Flinders n'a pas d'astronome à bord après l'escale du Cap : John Crosley, malade, y débarque en octobre 1801, laissant ses tables. Flinders et son frère Samuel assurent dès lors les observations. Le récit de l'Investigator en dit long sur les instruments qui ont permis de lever la côte australienne.
« Les marches, sur le temps solaire moyen, des quatre montres marines confiées à ma garde furent déduites par M. Crosley de trois jours d'observations de hauteurs correspondantes, faites au sextant avec un horizon de mercure, entre le 21 et le 27 octobre. »
La longitude se lit dans l'écart entre l'heure du lieu, donnée par le Soleil, et l'heure de Greenwich, conservée par une montre marine. L'Investigator emporte des garde-temps de Thomas Earnshaw (n° 520 et 543) et de John Arnold (n° 82 et 176), fournis par le Bureau des longitudes britannique.
Aucun n'est parfait : il faut connaître leur « marche », c'est-à-dire ce qu'ils gagnent ou perdent chaque jour, et la vérifier à chaque escale. Au fil du voyage, la n° 543 devient si irrégulière que Flinders ne s'y fie plus ; c'est la n° 520 qui le guide jusqu'à Wreck Reef.
« M. Inman m'avait rendu les deux montres marines, avec une table de leurs marches déduites de hauteurs correspondantes ; mais la No. 543 avait marché si irrégulièrement qu'elle ne méritait aucune confiance. »
À la mer, le sextant mesure la hauteur du Soleil à midi, d'où se déduit la latitude, et les « distances lunaires » entre la Lune et une étoile, qui donnent une longitude indépendante des montres.
À terre, Flinders installe un petit observatoire. Faute d'horizon visible, il observe le Soleil dans un bain de mercure, qui en renvoie l'image : deux hauteurs égales, prises le matin et l'après-midi, donnent l'instant exact du midi local et permettent de régler les montres.
Dès la Manche, Flinders s'aperçoit que la variation de l'aiguille aimantée change selon la direction du cap du navire et selon l'endroit où l'on place le compas : le fer du bord, canons et ferrures, attire l'aiguille. Il multiplie les observations, compas sur l'habitacle puis sur la drome, loin de toute masse de fer.
De retour en Angleterre, il expose ses résultats à la Royal Society (1805) et propose de compenser l'effet du fer par une barre de fer doux placée verticalement près du compas. Cette « barre de Flinders » équipe encore aujourd'hui les compas magnétiques des navires.
« Ainsi, le déplacement du compas, de l'habitacle à un point un peu en avant du milieu du navire, produisit un changement de 4° 37' dans la variation moyenne. »
Flinders relève le baromètre plusieurs fois par jour. Sur la côte sud, il remarque que les vents de terre font baisser le mercure et les vents du large le font monter, sans que le temps change.
Il s'en sert pour deviner la direction d'une côte encore invisible. La Royal Society publie en 1806 ses observations sur le baromètre marin le long des côtes de la Nouvelle-Hollande, rédigées pendant sa captivité.
« J'avais remarqué que les vents venant de terre tendaient à faire baisser le mercure, et les vents du large à le faire monter, sans qu'il survînt aucun changement dans le temps. »
Le levé repose sur des relèvements : depuis le navire, puis depuis des sommets où Flinders monte avec son théodolite, il mesure les angles entre caps, îles et pointes, et les rattache par triangulation. Plusieurs noms gardent la trace de ces stations : Station Peak, Station Island, Lookout Head, Inspection Hill.
Le levé permet même de se passer des montres : à Groote Eylandt, une île sert de charnière entre deux séries de relèvements, d'où son nom de Connexion Island.
« Je la nomme Connexion Island, parce que c'est par son moyen que mon levé autour de Groote Eylandt fut rattaché, et rendu dans une large mesure indépendant des montres marines. »
Technologies
Measuring time, angles and magnetism
After the call at the Cape, Flinders had no astronomer on board: John Crosley, in poor health, left the ship there in October 1801, handing over his tables. From then on Flinders and his brother Samuel took the observations. The narrative of the Investigator says much about the instruments with which the Australian coast was surveyed.
« The rates of going with mean solar time of the four time keepers committed to my charge, were deduced by Mr. Crosley from three days observation of equal altitudes, with a sextant and quick-silver horizon, between the 21st and 27th of October. »
Longitude is read from the difference between local time, given by the Sun, and Greenwich time, kept by a marine timekeeper. The Investigator carried timekeepers by Thomas Earnshaw (Nos 520 and 543) and John Arnold (Nos 82 and 176), supplied by the Board of Longitude.
None was perfect: one had to know its "rate" — how much it gained or lost each day — and check it at every port of call. As the voyage went on, No. 543 became so irregular that Flinders no longer trusted it; No. 520 guided him as far as Wreck Reef.
« Mr. Inman had returned me the two time keepers, with a table of their rates deduced from equal altitudes; but the No. 543 had gone so very irregularly, as not to be entitled to any confidence. »
At sea the sextant measures the height of the Sun at noon, from which latitude is found, and the "lunar distances" between the Moon and a star, which give a longitude independent of the timekeepers.
Ashore, Flinders set up a small observatory. Lacking a visible horizon, he observed the Sun in a bath of mercury, which reflects its image: two equal altitudes, taken morning and afternoon, give the exact moment of local noon and allow the timekeepers to be rated.
From the Channel onwards, Flinders noticed that the variation of the needle changed with the direction of the ship's head and with where the compass stood: the iron on board, guns and fittings, attracted the needle. He multiplied his observations, compass on the binnacle, then on the booms, away from any mass of iron.
Back in England he laid his results before the Royal Society (1805) and proposed compensating the iron's effect with a vertical bar of soft iron placed near the compass. This "Flinders bar" is still fitted to ships' magnetic compasses today.
« Thus a change of place from the binnacle to a little before the centre of the ship, produced an alteration of 4° 37' in the mean variation. »
Flinders read the barometer several times a day. On the south coast he noticed that land winds made the mercury fall and sea winds made it rise, though the weather did not change.
He used this to guess the trend of a coast not yet in sight. In 1806 the Royal Society published his observations on the marine barometer along the coasts of New Holland, written during his captivity.
« Winds coming off the land, I had remarked, had a tendency to depress the mercury, and sea winds to make it rise, though no change took place in the weather. »
The survey rested on bearings: from the ship, then from summits Flinders climbed with his theodolite, he measured the angles between capes, islands and points, and tied them together by triangulation. Several names keep the memory of these stations: Station Peak, Station Island, Lookout Head, Inspection Hill.
The survey could even do without the timekeepers: at Groote Eylandt an island served as the hinge between two series of bearings, hence its name, Connexion Island.
« I call it Connexion Island; because my survey round Groote Eylandt was connected by its means, and made in a great measure independent of the time keepers. »
