermique.  

La mise en service

Lorsque le 18 décembre 1887 Antoine Gailleton, maire de Lyon, se rendit à Saint Genis Laval à l’invitation de Charles André, c’était pour marquer un nouveau départ de l’astronomie lyonnaise. Après sept ans de travaux, le nouvel Observatoire de la Ville de Lyon était considéré comme achevé. Pour cette inauguration officielle, la presse lyonnaise était là. Lyon Républicain publia le lendemain un article intitulé À l’Observatoire, où on comparait le Coudé à une énorme couleuvrine, comme pourrait en pondre l’usine Krupp ; la désastreuse guerre de 1870 était encore bien présente dans les esprits. On citait le coût relativement modeste de l’Observatoire, 535000F dont 100000F pour le seul Coudé.
Le 27 décembre 1887, la première observation de l'équatorial coudé fut enregistrée (calligraphiée, même) dans le cahier prévu à cet effet. Georges Le Cadet tenta d’observer l’occultation de l’étoile 75 Tauri par la Lune, sans grand succès : un violent vent du Nord agitait la lunette, les images étaient mal définies, une couronne violette intense, anormale, entourait l’image de la Lune, le moteur/régulateur avait refusé de fonctionner correctement ...

V - Quatre-vingts ans d'observations

Les recherches menées au coudé

Elles furent extrêmement variées. La première année (1887-1888), on s'occupa de la détermination des constantes instrumentales en observant des étoiles de référence, afin de pouvoir éliminer les erreurs systématiques des observations ⁽¹¹⁾. La consultation du registre des observations nous apprend d'ailleurs que les nuits de travail furent alors assez espacées. La mise en service fut-elle menée tranquillement, ce qui est très improbable, ou bien plutôt la météo Saint-Genoise n’était-elle pas aussi fabuleuse que l’avait prétendu le parisien Ch. André dans sa campagne promotionnelle (qui avait beaucoup fait ricaner les lyonnais, pas toujours objectifs il est vrai) ?
En tout cas, les mœurs étaient en région lyonnaise comme ailleurs : le 2 mars 1888, un voleur s’introduisit nuitamment dans la salle d’observation, probablement déserte en raison d'un temps couvert, et déroba la précieuse boîte d’oculaires ! Grosse perte pour l'Observatoire, maigre gain pour le voleur : un kilogramme de laiton peut-être, une poignée de lentilles de verre inutilisables si on n'a pas d'équatorial coudé chez soi ...

Que fit-on ensuite avec le nouvel instrument ? Un grand équatorial n'est pas optimisé pour la détermination de positions célestes absolues très précises, pas plus que pour des mesures de distances importantes entre des astres, même si les équatoriaux coudés, développés précisément dans le but de remédier à cette tare des équatoriaux droits, sont réputés bien meilleurs dans cet exercice. Les tâches accomplies à Lyon furent donc de celles qu'accomplit classiquement une lunette équatoriale, l'instrument généraliste de l'astronomie de l'époque, c'est à dire essentiellement les observations qui se limitent à des zones très petites sur le ciel :

• Mesure des positions relatives des composantes d’étoiles multiples, pour l'étude des trajectoires orbitales.
• Observations planétaires : surfaces planétaires (Lune et Mars en particulier), atmosphères des planètes géantes, mouvement de leurs satellites (satellites galiléens de Jupiter en particulier), astéroïdes.
• Observations exceptionnelles : comètes, éclipses, passages de Mercure ou Vénus devant le Soleil, etc.
• À partir de 1905, observation d'étoiles variables. En 1925 on introduisit l'usage d'un photomètre visuel installé au foyer du coudé, remplacé à partir de 1931 par un photomètre photographique ⁽¹²⁾.

