Joining the observatories of Paris and Greenwich

Notes and Records of the Royal Society

Volumn 62, Issue 4, 2008, Pages 355-372

  Martin, Jean Pierre ^a   McConnell, Anita ^b  

^a Cité Mondésir   (France)

^b North Cottage   (United Kingdom)

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Geodesy; Jean Dominique Cassini; Triangulation; William Roy

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EID: 55849140511     PISSN: 00359149     EISSN: 17430178     Source Type: Journal    
DOI: 10.1098/rsnr.2008.0029     Document Type: Article

References (30)

1. Received letter in RS MS DM4.3; copy at Paris, Bibliothèque de l'Observatoire (hereafter BOP) MS D5-7. 'It is of concern for the progress of astronomy that we should know the difference in longitude and latitude between the two most famous European observatories and although the astronomical observations made over the past century provide a fairly accurate means of discovering this it nonetheless appears that there is no agreement on the longitude of Greenwich to within eleven seconds and on its latitude to within fifteen seconds. 'It is known from the trigonometric operations carried out in France, in the North [that is, Lapland] and in Peru that over the extent of one degree of the meridian or 57 000 toises there is an error of barely ten toises, as was proved by bases measured at the extremities of the triangulations; likewise over the distance between Dover and London, which is 49 800 toises or thereabouts, there could be an error of up to 120 toises, which is equivalent to eleven seconds of longitude. 'M. Cassini has already published in his book The meridian verified the operations by which the distance from Calais to the great tower of Dover was determined as 18 241 toises by a first triangle and 18 243 by a second triangle; this distance could be found with greater accuracy by observing the angles, which are very acute, from Dover. 'M. Cassini does not doubt that this project would be accepted by a sovereign who loves the sciences and who, not content with the discoveries made by the celebrated Cook, has ordered a second voyage around the world, and that the Royal Society would appoint one of its members to undertake it and should its business not allow this, that it would permit M. Cassini to undertake it The honour conferred on him by association with such a respectable body would be a declaration of its confidence. 'M. Cassini has perceived from the coast of France several points on the English coast that are visible from Dover and on that primary base a suite of triangles could be carried to London, the number and dimensions depending on the prominent points between Dover and London. 'To join the triangles of the Meridienne to those of Snellius in Holland in 1762 he extended the perpendicular from Paris to Vienna in Austria. The branch that would extend to London would be the third and would form the junction of the two most beautiful cities of Europe.' See also S. Widmalm, 'Accuracy, rhetoric and technology: the Paris-Greenwich triangulation. 1784-88', in The quantifying spirit in the 18th century (ed. T. Frangsmyr), pp. 179-206. (University of California Press, Berkeley, 1990).
2. Banks to Blagden, 13 October 1783. RS BLA. B. 19. All the Banks letters cited in this paper have now been published in The scientific correspondence of Sir Joseph Banks, 1765-1820 (ed. N. Chalmers) (4 volumes) (Pickering & Chatto, London, 2007).
3. BL, MS Kings 270, 4-5. On this theodolite see A. McConnell, Jesse Ramsden (1735-1800): London's leading scientific instrument maker, Ch. 8 (Ashgate, Aldershot, 2007).
4. RS, MS DM4.6.
5. (Sir) Charles Blagden (1748-1820) studied medicine in Edinburgh and worked as an army surgeon until 1782 or 1783, when he abandoned the medical profession in favour of the scientific life available in London. His fluency in French made him a most useful member of the Anglo-French project. He was elected a corresponding member of the Académie royale des sciences in 1784.
6. Blagden to Banks, 10 October 1783. Fitzwilliam Museum, Cambridge, Perceval Collection H-191.
7. D. Howse, Nevil Maskelyne; the seaman's astronomer (Cambridge University Press, 1989), pp. 152-153.
