20 astuces ingénieuses pour s’orienter dans le monde sans carte ni GPS

À l’époque des Vikings, l’océan Atlantique Nord était souvent enveloppé de brouillard, laissant les marins dans l’obscurité pendant des jours, sans apercevoir le soleil. Les sagas islandaises mentionnent une « pierre du soleil », qui aurait pu être un cristal de calcite, capable de diviser la lumière en deux faisceaux distincts. En faisant tourner la pierre jusqu’à ce que les deux faisceaux paraissent d’une luminosité égale, le marin pouvait déterminer la position du soleil. Les principes mathématiques de l’optique suggèrent que cela aurait pu fonctionner, mais nous ne disposons d’aucun exemple confirmé d’un tel objet dans une tombe viking. Cela semble probable, mais ce n’est pas une certitude.

Dès 1500 avant notre ère, des navigateurs chevronnés étaient capables de parcourir des milliers de milles en pleine mer à bord de canoës. Des navigateurs tels que Mau Piailuk, originaire de Satawal en Micronésie, ont redonné vie à ces techniques de navigation traditionnelles dans les années 1970. Le navigateur s’allongeait à l’intérieur de la coque du canoë et percevait les longues vagues continues générées par les alizés lointains. Si ces vagues venaient à heurter une île cachée, elles créaient une contre-vague qu’un navigateur expérimenté pouvait détecter à 20 ou 30 miles de distance, même si l’île elle-même restait invisible.

En Chine, à l’époque des Trois Royaumes, des ingénieurs chinois tels que Ma Jun ont construit un chariot à deux roues surmonté d’un petit bonhomme dont le bras tendu indiquait toujours le sud. Des engrenages différentiels, reliés aux deux roues, faisaient tourner la figurine dans le sens opposé au virage du chariot, de sorte que le bras conservait son orientation lorsque le véhicule se déplaçait sur un terrain plat. Aucun aimant n’était utilisé. Des erreurs s’accumulaient au fil du temps en raison du patinage des roues ; l’équipage devait donc réorienter la figurine à midi solaire.

En 1757, l’officier de marine britannique John Campbell modifia la conception initiale de l’octant afin de faciliter la navigation des marins. Grâce à un miroir mobile, un navigateur pouvait réfléchir l’image d’une étoile dans un petit télescope et l’aligner avec l’horizon. Cette double réflexion permettait, grâce à un cadre de 60 degrés, de mesurer des angles allant jusqu’à 120 degrés, ce qui donnait la latitude. La longitude était ensuite déterminée en combinant cette valeur avec l’heure précise fournie par l’horloge du navire.

Les navigateurs traditionnels des îles Santa Cruz, dans les Îles Salomon, naviguaient parfois sous un ciel nuageux, sans étoiles pour les guider. Lors de ces nuits-là, ils guettaient le « te lapa », « la lueur » : une traînée lumineuse à quelques pieds sous la surface de l’eau, se dirigeant vers la terre ou s’en éloignant. On raconte que des navigateurs comme Teakei, de Taumako, étaient capables d’apercevoir des îles situées jusqu’à 80 milles marins au large grâce au « te lapa ». Les scientifiques ignorent encore exactement ce qui provoque cette lueur.

Les boussoles tournent de manière erratique près des pôles magnétiques, et le soleil peut ne pas se lever pendant des semaines. La boussole céleste mise au point par A. H. Pfund en 1948, intégrée au toit d’un avion, détectait le profil de polarisation de la lumière diffuse du ciel pour déterminer la direction du soleil avec une précision d’environ un degré, même lorsque celui-ci se trouvait à sept degrés sous l’horizon. Elle a permis à Scandinavian Airlines d’exploiter sa première liaison commerciale transpolaire, entre Copenhague et Los Angeles, en 1954.

Les navigateurs de la mer d’Arabie, du golfe Persique et de l’océan Indien, comme Ahmad ibn Mājid, un navigateur du XVe siècle, parcouraient la mer d’Arabie à l’aide d’un « kamal », une planchette en bois munie d’une ficelle nouée. Il la tenait entre les dents et la tirait à bout de bras jusqu’à ce que le bord inférieur de la planchette soit aligné avec l’horizon et le bord supérieur avec l’étoile polaire. Le nœud qu’il maintenait serré entre ses dents indiquait la hauteur de l’étoile, et donc sa latitude, mais jamais sa longitude.