Les utilisateurs

Les principaux utilisateurs du Coudé furent d'abord Ch. André et G. Le Cadet, son assistant favori qu’il entraîna de plus dans l'étude de la physique de l'atmosphère, pimentée d'aventures aéronautiques ⁽¹⁰⁾. Dès l'installation de l'équatorial coudé Joseph-Noël Guillaume, et trente ans plus tard Marie Bloch, furent d'autres utilisateurs réguliers. Ch. André n’était pas toujours là pour surveiller, et on n’a pas toujours l’œil à l’oculaire quand le temps est couvert : en 1888, entre deux pages du cahier d’observation, on trouve deux pages arrachées à un ouvrage coquin, avec des dames fort dévêtues pour l’époque ; les nuits étaient déjà longues ...
Au foyer de l'équatorial coudé, les observateurs se succèdent, avec parfois des coupes sombres lors des guerres. Ainsi Michel Luizet, devenu un spécialiste des étoiles variables et de leur étude au coudé disparait-il en 1918. Pour faits de guerre, mais indirectement : il est très affecté par la disparition au front de son fils. Il laisse une œuvre considérable, riche de plus de 60000 mesures. Plus tard, Henri Grouiller se chargera d'exploiter ces données, mais disparaîtra en 1943, sans doute pour faits de Résistance. Il était un des pères de l’AFOEV, et avec J. Dufay un moteur de la réorientation de l’observatoire vers l’astrophysique moderne.

Les problèmes

Ce ne sera pas toujours un tapis de roses, et le Coudé connaîtra bien des vicissitudes ! Le 28 décembre 1887, deuxième nuit d'observation : une tentative d’observation de l’immersion de Io ⁽⁸⁾ révèle les mêmes difficultés, liées à la mauvaise qualité des images, que la veille. Dès le mois de mai 1888, on doit démonter l’objectif pour vérifier son barillet. G. Le Cadet note l’ondulation constante qui affecte les images, et pense à de la convection à l’intérieur des tubes. En juillet, l’instrument est hors service : les miroirs argentés sont très altérés. En novembre, Gautier vient effectuer la réargenture ; l’un des miroirs est souillé par des traînées d’huile, l’autre couvert de marbrures rouges. On accuse les émanations du fumier épandu sur les champs voisins ... Après remontage, on arrive à détecter des étoiles de 13e magnitude, ce qui est à peu près satisfaisant. Les observations par fort vent du Nord restent difficiles, les vibrations de l’instrument non protégé rendant illusoire tout pointé précis. Mais surtout l’instrument est jugé d’une piètre qualité optique. En juin 1889, l’objectif est renvoyé chez P. Gautier pour vérification. Ce dernier invoque une déformation du barillet due à un heurt du pare-buée avec le wagon. Mais la déformation est finalement minime, alors que la face interne semble altérée chimiquement. De retour à Saint Genis Laval, l’objectif est testé en juillet, et les images sont jugées ... “horribles” ! P. Gautier se déplacera à Lyon, on conduira des batteries de tests en installant des mires dans le clocher de l’église voisine, dans des champs aux alentours, sans qu’un diagnostic clair puisse être établi. Dans le même temps, Ch. André et G. Le Cadet se passionnent pour l’électricité atmosphérique, qu’ils étudient lors d’ascensions en ballon, et le Coudé connaît de longues périodes d’inactivité dans les années 1890 : sans doute sa qualité décevante y est-elle pour quelque chose ... En 1892, un nouveau retour dans les ateliers