8. 'Londres le 11 May 1784, Monsieur, Ayant plü gracieusement à notre Roi de donner des Ordres pour qu'on mesurât une Baze et tira de là des Triangles afin de joindre la situation de l'Observatoire Royal de Greenwich à celui de Paris (par le moyen d'une jonction avec les Triangles portés par vous au côté de la Mer vis-à-vis de Dover) sous la Direction de la Société Royale, j'ai un grand plaisir de vous en communiquer la nouvelle et je saisi la plus prompte occasion de requérir votre assistance en Coopérant de votre côté de l'eau dans l'ouvrage de joindre les derniers assortimens d'Angles qui doivent porter les Opérations à travers la Mer. 'A cause de la necessité de fournir de nouveaux instrumens pour cet effet, rien de cette sorte n'ayant jusques à présent été fait en Angleterre avec l'exactitude necessaire pour des Opérations trigonométricales afin de corriger les Astronomicales, nous n'avons point d'espérances de pouvoir procéder cette année sur les Triangles; nous nous proposons cependant de mesurer une Baze près de Londres & de préparer tout ce qui, est nécessaire pour l'Eté prochain. Le Lieutenant General Roy Membre de la Société Royale qui est nommé pour conduire cette affaire demande l'honneur de votre connaissance. Je suis, Monsieur ....' BOP, MS D5-7.
9. 'Paris, juin 1784, Monsieur, Japprends avec bien du plaisir que Le Roy a approuvé mon projet, et quil a chargé la Société de Lexecuter Sous la direction du lieutenant colonel Roy, officier d'une grande reputation, il Sera mon juge, et je nappelleray pas de Son jugement, je tacheray de concourrir Sur les cotes de France, a la reunion des bases, et c'est pour cette raison que je voudrois que Mr Roy, envoyat des cette année des ingénieurs avec dexcellentes lunettes pour reconnoitre les points sur les cotes de France que l'on distingue des cotes dangleterre, au deffaut dobjets je feray construire Sur Les caps de bologne, dangleterre, des piramides pour allonger les bases dou jay conclud la distance de calais a douvres, jay determiné à gauche de douvres plusieurs moulins et Si lon pouvoit Voir dun de ces moulins, Calais, et douvres, on auroit une base sur les cotes dangleterre Sur Laquelle on etablirait une Suite de Triangles jusqua Londres jespere que l'on fera construire a lextremite de la base deux belles piramides pour Laisser un monument de La magnificence du Roy dangleterre Je joins icy un exemplaire de la description de la France que jay Ihonneur de presenter a La Société. Je Suis avec la plus grande considération.' BL, MS Add. 8095, f. 274.
10. The principal meridian of longitude, on which the Paris Observatory was built, is in French 'la ligne méridienne' and abbreviated to 'Méridienne', by contrast with 'le méridien' for other meridians. This distinction is retained here. See also J.-P. Martin, Une histoire de la Méridienne (Eds Isoète, Cherbourg, 2000).
11. The metre was approximately half a toise.
12. 'Monsieur, Je trouve par le contenu de votre (lettre) qu'une expression de la mienne n' a pas été bien entendue; cela est du, je suppose, à la difficulté que j'ai d'exprimer correctement mes idées conformément aux règles de votre langue. C'est pourquoi je désire que dans notre correspondance future chacun de nous s'exprime dans sa propre langue. J'entens assez la votre pour ne pas craindre de fautes en la lisant, et je ne doute pas qu'au moins en matière de science vous ou quelqu'un de vos amis que vous voyez souvent entende l'anglois de même. 'Au lieu de lire que notre Roy a permis au Général Roy d'entreprendre la mesure projettée sous la direction de la Société royale dont il est membre, vous avez lu que le Roy a chargé la Société d'exécuter sous la direction du Général Roy. 'Le général est très versé dans l'art d'observer et de manier les instrumens les plus parfaits; il a déjà commencé à mesurer la première base qui fera de Londres, mais je desespère que la partie trigonométrique de l'opération commence avant l'année prochaine. 'J'imagine qu'une opération d'une aussi grande difficulté que de mesurer à tavers le Canal qui sépare nos deux pays avec une exactitude suffisante pour corriger les observations astronomiques ne scauroit être exécutée sans le secours réciproque des deux côtés sur chacun desquels il sera établi des signaux avec des piramides des pavillons ou des feux qui seront observés respectivement. 'Le Zêle avec lequel votre mémoire est écrit me fait espérer que nous nous joindrons à Calais pour cette mesure; mais si cela n'étoit pas compatible avec vos engagemens je ne doute pas que votre gouvernement ne charge de cette commission quelqu'un de capable et d'instruit. 'Ce seroit certainement pour nous la plus grande satisfaction de comparer les résultats de nos opérations avec celles exécutées par vous, Monsieur, dont la science tant dans la pratique que dans la théorie de ces opérations délicates est si universellement reconnue; et je ne doute pas qu'indépendamment de l'avantage que la science pourroit retirer de la rencontre de deux hommes tels que M. Cassini de Thury et le général Roy, leur réunion leur procurerait à l'un et à l'autre un très grand plaisir.' BOP, MS D5-7.