Lorsque les voyageurs inuits, iñupiats et yupiks traversaient l’Arctique canadien, l’Alaska et le Groenland, ils parcouraient une toundra si plate et si monotone qu’il était facile de s’y perdre. Ils ont donc érigé des inuksuit, des balises constituées de pierres empilées. Ce mot signifie « ce qui agit à la place d’un être humain ». Des « fenêtres » de pierres ouvertes ou des pierres allongées servant de repères indiquaient les cols de montagne, les chenaux navigables en toute sécurité ou les caches de nourriture. Plus d’une centaine de ces anciennes balises se dressent encore aujourd’hui à Inuksuk Point, sur l’île de Baffin.

Lorsque les marins de haute mer devaient mesurer leur vitesse, ils lançaient par-dessus la poupe du navire une planche lestée en forme de part de tarte, appelée « chip log », qui flottait à la verticale comme une ancre provisoire. Un marin comptait le nombre de nœuds sur une corde nouée qui passait entre ses mains pendant qu’un temps déterminé s’écoulait dans un petit sablier, puis il rembobinait la corde. Ce nombre correspondait à la vitesse dans l’eau, ce qui explique pourquoi on désigne encore aujourd’hui la vitesse par le terme de « nœuds ».

Entre 1928 et la fin des années 1950, plus de 400 stations au sol réparties à travers les États-Unis émettaient une tonalité « point-trait » sur un signal radio dans une partie du ciel, et une tonalité « trait-point » dans une autre. Là où les deux se rencontraient, les pilotes pouvaient entendre une tonalité continue de 1 020 Hz. Ils maintenaient l’avion « sur le faisceau » en gardant ce son au centre de leurs écouteurs. Il n’y avait ni écran ni aiguille, juste un simple bourdonnement dans l’obscurité.

Lorsqu’une tempête de neige faisait rage ou qu’une nuit d’hiver s’abattait sur l’immensité de l’Arctique, les Inuits ne disposaient d’aucun repère visuel, ni d’étoiles pour s’orienter. Cependant, les vents violents formaient dans la neige des crêtes droites et durcies appelées « uqalurait » (« congères en forme de langue » en inuktitut). Les chasseurs inuits ont appris à sentir ces crêtes sous leurs bottes ou sous les patins de leurs traîneaux et s’en servaient pour maintenir un cap droit à travers le paysage, même lorsque la visibilité était nulle.

Au Ier siècle de notre ère, les érudits, les géomètres et les devins de la dynastie Han utilisaient les cuillères décrites par Wang Chong dans son Lunheng. Elles étaient fabriquées en aimant naturel, une roche dotée de propriétés magnétiques intrinsèques, et reposaient en équilibre sur une plaque de bronze lisse sur laquelle étaient gravés les points cardinaux. Grâce au faible frottement de sa cuvette, elles tournaient facilement pour pointer vers le sud géographique, guidées par le champ magnétique terrestre. Malheureusement, cet instrument était trop grand et trop lourd pour être vraiment utile à bord d’un navire tanguant.

Le papier et l’encre ne résistaient pas bien sur les ponts mouillés de la mer du Nord, de la Baltique ou de l’Atlantique, et de nombreux timoniers étaient de toute façon incapables d’écrire. La planche de route a résolu ce problème : il s’agissait d’une planche en bois sur laquelle était gravée une rose des vents comportant des anneaux percés de trous, un anneau pour chaque demi-heure de quart. En insérant des chevilles en bois dans les trous appropriés, le timonier consignait le cap qu’il avait suivi ainsi que la vitesse de déplacement. À la fin de son quart, le capitaine transcrivait ces informations dans le journal de bord.

En l’absence de montres fiables, les marins européens utilisaient un instrument portatif appelé « nocturnal ». Le marin observait l’étoile Polaire, l’étoile du Nord, à travers un trou situé au centre de l’instrument, puis faisait pivoter un bras pour l’aligner sur une étoile « de référence » proche. La position de ce bras sur un cadran intérieur indiquait l’heure locale. Cette précision était suffisante pour tenir la garde et prévoir les marées. Le nocturnal ne fonctionnait que dans l’hémisphère nord, où l’étoile Polaire est visible.