de la maison Gautier se soldera par une modification du barillet, et par l’installation d’un diaphragme fixe ramenant l’ouverture utile à 0,32m. Il s’agit d’une manœuvre désespérée : dans l’incapacité d’obtenir de bonnes images à pleine ouverture, on réduit celle-ci. En 1892, encore un retour chez le constructeur, sans résultat stable ... Tout naturellement, les astronomes lyonnais doutent ouvertement de la qualité du matériel, alors que P. Gautier laisse entendre que les utilisateurs ne savent sans doute pas utiliser son chef d’œuvre ! La maison Gautier a encore quelques belles années devant elle, avant d’être ruinée par une réalisation de prestige : celle de deux objectifs d’un mètre vingt cinq de diamètre destinés à l’exposition universelle de Paris en 1900.
Parfois, c’était simplement la mécanique de commande du Coudé qui donnait des soucis aux astronomes. En 1916, on dut refaire le pignon commandé par la manivelle de calage horaire, qui avait perdu une partie de ses dents dans un choc imprévu. Nous savons depuis la restauration de 2013-2017 que cela résulte d'un mauvais calage axial de l'axe horaire, qui amène une collision de la denture sur une pièce voisine. La cause en est donc certes une mauvaise utilisation par les astronomes lyonnais, mais celle-ci n'est possible qu'en raison d'une erreur de conception de la lunette.
En 1921, H. Grouiller se résolut à remplacer par un très vilain volant de voiture la belle manivelle de laiton qui assurait le pointage en delta; ce bel objet avait des arêtes fort vives, et les astronomes en avait assez de se coincer les doigts ! Heureusement, la manivelle d'origine fut conservée... En 1928, le grippage d’une liaison intérieure d’accès difficile donna l’occasion au bouillant Jean Mascart (qui avait succédé à Ch. André décédé brutalement en 1912) de stigmatiser à son tour le travail de P. Gautier : ... nous avons eu à souffrir, une fois de plus, des singularités de montage que sut accumuler le constructeur.
Entre temps, dès la fin de 1891 avait commencé une autre saga : celle de l’entraînement, devenu irrégulier. Le constructeur intervint en février 1892, changea des pièces grippées, usées ; mais dès le mois de mars, les problèmes réapparurent ! Les anomalies d’entraînement revinrent en fait régulièrement, ponctuées de vaines tentatives de rééquilibrage. En 1904, on dut encore arrêter le Coudé quatre mois pendant que P. Gautier travaillait sur ce problème. Jusqu’à la fin de l’utilisation courante de l’instrument, les astronomes durent malheureusement composer avec ce défaut exaspérant.
En 1909, on lit dans le rapport annuel de l'Observatoire de Lyon : L’instrument est un peu vieux et, chaque année, nous révèle quelque faiblesse nouvelle : les singularités du montage ont été accumulées comme à plaisir par le constructeur, afin, sans doute, de nécessiter sa coûteuse intervention.
La figure qui suit montre la salle d’observation vers 1910 ; au mur, un cadran répétiteur actionné par une des horloges-mères de l’Observatoire. Les coffrets posés à gauche contiennent divers micromètres qui peuvent s’adapter à la place de l’oculaire. L’engin, à droite, muni d’une bobine d’où se déroule un ruban, est un enregistreur électrique synchronisé avec l’horloge-mère, et qui permet d’améliorer la précision des mesures de positions d’étoiles.

