Le méridien de Paris est le méridien passant par le centre de l'Observatoire de Paris. Il est situé à 2°20'13,82" à l'est de celui de Greenwich (conventionnellement, la valeur adoptée par l'IGN est de 2°20'14,025"). L'importance historique et scientifique du méridien de Paris est liée aux mesures d'arc de méridien qui lui correspondent : les mesures de la Méridienne de France. Ces mesures sont à l'origine du développement de la géodésie, ainsi que de la définition historique du mètre.
Définition du méridien de Paris et de la Méridienne de France
Le méridien de Paris définit l'ensemble des points situés sur une ligne imaginaire reliant le pôle Nord au pôle Sud à la longitude de l'observatoire de Paris. La Méridienne de France correspond à une ligne réelle déterminée au moyen de triangulation géodésique et de mesures astronomiques suivant le méridien de Paris. La Méridienne de France a été mesurée à plusieurs reprises au cours de l'histoire de la géodésie.
L'histoire de la mesure de la Méridienne de France traverse trois siècles, du règne de Louis XIV lors de la fondation de l'Observatoire de Paris, un an après la création de l'Académie des sciences en 1666, jusqu'à la mesure de la nouvelle méridienne de France, initiée par François Perrier sous la Troisième République de 1870 à 1888. Cette dernière période correspond à la création des institutions de la Convention du Mètre. La particularité du méridien de Paris réside dans le fait que sa détermination par des observations astronomiques a été complétée dès son origine par des mesures de triangulation géodésique. Avec la création de l'Académie royale des sciences de Paris, la géodésie se développe sous l'impulsion des astronomes français avec le double objectif d'établir la carte de France et de déterminer la taille et la forme de la Terre (la figure de la Terre). Ces dernières données sont à l'époque nécessaires au calcul de la distance de la Terre au Soleil, distance qui est à l'origine de l'unité astronomique dont la valeur actuelle est de 149 597 870 700 mètres. En 1672, profitant du passage de Mars à proximité de la Terre, Jean Richer à Cayenne, Jean-Dominique Cassini et Jean Picard à Paris observent la parallaxe de Mars et font une première mesure de la distance de la Terre au Soleil. Selon leurs observations et leurs calculs (basés sur les lois de Kepler), la distance de la Terre au Soleil est de 23 000 rayons terrestres. Ainsi, jusqu'à l'invention de nouvelles méthodes de mesure des distances séparant les astres, la détermination de la figure de la Terre revêt une importance primordiale en astronomie, dans la mesure où le diamètre de la Terre est l'unité à laquelle toutes les distances célestes doivent être rapportées. De plus, la Méridienne de France est en rapport avec l'histoire de la cartographie du Royaume-Uni, de l'Espagne et de l'Algérie.
La carte de France et la connexion des observatoires de Paris et Greenwich
Le méridien de Paris est défini le 21 juin 1667 par les mathématiciens de l'Académie. En ce jour de solstice d'été ceux-ci tracent sur le sol le méridien puis les autres directions nécessaires à l’implantation exacte du futur Observatoire de Paris. Dès lors, la France est dotée de deux méridiens d'origine. En effet, Louis XIII avait déterminé en 1634 que le premier méridien des cartes maritimes passerait par l'île de Fer, l'île la plus occidentale de l'archipel des Canaries. En 1669, l'abbé Picard mesure un arc de méridien, afin de mesurer la Terre et dans le but défini par Colbert de cartographier la France de façon géométrique. La région choisie se trouve à l'est de Paris, entre Malvoisine et Sourdon-Amiens. En 1683, Louis XIV ordonne aux mathématiciens de l'Académie des Sciences de continuer l'entreprise et de prolonger la méridienne vers le nord et le sud jusqu'aux frontières du royaume. Les travaux débutent la même année. Jean-Dominique Cassini (dit Cassini I), chargé des opérations, se dirige vers le Sud et de La Hire part vers le Nord. Après la mort de Colbert (septembre 1683), les travaux s'arrêtent, reprennent en 1700-1701, avec, pour aider son père la participation de Jacques Cassini (Cassini II). Ils s'arrêtent de nouveau pour n'être repris et terminés qu'en 1718 par Jacques Cassini, Maraldi et le fils de La Hire.
