Portrait de Tobias Mayer (1723-1762)
Tobias Mayer est né le 17 février 1723 à Marbach une petite ville sur la rivière Neckar à quelques miles de Stuttgart, en Allemagne. Il est mort le 20 février 1762 à Göttingen. Bien qu’autodidacte, ce fut un mathématicien, un cartographe et un astronome allemand réputé, reconnu par l’ensemble du monde scientifique.
Dans son livre Histoire de l’Astronomie au XVIIIème siècle, l’astronome français Joseph Delambre (1) lui rendit hommage en ces termes :
«L’astronome allemand Tobias Meyer est universellement considéré comme l’un des plus grands astronomes, non seulement du XVIIIème siècle, mais de tous les temps et dans tous les pays».
[cryout-multi][cryout-column width= »1/4″] [/cryout-column] [cryout-column width= »1/2″][/cryout-column] [cryout-column width= »1/4″] [/cryout-column] [/cryout-multi]
Maison natale de Tobias Meyer à Marbach Crédit photo : Dr. Volker Hirschel
Biographie
Le père de Tobias Mayer était un modeste charron, féru de technique, notamment de systèmes d’adduction d’eau. Du premier mariage, son père avait eu deux filles (Margaretha et Justina) et deux garçons (Chritian et Georg-Wilhelm). Du second mariage était né une troisième fille (Eva-Catherina) et un troisième garçon : Tobias. En 1723, le père de Tobias est recruté par Jonathan von Palm, pour lui construire un aqueduc pour alimenter en eau son château situé dans les environs d’Esslingen. Sur les recommandations de von Palm, il sera par la suite embauché dans les services techniques de la ville, comme inspecteurs et chef d’équipe pour les forages et le creusement des puits nécessaires à l’alimentation en eau de la ville. Sa grande famille le suivra à Esslingen. Le jeune Tobias importunera sa mère avec ses demandes en fourniture de papier et de crayons pour copier les plans de réseaux d’eau de son père. C’est en recopiant les chiffres et les lettres des plans de son père que Tobias apprit à lire et à écrire. La précocité de ce petit garçon de 5 ans impressionna l’un des voisins, l’officier d’infanterie Schnaitmann, qui l’emmenait voir des défilés et des exercices de troupe. C’est ainsi que le jeune garçon se passionna pour les arts militaires.
A six ans, il entre à l’école communale d’Esslingen où il fit des progrès rapides et étonna ses professeurs par sa mémoire étonnante. Le 12 août 1731, le père de Tobias décède et la mère, sans ressource ne peut élever les 6 enfants. A 8 ans, Tobias est envoyé à l’orphelinat d’Esslingen. Il est ensuite pris d’affection et recueilli par le cordonnier Gottlieb David Kandler, qui possède une collection de livres avec lesquels Tobias s’initie à la géométrie et à l’architecture. Un officier d’artillerie nommé Geiger avec qui il s’est lié, propose à l’orphelinat de le faire entrer dans le corps des artilleurs et de lui donner des cours de géométrie et de planimétrie. Devant les facilités intellectuelles que montre le jeune homme, la commission refuse son incorporation comme simple artilleur et le 3 décembre 1736 le fait entrer à l’Ecole Latine d’Esslingen (l’actuel lycée Georgii). Les capacités du jeune garçon sont telle que deux ans après son entrée, il se retrouve dans la classe supérieure, alors que la durée normale des études est de six ans ! Comme les mathématiques n’y étaient pas enseignées, le recteur de l’école (M. Salzmann) prêtera au jeune garçon des livres pour apprendre avec l’aide de Geiger ce domaine des sciences. Sa mère meurt en 1737.
En 1739, certainement sous l’influence de Kandler, il dessine et publie le premier plan de la ville d’Esslingen, car il avait décelé des inexactitudes dans les cartes jusqu’alors utilisées. Cette carte est assurément le premier document scientifique créé par le jeune homme.
En 1741, il a dix-huit ans et fait publier un document à l’attention des élèves débutant en mathématiques. Il y explique ses méthodes pour simplifier et résoudre les problèmes de géométrie qu’il a rencontrés lors de ses études. Cet ouvrage impressionne, surtout par sa clarté et l’âge inhabituel de son auteur. Le conseil de l’Ecole Latine le propose à la ville de subventionner ses études à l’Université Kaiser d’Ulm. Faute d’argent, la demande est rejetée. Aussi, en 1741, sur les recommandations du recteur Salzmann, il entre au «Collegium alumnorum», qui n’est pas encore une grande école, mais une simple institution charitable qui assure pendant six ans le gîte, le couvert et l’habillement en échange de cours gratuits à l’Ecole Latine ou pour chanter dans les chœur des différentes églises d’Esslingen. Il reçoit la permission de pouvoir manger et de rester coucher à l’Ecole Latine, où il se sentait mieux pour continuer ses études. Mais quelques mois plus tard, aspirant à une carrière plus stable, il proposa au conseil de partir pour la Hollande et renouvela son irrépressible envie de devenir officier d’artillerie. L’autorisation ne lui étant pas accordée, il décida de s’échapper avec un autre de ses camarades, mais fut repris et dut rebrousser chemin et revenir à Esslingen.
En 1745 il fait éditer son livre l’«Atlas mathématique» et un livre sur l’art des constructions militaires, sous la supervision de Geiger. Sur les recommandations du recteur Salzmann, il obtient en 1746 une place dans la maison de cartographie J.B. Homann à Nuremberg. Son directeur Johann Frantz apprécie fortement les travaux de Mayer et ils deviennent amis.