Les atolls coralliens de faible altitude du Pacifique central ne s’élèvent qu’à quelques pieds au-dessus du niveau de la mer, et ils sont invisibles depuis un canoë situé à plus de dix miles au large. Pourtant, le sable clair du lagon et les eaux turquoise peu profondes réfléchissaient la lumière du soleil vers le haut, donnant à leur face inférieure une teinte vert pâle ou jaune que les navigateurs kiribatiens appelaient « te aka ». Cette couleur réfléchie indiquait aux navigateurs où chercher les atolls situés entre 30 et 50 miles au-delà de l’horizon, à condition qu’il y ait une couverture de cumulus.

À l’époque de l’historien grec Hérodote et jusqu’au XXe siècle, les pilotes côtiers utilisaient un plomb en forme de cloche attaché à une corde graduée en brasses. Ils faisaient descendre le plomb jusqu’au fond de l’océan en déroulant la corde et en lisant les graduations. La base creuse était remplie de graisse de suif, qui recueillait le sable, les coquillages ou la vase provenant du fond marin. En comparant le type de fond et la profondeur à un tronçon de côte connu, le pilote pouvait déterminer où il se trouvait. Un plomb propre indiquait un fond dur, un rebord rocheux ou un récif, mais ne signifiait pas pour autant que le plomb n’avait pas atteint le fond.

Les navigateurs portugais et espagnols de l’ère des grandes découvertes, à l’instar de Vasco de Gama, qui mit le cap sur l’Inde en 1497, avaient besoin d’une version de l’astrolabe – un instrument muni d’une carte du ciel, initialement utilisé à terre – capable de résister au vent à bord d’un navire en mouvement. Un lourd anneau en laiton, doté de larges rayons ajourés permettant aux rafales de passer, était suspendu de manière stable à un anneau de pouce. Pour effectuer une lecture, le navigateur orientait le bras de visée vers le soleil à midi ou vers l’étoile polaire, puis regardait vers le bas.

Mentionné pour la première fois par le mathématicien Levi ben Gerson en 1342 dans le cadre de l’astronomie terrestre, le bâton croisé fut par la suite utilisé par des marins tels qu’Henry Hudson pour la navigation maritime. Le navigateur plaçait une extrémité du bâton contre son œil et déplaçait une traverse ou une girouette vers le haut ou vers le bas le long de la tige en bois jusqu’à ce que les bords supérieur et inférieur de la traverse s’alignent avec l’horizon et une étoile choisie. Cette lecture indiquait la latitude du navire, mais regarder vers le soleil pour effectuer cette mesure pouvait causer de graves lésions oculaires. C’est ce risque de lésions oculaires qui a conduit le navigateur anglais John Davis à mettre au point la « back-staff » en 1590.

Un vent de travers provoquera une dérive latérale de l’avion, ce qui rendra caduque tout cap déterminé uniquement à l’aide d’un compas et de l’heure. Charles Lindbergh a traversé l’Atlantique en solo en 1927, et pour s’orienter, il disposait d’un viseur de dérive, un tube traversant le plancher du fuselage et contenant une grille en verre rotative. Les vagues ou les reliefs terrestres passant devant la grille semblaient se déplacer. Lindbergh faisait tourner la grille jusqu’à ce que ces éléments s’alignent sur les lignes de la grille, indiquant ainsi un angle de dérive. À partir de là, il pouvait ajuster son cap et rester sur la bonne trajectoire.

En pleine mer, les navigateurs se servaient d’une boussole stellaire mentale appelée « paafu », composée de 32 « maisons » définies par les points de lever et de coucher de diverses étoiles, qu’ils utilisaient uniquement pour s’orienter. Une deuxième technique servait à déterminer leur position, en se basant sur certaines étoiles zénithales qui ne se trouvent directement au-dessus de la tête qu’à une seule latitude. Si Hōkūleʻa, le nom hawaïen d’Arcturus, se trouvait directement au-dessus de leur tête, le navigateur savait alors, de mémoire, que son navire se trouvait à la latitude d’Hawaï, soit 19 degrés nord.

Ce contenu a été créé à l’aide de l’IA.