13. 'C'est un devoir de plus pour moi de désirer de le remplacer et d'offrir au Roi mes services; s'il daigne me charger de cette opération. Une fois ses ordres reçus, j'attendrai pour me rendre sur la côte de France, que Mrs les Anglois me donnent avis de leur arrivée sur celle d'Angleterre et bientôt les opérations correspondantes nécessaires pour la continuation de l'ouvrage seront commencées et poursuivies avec la chaleur que m'inspire mon zèle pour le Service de Sa Majesté et ma profonde soumission àSes ordres. ..." BOP, MS D5-7.
14. 'Le Général Roy s'est rendu en ville pour un jour, et j'ai eu une conférence avec lui. Il vous conseille de venir à Londres sans retard, et veut bien, si cela vous accommoderait, interrompre la suite de triangles à quelque endroit convenable, pour aller tout droit à Douvres y profiter de votre co-opération pour faire la jonction à travers de la mer. Ainsi il ne reste plus de difficulté, et j'espère que nous vous verrons, avec votre respectable confrère M. Méchain, dans peu de jours,' ... 'Alors nous demanderons une coopération de la part de vos savans pour porter les triangles à travers de la mer du pas de Calais, depuis les stations d'où nous partirons pour notre mesure, jusqu'aux stations employées par feu M. Cassini sur la côte de la France. Pour cet effet il faudra déterminer avec précision les endroits où M. Cassini avoit fixé ses signaux sur le Blancnez et le Boulemberg (Montlambert près de Boulogne); en quoi peut-être on trouvera de la difficulté, à cause du grand nombres d'années qui s'est passé depuis. C'est pour cette détermination surtout que nous demanderons l'assistance des savans de l'Académie des sciences les mieux instruits dans la Géométrie pratique; et comme vous en particulier devez être fort intéressé dans une affaire qui est tellement liée avec les travaux de votre famille, il me parait vraisemblable que vous serez un des commissaires que l'Académie nommera pour cet objet. Je dois être moi-même le Commissaire de la part de la Société Royale. Quand l'instrument sera prêt, et que nos arrangemens soient faits, la réquisition pour cette coopération sera notifiée à la Cour de Versailles. Cependant, j'ai cru devoir vous avertir préalablement en ami de ce qui se passe, et vous demander si vous croyez que la difficulté sera grande de trouver les places des signaux; quels seront les commissaires nommés de votre côté; et en quel mois de l'été il leur sera le plus commode de se rendre à la côte. Vous sentez bien que par une communication réciproque d'avis sur toutes les parties de l'opération, faite en confidence (confiance) entre les personnes qui y prennent part, on peut beaucoup faciliter les arrangemens et ménager la commodité des commissaires respectifs.' BOP, MS D5-7.
15. 'Le Roi approuve que pendant les courses que vous et M. Meschain vous serez obligé de faire en Angleterre, vous profitiez de l'occasion pour examiner les télescopes de M. Herschel, & les instruments de MM. Ramsden et Dollond et vous voudrez bien m'informer à votre retour de ce qui sera résulté de cet examen.' BOP, MS D5-7.
16. 'Nous n'avions pas eu à beaucoup près le même temps pour nous préparer ànotre opération; malgré cela nous osâmes nous flatter d'avoir de notre côté un instrument qui, pour la précision des résultats, ne le céderait pas à l'instrument anglois.' BOP, MS D5-7.
17. 'Je supposerai l'observateur muni d'un cercle de Borda; c'est l'instrument le plus commode, le plus portatif, et celui de tous qui permet d'aspirer à une plus grande précision. Il ne seroit plus permis aujourd'hui, dans une opération de quelque importance, d'employer ni quarts de cercle ni théodolites ordinaires, encore moins les graphomètres; un cercle de Borda de deux décimètres de rayon suffira pour les opérations les plus délicates: moins grand de moitié, il serait encore d'une exactitude suffisante pour toutes les opérations géographiques ou géodésiques ordinaires. On l'amène avec la plus grande facilité dans le plan des objets dont on a à mesurer les distances angulaires; on le fait passer en un instant de la situation horizontale àla situation verticale: enfin il est le seul avec lequel on puisse éluder les erreurs de la division; il suffit pour cela de multiplier les observations d'un même angle, assez pour ne plus trouver de différence sensible entre plusieurs mesures consécutives faites sur différentes parties du limbe.' BOP, MS D5-7.
18. BOP, MSD5-7.
19. BOP, D2-41; Registre des procès-verbaux de l'Académie royale des sciences pour 1788, vol. 107, fol. 67 recto (Archives of the Académie des sciences).