L'équatorial coudé, en fin de carrière

Petit à petit, tandis que J. Mascart réitère sans cesse aux autorités de tutelle sa demande d’installation d’un télescope moderne de 60cm, on équipe le Coudé d’instruments plus en phase avec l’astrophysique du moment, comme les photomètres visuel (1925) puis photographique (1930) que vont utiliser H. Grouiller, R. Gindre, et M. Bloch. Mais l’époque n’est plus propice à l’équipement des observatoires de province, placés de par leur histoire dans des sites aussi peu favorisés par la météorologie que l’est Saint Genis Laval (mais Paris, Marseille, Bordeaux, Toulouse, Besançon, et même Nice, ne valent guère mieux). L'astronomie française prépare l'installation de l’Observatoire de Haute-Provence, un observatoire de missions établi dans un site de bonne qualité météorologique qui devrait déclasser d'un coup tous les lieux d'observation nationaux. Jean Dufay, qui succède à J. Mascart en 1932 à la tête de l’Observatoire de Lyon, sera d’ailleurs en parallèle le premier directeur de l’OHP, bientôt secondé par Charles Fehrenbach. Pour l’instant, la tempête de 1939-45 s’approche, les soucis des gouvernements sont d’une toute autre nature ...

En 1955, Madeleine Lunel utilise encore le photomètre photographique de H. Grouiller pour des études de galaxies. Enfin, en février 1968, Madeleine Lunel, Jacques Bergeat et François Sibille, pionniers de l’infrarouge en France, utilisent le très vieil instrument pour mettre au point leur photomètre avant une mission à l'OHP. Ce sera la dernière utilisation professionnelle de l'Équatorial Coudé de l’Observatoire de Lyon, mais cela ne mettra pas fin, loin de là, à l'utilisation du coudé :

L'équatorial coudé reste une curiosité régionale

L’instrument est particulièrement spectaculaire, par sa forme comme par sa taille. À ce titre il est depuis ses origines un objet qui attire les visiteurs. L'instrument n'aura plus désormais qu'un intérêt patrimonial, et recevra en abondance (plusieurs milliers de personnes seront reçues chaque année) des groupes d'élèves ou de publics variés, pour des visites très majoritairement diurnes. Celles-ci seront encadrées par quelques astronomes ou techniciens de l'Observatoire, passionnés par l'enseignement ou la diffusion des connaissances ⁽⁹⁾. Il est à ce sujet amusant de noter que les plaisanteries à son sujet ne se sont pas renouvelées : J. Mascart, comme les astronomes d’aujourd’hui, aimait à faire sourire ses visiteurs en prétendant que le Coudé était utilisé par des observateurs indiscrets pour explorer l’intérieur des habitations voisines !

VI - Le coudé restauré

En 2008, cent vingt-et-un ans après la construction, l’aspect de l'instrument et de son bâtiment avait très peu changé. Simplement, l’escalier, peu utile, avait été supprimé en 1893-94, le wagon changé, et la plate-frome réduite en conséquence. Mais ceux qui à Lyon s'intéressaient de près au Coudé savaient à quel point l'instrument était mécaniquement usé. Cette année 2008 marqua une évolution décisive : l'instrument fut -enfin- classé monument historique. Six ans plus tard était lancée une opération de restauration totale. Sous la supervision des autorités compétentes, la lunette fut traitée par une équipe composée de deux retraités récents de l'Observatoire et d'un spécialiste restaurateur extérieur. Pendant ce temps commençaient les travaux sur le bâtiment, à commencer par le clos et le couvert selon l'expression consacrée.
Les détails de cette restauration, les petites découvertes historiques qu'elle amena, sont contés dans deux articles spécifiques que vous trouverez sur le présent site : Restauration de la lunette de l'équatorial coudé et Mode d'emploi et guide d'utilisation de la lunette équatoriale coudée de l'Observatoire de Lyon.

Pour le futur du Coudé, il est maintenant urgent qu’une prise de conscience intervienne au niveau de l’Observatoire, pour une utilisation plus contrôlé, plus mesurée, avec un entretien suivi. Il faut pour cela pallier à l’absence de moyens consacrés au patrimoine dans le budget d’un laboratoire de recherche. La collectivité devrait se mobiliser pour sauver ce témoignage unique de l'histoire scientifique.
Cela ne sera pas ruineux, et le Coudé de l’Observatoire de Lyon est unique au monde !

