L'arbalète, également connue sous les noms d'arbaleistrille ou bâton de Jacob, est apparue au XIVe siècle. Il s'agit d'une règle portant, sur trois faces, des graduations relatives à trois marteaux (curseurs) de tailles différentes.
L'arbalète est un instrument de mesure utilisé en navigation à partir du XIVe siècle pour déterminer la latitude de la position d’un navire à partir de l’angle entre l’horizon et un astre (le soleil ou l’étoile polaire). Elle a également été utilisée pour mesurer la hauteur d’un objet (un édifice par exemple) lorsque la distance à cet objet est connue.
Généralement, le navigateur vise simultanément un astre avec une des extrémités d’un des bâtons perpendiculaires, et l’horizon avec l’autre des extrémités du même bâton. La latitude correspond à l’angle (φ) entre un point positionné sur la Terre et l’Équateur. Elle peut être définie à l’aide de l’angle entre l’horizon et le soleil (ou un autre astre).
Étant donné que la déclinaison solaire est connue grâce à des tables, le navigateur doit juste déterminer l’angle h entre le soleil et l’horizon. Il utilise pour cela l’arbalète en visant simultanément le soleil avec une des extrémités du marteau, et l’horizon avec l’autre. Puisque la longueur du marteau est fixe, il est possible de graduer la flèche selon l’angle h.
Pour prendre la hauteur d'une étoile, on vise l'astre (observation directe) à la limite supérieure du marteau, celui-ci étant placé de telle sorte que son extrémité inférieure et l'œil de l'observateur soient sur une même ligne horizontale. La hauteur du Soleil se mesure avec l'arbalète retournée, le Soleil se trouvant derrière l'observateur : le marteau coulisse jusqu'au moment où l'ombre portée de sa branche supérieure atteint l'extrémité de la règle. Entre celle-ci et l'œil de l'observateur, une ligne horizontale passe par le bord inférieur du marteau.
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L’arbalète doit être positionnée de manière à ce que le marteau soit parallèle à l’objet dont on désire évaluer la hauteur et que son extrémité supérieure corresponde au sommet de l’objet à mesurer.
Au milieu du 14e siècle, ce nouvel instrument permet de calculer la latitude pour déterminer la position d’un navire, mesure la hauteur des astres au-dessus de l’horizon, le soleil de jour ou l’étoile polaire la nuit. Beaucoup de marins préfèrent utiliser à bord le quadrant, un cercle en bois marqué en degrés, suspendu à un anneau portant un fil à plomb avec un système de visée sur le côté.
Dans ses Premieres Œuvres, un traité de navigation somptueusement illustré, le pilote Jacques de Vaulx s’est largement inspiré des ouvrages savants de l’époque (Petrus Apian, Pedro de Medina, Oronce Fine, etc.). Une série de figures montre la construction et l’utilisation d’instruments nautiques tels que l’arbalète, ou bâton de Jacob.
Au XVIII° siècle, on constate une augmentation du nombre de voyages au long cours. Ce regain d’activités maritimes accroît la demande pour une navigation précise et sans danger pour assurer une plus grande rentabilité des opérations de commerce tout en améliorant la sécurité. De nouveaux instruments et documents de navigation se développent et les documents nautiques s'amélioraient.
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