20. 'Je ne pus à cette occasion m'empêcher d'admirer la complaisance, l'attention et les petits soins que les matelots procurèrent aux dames incommodées, cela me donna meilleure idée que je n'en avois de la galanterie angloise, car tout l'équipage étoit anglois.' BOP, MS D5-7.
21. 'Le général Roi est le plus digne homme et le plus respectable Militaire que l'on puisse voir, plein d'aménité, de bonhomie, de loyauté, de modestie. En peu de moments nous le prîmes tous dans la plus grande amitié. Son collègue Mr Blagden était déjà connu de nous de sorte que la liaison et l'intimité furent bientôt établies.'
22. 'Nous montâmes sur le donjon où était établi le fameux instrument destiné aux opérations géodé siques du général Roy et construit par le fameux Ramsden. Je trouvai l'ouvrage digne de son auteur. Rien de plus parfait pour l'exécution, et de plus ingénieux en même temps. C'est un grand théodolite perfectionné mais cet instrument est fort compliqué et d'un tel volume qu'il faut pour en faire usage tous les moyens et la possibilité qu'ont Messieurs les Anglois de ne rien épargner, et de surmonter les obstacles à force de dépense. ... Lorsque la nuit fut venue nous allâmes passer la soirée chez le général Roy. On nous présenta le thé selon la mode anglaise. Ensuite un fort bon souper qui dura fort longtemps car les Anglois ne peuvent quitter la table.' BOP, MS D5-7.
23. 'Nous nous rendîmes à 10 heures chez le géné ral Roy pour discuter avec lui et M. Blagden son collègue sur tous les objets de notre coopération. Et avec le plus grand accord de part et d'autre, avec une bonne volonté et une complaisances réciproques nous arrêtâmes d'établir des feux à Dunkerque, à Calais, au blancnez et au Montlamberg au-dessus de Boulogne que le général observeroit de Douvres et de plusieurs autres stations.' BOP, MS D5-7.
24. Woolwich Arsenal supplied these intense bluish-white flares. The finely powered mixture consisting of 28 parts of nitre (derived mainly from Bengal), 4 parts of sulphur, and 2 parts of trisulphate of arsenic, was burnt in copper cups set on tripods.
25. 'Ce cap, le plus élevé de toute la côte et le plus avancé vers l'Angleterre étoit dans une position très avantageuse pour nos opérations, il devoit être le sommet des principaux angles de liaison et formoit avec le Montlambert, la plus grande base sur laquelle MM. Le Commissaires Anglois pussent s'appuyer du côté de la France.' BOP, MS D5-7.
26. 'Cet ouvrage eut paru dès l'année 1789, si nous n'eussions cru devoir attendre la publication des Opérations Angloises, dont il n'étoit pas convenable que nous fussions les premiers à faire connoître les résultats. Elles n'ont été imprimées qu'en 1790. Les circonstances qui eurent lieu à cette époque, en France, permirent peu de s'occuper d'un Ouvrage de sciences, à peine osonsnous nous flatter, même en ce moment, qu'au milieu des grands objets dont on est encore occupé, il puisse inspirer quelqu'intérêt et trouver des lecteurs.' BOP, MS D5-7.
27. William Roy, 'Account of the measurement of a base on Hounslow Heath', Phil. Trans. R. Soc. 75, 365-480 (1785).
28. Roy rehearsed the historical background to the project and went into great detail over the three methods tested for measuring the baseline. With preference given to Ramsden' s chain, the paper then explained its construction and deployment. This hitherto humble device was now the precision instrument on whose accuracy the entire project would depend. Three large fold-out plates illustrated the chain, the pyrometer, the glass rods, and their methods of use. The subsequent report was: William Roy, 'An account of the mode proposed to be followed in determining the relative situations of the royal observatories of Greenwich and Paris', Phil. Trans. R. Soc. 77, 188-226 (1787).
29. William Roy, 'Account of the trigonometrical operation whereby the distance between the meridians of the Royal Observatories of Greenwich and Paris has been determined', Phil. Trans. R. Soc. 80, 111-270 (1790). Like the earlier report on the Hounslow base measurement, it carried maps, plans of the triangulation, and illustrations of the apparatus employed. The latter included not only Ramsden's 'new instrument', drawn by Thomas Milne, a cartographer and artist, but also the laborious method by which the great theodolite was hoisted onto its scaffold.
30. William Mudge and Isaac Dalby, An account of the operations carried on for accomplishing a trigonometrical survey of England and Wales; from the commencement, in the year 1784, to the end of the year 1796. By order of the Honourable Board of Ordnance. First published in, and now revised from, The Philosophical Transactions, by Captain William Mudge, F.R.S. and Mr Isaac Dalby (London, 1799).