Notes, sources & compléments

Note 1 : Des considérations géométriques simples montrent que l'éclat apparent d'un astre qui nous apparaît comme un simple point lumineux dans le ciel (une étoile), toutes choses égales par ailleurs, varie comme l'inverse du carré de sa distance : deux fois plus loin = deux fois moins brillant, trois fois plus loin = neuf fois moins brillant, dix fois plus loin = cent fois moins brillant, etc. L'affaiblissement est très rapide, et là est LE problème de l'astronomie observationnelle. C'est pourquoi on est passé des lunettes de 2 ou 3 cm du début du XVIIe aux télescopes de 10 à 40 m du début du XXIe ...
Notons que la situation est très différente dans l'observation d'un objet présentant une étendue sensible (planète proche, galaxie, etc.). Mais ceci est une autre histoire ...
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Note 2 : Les aberrations d'un dispositif optique sont les imperfections de cheminement de la lumière au passage dans ce dispositif, qui font que l'image qu'il produit est déformée, perturbée de diverses manières. Une correction "raisonnable" est simplement une correction dont la mise en œuvre n'a pas demandé le recours à des techniques déraisonnablement coûteuses comme la multiplication des verres. Tout ce qu'on savait corriger, c'était l'aberration chromatique, qui engendre une irisation fâcheuse polluant les images données par les lentilles simples : on utilisait deux lentilles accouplées, mais on allait très rarement au-delà de cette formule doublet. De toute façon, au XIXe siècle, la technologie optique n'était pas assez avancée pour permettre cela, faute entre autres de disposer d'ordinateurs capable de mener à bien l'optimisation des solutions imaginées par les opticiens, mais aussi en raison de l'absence de traitements anti-reflet. On se rabattait donc sur de longues lunettes à faire peur aux gens, faute de mieux.
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Note 3 : Voir Lœwy, Maurice, Sur un nouvel instrument équatorial. Note présentée par Charles Eugène Delaunay, Comptes rendus de l'Académie des Sciences, 1871, p. 851-853, et Lœwy, Maurice, Description d'un nouveau système d'équatoriaux et de son installation à l'Observatoire de Paris, Journal de Physique théorique et appliquée, deuxième série, tome 2, Paris, 1883, p. 349-360.
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Note 4 : Lorsque la Prusse récupéra l'Alsace après sa victoire de 1870, elle tint à établir là une université 100% allemande, une sorte de modèle pour le monde. L'Observatoire de Strasbourg fût donc équipé des meilleurs matériels, qui devaient témoigner de la supériorité de la technique germanique, et le grand équatorial en faisait partie.
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Note 5 : On ignore pour l'instant qui a convaincu André de (ou poussé André à ?) ce revirement. Le très influent Général Perrier, qui dirigeait le Bureau des Longitudes, c'est à dire toute l'astronomie française ? Il préférait certainement une solution originale développée par un astronome naturalisé français (Lœwy), à l'héritage des adversaires prussiens. Ceci dit, le prototype installé à Paris par Lœwy eut beaucoup de succès, et de nombreux astronomes français ou étrangers en louaient les qualités. Les performances de la formule coudée furent d'ailleurs démontrées par Lœwy et Puiseux à l'occasion de leurs travaux sur la réfraction atmosphérique et sur la constante de l'aberration (cfdiverses communications aux Comptes rendus hebdomadaires de l'Académie des Sciences entre 1886 et 1891). Ceci dit, aucun observatoire étranger ne s'équipa d'un équatorial coudé, à l'exception de Vienne mais il s'agissait d'un cadeau en hommage au créateur de la formule coudée, né dans cette ville autrichienne. Les six autres exemplaires furent établis en France et en Algérie, alors française. La question de la motivation du choix de Ch. André reste donc en suspens, faute d'avoir retrouvé un document éclairant la décision du Directeur de Lyon.
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Note 6 : Pour donner une idée du conservatisme de l'astronomie française jusqu'au milieu XXe siècle, il suffit par exemple de relire cette remarque d'Evry Schatzman (entretien avec J.-F. Picard, le 24 février 1987, http://picardp1.ivry-cnrs.fr/) : Qu'il ait fallu constituer l'organisation de l'astrophysique en dehors du cadre des observatoires, me parait évident. À l'époque où j'ai commencé à connaître le milieu, c'est-à-dire essentiellement après mon retour des États-Unis en 1949 -j'avais passé un an à Princeton- l'astronomie française consacrait son activité à l'astrométrie, c'est à dire à l'utilisation d'un instrument méridien, pour mesurer des positions d'étoiles.
