1. Le principe de l’instrument
Destiné à l’astrométrie – science de la position des astres –, le cercle méridien, qui combine une lunette et un cercle gradué positionnés précisément dans le plan nord-sud, est associé à une horloge de précision. La lunette permet d’observer les astres au moment de leur passage dans le plan méridien, passage résultant du mouvement de rotation de la terre sur elle-même en un jour. L’horloge permet de repérer cet instant et le cercle gradué indique la hauteur au-dessus de l’horizon de l’astre observé. Tous les astres visibles en un lieu donné passent au moins une fois par jour dans le plan méridien de ce lieu ; les étoiles les plus proches du pôle, appelées circumpolaires, y passent deux fois.
Les deux quantités obtenues à l’aide du cercle méridien – l’instant de passage et la hauteur de l’astre – permettent de calculer la position de l’astre observé sur la voûte céleste. Inversement, l’observation du passage au méridien d’un astre dont on connaît déjà la position permet d’obtenir la « correction d’horloge », donc de « fabriquer » le temps.
C’est l’astronome danois Olaüs Roemer qui, en 1704, réalisa le premier instrument permettant de déterminer à la fois les deux coordonnées d’un astre en combinant en un seul deux instruments existants : une lunette astronomique, traversée en son milieu par un axe de rotation horizontal orienté est-ouest, et un cercle gradué, équipé de microscopes de lecture porté par ce même axe. Les extrémités de l’axe transversal sont terminées par des tourillons cylindriques qui reposent sur des coussinets en bronze, eux-mêmes scellés sur des piliers. Parce que cette installation procure une très grande stabilité à la lunette, les mesures d’angle et d’instant qu’elle permet sont beaucoup plus précises que celles obtenues avec tout autre instrument.
Au cours du 19e siècle, le cercle méridien deviendra l’instrument par excellence de l’astrométrie et tous les observatoires importants en seront équipés.
2. Le cercle méridien de l’observatoire de Besançon
L’instrument, installé en septembre 1885, a été commandé en 1881 au constructeur mécanicien Paul Gautier, dont l’atelier parisien – créé en 1866 – avait repris les activités des maisons Secrétan et Eichens. Avant d’ouvrir sa propre fabrique, Wilhelm Eichens avait été le maître d’apprentissage du jeune Gautier dans l’atelier de Marc Secrétan. Sur les dix cercles méridiens équipant en 1887 les observatoires français, neuf proviennent de ces trois maisons et, bien que de conception analogue, tous sont des pièces uniques. Celui de Besançon possède une lunette de 2,37 m de distance focale et de 19 cm d’ouverture et il est muni de deux cercles de 1 m de diamètre, gradués de 5’ en 5’ et équipés chacun de six microscopes pour la lecture des graduations.
Ce cercle méridien, qui assure le service du Temps à l’observatoire de 1885 à 1980, ne fut que très peu modifié. Les améliorations et changements portent essentiellement sur les accessoires de l’appareil – micromètre (IM25001811), horloge (IM25001964), chronographe –, régulièrement modernisés.
Quant à l’oculaire triple (IM25001812) – inventé par Gruey et construit par Gautier –, il a pour fonction de faciliter les observations de la Lune et du Soleil, dont le passage au méridien est plus difficile à repérer car, contrairement aux étoiles, ils ne se présentent pas comme des points mais comme des disques dont il faut déterminer le centre.
L’instrument est utilisé à partir de 1886 pour l’observation des étoiles de repère, dites étoiles fondamentales, la nuit et pour celle du Soleil le jour. Il sert également à l’observation du passage des étoiles circumpolaires, de la Lune et des planètes.
À partir de 1913, lorsque l’observatoire est équipé pour recevoir les signaux horaires de la tour Eiffel, il est surtout utilisé pour l’élaboration de catalogues de position d’étoiles. A la fin du dernier programme d’observations, dans les années 1980, le cercle méridien est remis dans son état d’origine afin d’être présenté au public.