Le 16 février 1751, il épouse la belle-sœur de Frantz, Maria Victoria, née Gnüge (1723–1780), et l’année suivante, nait son fils Johann Tobias Mayer, qui, plus tard, devindra également physicien. Il fut heureux en mariage et Maria Victoria lui donnera huit enfants (cinq fils et trois filles), dont trois seulement survécurent (2 fils et une fille).
Chez J.B. Homann, il travaillera avec Georg Moritz Lowitz (1722-1774) qui deviendra vingt ans plus tard professeur d’astronomie à l’université de Saint-Pétersbourg.
Sa réputation d’excellent cartographe s’établit sur la précision des coordonnées des lieux cartographiés sur ses dessins, déterminée à partir d’observations astronomiques. En dehors de ses heures de travail, depuis la terrasse de l’immeuble Homann de Nuremberg, il observe et prend des mesures de la lune et des étoiles avec son sextant en bois de 8 pouces. Il fut ainsi le premier astronome à positionner scientifiquement par leurs coordonnées les cratères et mers sélènes. En 1748 et 1749, il établit des cartes de la surface lunaire qu’il n’aura pas le temps de terminer et en arrive à penser qu’il n’y a pas d’atmosphère sur la Lune. A cette époque, c’était une opinion très controversée.
Carte de la Lune dressée par Tobias Mayer et nomenclature de J.H. Schröter.
Le résultat de ses observations, et notamment ses mesures sur les variations cycliques du diamètre de la Lune seront publiées en 1751. Mais sa renommée internationale repose principalement sur ses Tables de la Lune qui furent imprimées la première fois en 1752. En 1755, il en remit une copie au gouvernement anglais, qui avait promis une récompense de 20.000 livres (à l’époque, une véritable petite fortune !!) à celui qui trouverait une méthode pour déterminer la position en longitude des bateaux hauturiers. Ses Tables étaient si précises qu’en faisant des mesures sur l’observation de la Lune, la position d’un navire pouvait être déterminée avec une précision 1/2 degré. Ainsi se trouvait partiellement résolu le problème de la détermination de la longitude pour les marins. Une autre solution fut apportée à peu près en même temps par l’horloger John Harrison, en se basant sur la mesure du temps au moyen des montres. Mais ces instruments coûtaient une véritable fortune. Pour récompenser ses travaux sur les Tables de la Lune, le gouvernement britannique reconnaissant, remit par la suite à sa veuve une subvention de 3.000 livres.
Sa réputation de scientifique rigoureux le fait proposer en 1751 à la chaire d’économie et de mathématiques de l’université Georg August de Göttingen. Entre 1751 et 1755, il entretient une correspondance suivie avec Leonhard Euler sur deux sujets : la répartition des températures à la surface du globe terrestre, la réfraction et les causes de la libration lunaire (2). Pour réaliser ses mesures sur l’astre sélène, il inventa un sextant à double réflexion, nommé « cercle répétiteur » qui lui permettait de s’affranchir des erreurs de mesure dues à la lecture des graduations ou des jeux mécaniques de ses instruments.
De 1752 à 1756, il publiera des ouvrages sur la détermination de la longitude, l’astronomie, la géophysique, les mathématiques et la construction d’instruments de mesure. Dans les années 1757-1762, il publiera, malgré la guerre de 7 ans d’autres travaux sur l’astronomie, mais aussi sur le champ magnétique terrestre et sur la théorie des couleurs.
En 1754, il sera nommé directeur du nouvel observatoire de Göttingen, qui anciennement était hébergé dans l’une des tours des remparts de la ville. Avec cet observatoire de pointe, Mayer édita un catalogue de 998 étoiles zodiacales, dont plusieurs seront observées jusqu’à 26 fois. L’une des particularités de ce catalogue est que l’étoile n° 964 est en fait la planète Uranus, qu’Herschel repèrera en 1781. Mayer n’ayant aperçut qu’une seule fois l’astre, il ne lui a pas été permis de comprendre qu’il s’agissait d’une planète. Il travailla à l’observatoire de Göttingen avec beaucoup d’enthousiasme et de succès, jusqu’à ce qu’il meurt du typhus le 20 février 1762.
Carte de la Lune dressée par Tobias Mayer.
Et comme on n’est jamais mieux servi que par soi-même, en bas, à droite, le cratère lunaire Mayer.
Note :
(1) Joseph Delambre est un astronome et mathématicien français. Il fit la mesure de l’arc du méridien de Paris entre Barcelone et Dunkerque avec son collègue Pierre Méchain, afin qu’il serve d’étalon pour la définition du mètre et l’établissement d’un système métrique universel. La France adopta le méridien de Greenwich comme méridien zéro. En échange, les Anglais s’étaient engagés à adopter le système métrique… Vous savez maintenant pourquoi nous appelons l’Angleterre la perfide Albion !
(2) Depuis la terre, on ne voit qu’une seule moitié de la Lune, l’autre moitié restant cachée. Or les observations montrent que l’on arrive à voir près de 59% de la surface lunaire. La cause principale est que le mouvement de la lune n’est pas totalement synchrone avec celui de la terre. Les causes en sont que la Lune ne tourne pas autour de la Terre sur un cercle parfait, que sa vitesse n’est pas constante et que son axe de rotation n’est pas totalement perpendiculaire au plan de son orbite. Ce phénomène s’appelle la libration lunaire.