Dans les années 1739-1740, César-François Cassini (dit Cassini III ou Cassini de Thury) et l'Abbé de la Caille rectifient le tracé. Ces travaux, complétés par des mesures en Laponie et en Équateur, permettent de confirmer l’aplatissement de la Terre aux pôles, contrairement aux mesures de Jean-Dominique Cassini (dit Cassini I) et de Jacques Cassini (dit Cassini II) mais conformément à la théorie de Newton.
En 1783, l'achèvement de la triangulation, nécessaire à la réalisation de la Carte particulière et générale de la France, débutée en 1747 permet à César-François Cassini d'envisager d'étendre le réseau géodésique français en Angleterre. Cette année-là, l'Académie des sciences fait parvenir au roi George III un mémoire dans lequel César-François Cassini expose son projet de relier les observatoires de Paris et de Greenwich. La connexion à l'observatoire de Greenwich en 1787 et la triangulation de la Grande-Bretagne proposée par le général William Roy prolongent le réseau de triangulation franco-anglais jusqu'aux Iles Shetland. La triangulation principale de la Grande-Bretagne est conduite de 1791 à 1853 par le Board of Ordnance et dirigée par Isaac Dalby, William Mudge et Thomas Frederik Colby[réf. souhaitée]. Le rapport et la synthèse finale sont réalisés par Alexander Ross Clarke en 1858[réf. souhaitée].
Du côté français, la jonction est conduite par Jean-Dominique Cassini (dit Cassini IV), Adrien-Marie Legendre, et Pierre François André Méchain. Le travail est effectué indépendamment par les deux nations avec leurs instruments respectifs. Les français utilisent le cercle répétiteur réalisé par Étienne Lenoir (1744-1832) et conçu par Jean-Charles de Borda. L'amélioration de la précision de l'instrument par comparaison à celle obtenue par le quart de cercle mobile conduira à reprendre la mesure de la Méridienne de France.
En 1823-1825, François Arago et Henry Kater reprendront la connexion des observatoires de Greenwich et Paris.
La connexion des triangulations du Royaume-Uni et de la France sera reprise une troisième fois en 1861-1862 à nouveau de manière indépendante par les Anglais (Alexander Ross Clarke) et les français (François Perrier et Beaux sous la direction du colonel Levret).
De la définition du mètre à la Conférence générale des poids et mesures de 1889
La méridienne est mesurée à nouveau entre Dunkerque et Barcelone de 1792 à 1798 par Jean-Baptiste Joseph Delambre et Pierre Méchain pour servir de base à la détermination de la longueur du mètre en 1799. François Arago et Jean-Baptiste Biot publient en 1821 un quatrième volume complétant l'œuvre de Delambre et Méchain dans lequel ils déterminent la variation de la pesanteur et des degrés terrestres sur le prolongement du Méridien de Paris allant jusqu'aux îles Baléares au sud et aux îles Shetland au nord. Dans l'introduction de cet ouvrage, Arago projette le prolongement de la Méridienne de France jusqu'en Algérie par la triangulation géodésique de l'Espagne et de l'Algérie, puis par leur jonction par-dessus la Méditerranée.
En 1853, le Gouvernement espagnol décide de la mise en œuvre d'une grande carte topographique de l'Espagne. Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero et Carlos Saavedra Menesès sont désignés pour en effectuer les travaux préparatoires. En effet, tout l'outillage scientifique et technique nécessaire à cette entreprise est à créer. Les règles géodésiques conçues et utilisées au XVIIIe et au début du XIXe siècle par Borda ou Bessel sont dépassés par l'utilisation de systèmes de lecture au microscope.
L'Espagne ayant adopté le système métrique depuis 1849, Carlos Ibáñez e Ibáñez de Ibero se rend à Paris avec Carlos Saavedra Menesès pour faire construire une règle de leur conception par Brunner, afin de mesurer la base géodésique centrale d'Espagne.