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Note 7 : Aucun document technique relatif à l'équatorial coudé et datant de l'époque de sa conception ne nous est parvenu. En 2014, profitant du démontage au cours de la campagne de restauration, Florence Laurent du Service Optique du CRAL/l'Observatoire de Lyon a effectué une campagne de mesures très complètes sur les optiques de l'instrument (Florence Laurent, Mesure des optiques de la lunette équatoriale coudée de l’Observatoire de Lyon, document interne du CRAL-Observatoire de Lyon, Juin 2014), dont je ne cite ici qu'un bref extrait. Il est apparu que cet objectif de 13 kg était d'un type qu'il n'a pas été possible d'identifier précisément, même s'il s'agit sans doute d'un dérivé de Fraunhofer, doublet crown biconvexe - ménisque flint à courbures internes très voisines au signe près, avec un très faible interstice de 0,7 à 0,8 mm. Le diamètre est de 366mm, dont 350 utiles, diaphragmé à 320. La focale mesurée est de 7666±20 mm. La valeur historique, souvent citée mais d'origine inconnue, est 7800, mais Ch. André lui-même citait souvent 7000. A part cela, nous avons été surpris par l'abondance des inclusions solides dans la masse des verres, jusqu'à 2mm de diamètre. Un objectif d'époque !
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Note 9 : Il est difficile de donner une liste exhaustive de celles et ceux qui ont accueilli nos visiteurs à l'Équatorial Coudé. De mémoire, les plus actifs entre 1970 et le tout début du XXIe siècle ont peut être été Romain Gravina, Robert Garnier, Madeleine Lunel, Bernard Rutily, Alain Bernard, Georges Paturel, Gilles Adam, ...
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Note 10 : Passionné par l'aérostation, Georges Henri Pierre dit Le Cadet finira d'ailleurs météorologiste, et même directeur entre 1909 et 1927 de l'Observatoire météorologique de Phu-Lien près de Haïphong en "Indochine française".
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Note 11 : Par exemple, on observe des étoiles fondamentales, dont les positions sont connues de façon extrêmement précise par des mesures nombreuses effectuées avec des instruments méridiens spécialisés pour cela. Ces valeurs de référence sont publiées dans des Catalogues d'étoiles fondamentales que l'on trouve dans toutes les bibliothèques d'observatoire. Avec l'équatorial coudé, on mesure pour ces étoiles fondamentales des coordonnées qui s'avèrent légèrement différentes des coordonnées "vraies" du catalogue, en raison de déviations qui proviennent des caractéristiques opto-mécaniques de l'instrument lyonnais, mais aussi des caractéristiques de l'observateur (l'équation personnelle). Cela permet de bâtir des tables des corrections systématiques à appliquer aveuglément aux coordonnées mesurées au coudé, pour se rapprocher autant que faire se peut des coordonnées "vraies". Ces tables (complétées par d'autres données, et débarrassées des effets personnels) constituent le recueil de ce qu'on appelle les constantes instrumentales propres à cet instrument particulier.
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Note 12 : Pour mesurer les variations de luminosité d'une étoile, on doit la comparer à des étoiles de référence très voisines, et connues pour ne pas être variables. Ceci peut se faire visuellement, directement à l'oculaire. C'est par exemple ce qu'on fait dans la méthode des degrés d'Argelander qui nécessite deux étoiles de référence, une plus brillante, l'autre moins brillante que la variable. Une évolution bien pratique consiste en un appareil installé entre l'oculaire et l'œil, permettant par exemple d'affaiblir de manière graduée, d'une quantité connue, une étoile par rapport à une autre. On mesure ainsi directement la différence d'éclat entre la variable et une étoile de réference voisine : on a construit un photomètre visuel. On peut aller plus loin : on enregistre sur une plaque photographique une image du champ stellaire où se trouve la variable et ses étoiles de référence. Ensuite, en laboratoire, on mesure les écarts de luminosité enregistrés pour les étoiles intéressantes, dont la variable. On a réalisé un photomètre photographique.
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Note 13 : Car le Coteau de Beauregard, où est installé l'Observatoire, est une relique de la dernière glaciation. Il y a dix mille ans, un glacier des alpes avait poussé jusqu'ici quelques millions de tonnes de débris rocheux.
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Séléniens qui ont apporté leur concours à la création de cet article :

Gilles Adam.

Mise à jour du 11 mars 2017