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Après avoir construit un observatoire astronomique en Afrique du Sud au Cap, il effectue en revanche un nombre impressionnant d'observations astronomiques. Il termine son séjour austral à l'Île-de-France puis à l'île Bourbon, aujourd'hui respectivement Îles Maurice et de La Réunion, de à , période au cours de laquelle il effectue un relevé géodésique de l'Île-de-France.
Il a dénommé 14 des 88 constellations et en a rebaptisé une autre la Mouche (en latin : Musca, abréviation : Mus). Elle est proche de la Croix du Sud (Crux, Cru).
Son rationalisme scientifique le conduit à nommer les quatorze constellations ainsi :
Il découpe la très grande constellation Navire Argo pour en créer trois autres, la Carène, la Poupe et les Voiles.
Il découvre en 1752, l'amas ouvertNGC 4755, de la Croix du Sud, connu sous le nom de boîte à bijoux. Celui-ci renferme une centaine d'étoiles regroupées sur environ 20 années-lumière, à près de 7 500 années-lumière de la Terre.
De retour en France, il participe à la vérification de la base établie par Jean Picard près d'un siècle auparavant pour mesurer la longueur du méridien terrestre en 1756.
En outre, en l'honneur de sa contribution à l'étude du ciel de l'hémisphère sud, un télescope de 60 cm construit à l'île de La Réunion sera nommé le télescope Lacaille.
Coelum australe stelliferum (1763) (édité par J. D. Maraldi), contenant les observations de 10 000 étoiles, et décrivant quatorze nouvelles constellations.
Observations sur 515 étoiles du Zodiaque (publié dans le t. VI de ses Ephémérides, 1763)
Leçons élémentaires de mathématiques (1741), fréquemment réimprimé
Leçons élémentaires de mécanique (1743), &c.
Leçons élémentaires d'astronomie (1746), 4e éd. augmentée par Lalande (1779)
Leçons élémentaires d'optique (1750), &c.
Calculs par lui-même des éclipses, insérés dans L'Art de vérifier les dates de l'historien bénédictinCharles Clémencet (1750)
Création d'un planisphère austral contenant les constellations entre le pôle sud et le tropique du capricorne (1752).
Il a communiqué à l'Académie en 1755 un catalogue de quarante-deux nébuleuses du sud, et donné dans le t. ii de ses Éphémérides (1755) des règles pratiques pour employer la méthode lunaire des longitudes, proposé dans ses suppléments au Traité de Navigation (1760) de Pierre Bouguer, le modèle de l'almanach nautique.
↑Un doute subsiste concernant cette date car il a été baptisé le 15 mars 1713 et généralement l'usage à l'époque était de baptiser les enfants dès leur naissance, voir le bicentenaire de Lacaille L'Astronomie, vol. 27, p. 457-473, plus précisément page 459.
Jean-Paul Grandjean de Fouchy, Éloge de M. l'abbé de la Caille, dans Histoire de l'Académie royale des sciences - Année 1762, Imprimerie royale, Paris, 1764, p. 197-212(lire en ligne)
Journal historique du voyage fait au Cap de Bonne-Espérance par feu M. l'abbé de La Caille..., Paris, Guillyn, 1763. Pour cet ouvrage, il reçut l'aide de l'abbé Carlier, qui écrivit également un Discours sur sa vie.
Orientation bibliographique
G. Bigourdan, « Sur diverses mesures d'arcs de méridien, faites dans la première moitié du XVIIIe siècle », dans Bulletin Astronomique, série I, vol. 18. En plusieurs sections : pages 320, 351, 389 et 444...
Boistel, Guy, 2006, « Le voyage de l'abbé Nicolas-Louis de Lacaille, apprenti naturaliste ethnographe, au cap de Bonne-Espérance, 1750-1754 », in Sophie Linon-Chipon et Daniela Vaj, Relations savantes. Voyages et discours scientifiques, Paris, Presses de l'université Paris-Sorbonne, p. 121-141.
Ian S. Glass, traduction J. Lequeux, Nicolas-Louis de La Caille, astronome et géodésien, Paris, EDP sciences & l'Observatoire de Paris, coll. « Sciences et Histoire », (ISBN978-2-901057-68-0).