La saga de l'horlogerie

Cette saga de la mesure du temps fait partie d'un triptyque (mesure du temps, aviation et astronautique) qui a été réalisé par des élèves de 4 classes de 3e du collège Georges Pompidou à Orgerus (1997 à 1999) dans le cadre d'une réalisation sur projet encadrée par Solange E. leur professeur de technologie.

 

Saga de la mesure du temps

Avant Jules CÉSAR, le grand pontife est le maître du temps. Il éloigne ou rapproche à sa guise les dates, allonge les magistratures de ses amis, raccourcit celles de ses ennemis, accélère les échéances des impôts, ...

Lorsque la république romaine s'écroule, Jules CÉSAR impose une réforme du calendrier. Il détermine les mois, fixe les fêtes, ramène le début de l'année au 1er janvier et décide de doubler un jour tous les quatre ans. Tout va s'organiser autour de cette réforme.

Comment ces jours étaient-ils comptés ? Comment déterminons-nous aujourd'hui les années, les mois, les jours, les heures, les minutes, les secondes,...

A vos marques, prêt ? Partons pour la passionnante histoire de la mesure du temps racontée par les élèves de troisième du collège Georges POMPIDOU à ORGERUS.

 

Les horloges solaires

Le moyen le plus ancien de mesurer le temps est basé sur l'observation des cycles répétitifs de la nature tels que :

· l'alternance du jour et de la nuit,
· la position du soleil, de la lune et des étoiles,
· le retour des saisons.

Le calendrier est né, dans les civilisations agraires, de la nécessité de déterminer l'époque des semailles et l'époque des moissons. Ainsi, en Égypte, le temps est rythmé par l'alternance de trois saisons : les crues du Nil, les semailles et la croissance, la récolte et la sécheresse.

Bien préparées, les crues des fleuves fertilisent le sol et garantissent une bonne récolte, alors que non prévues, ces mêmes crues n'apportent que mort et dévastation. Il est donc capital de mesurer le temps.

Le premier instrument que l'homme ait inventé s'appelle le gnomon. Le gnomon mesure l'heure d'après la longueur de l'ombre portée par un simple bâton planté dans le sol. L'ombre est la plus courte à midi et la plus longue au lever et au coucher du soleil.

Mais cet instrument est difficile à étalonner, la longueur de l'ombre variant avec les saisons et la latitude.

L'observation du mouvement du soleil amène nos ancêtres à mesurer le temps, non plus sur la hauteur du soleil, mais sur son déplacement d'Est en Ouest.

Cette horloge est composée d'un cadran sur lequel sont indiquées des lignes horaires. A leur intersection, on fixe une tige appelée style ou gnomon. Pour que l'ombre se déplace régulièrement, cette tige doit être plantée parallèlement à l'axe de la Terre. L'inclinaison du style varie donc selon le lieu d'utilisation.

L'ensemble cadran et style s'appelle un cadran solaire.

Toutes les civilisations, de l'Égypte à la Chine, du Mexique au Moyen-Orient connaissent cet instrument. Les plus anciens dont on ait la trace sont égyptiens et datent d'environ 2000 ans avant J.C.

Pour les fabriquer, les Chinois utilisent le jade, les Assyriens la terre cuite ou le bronze. Ces matériaux ne permettant aucun ajustage, les premiers cadrans sont très peu précis.

Vers 500 avant J.C. des systèmes de plusieurs cadrans agencés les uns aux autres apparaissent en Grèce : ce sont les horloges astronomiques.

Vers 300 avant J.C. Parménion construit les premiers cadrans solaires universels, c'est à dire dont l'orientation est modifiable selon le lieu. Archimède décrit, à l'aide d'un globe mobile, les mouvements du soleil, de la lune et la rotation du ciel.

Ptolémée, au IIe siècle après J.C. décrit avec précision les mouvements de quelques planètes autour de la Terre qu'il imagine fixe et plate au centre du monde. Il invente le premier astrolabe, représentation plane de la sphère céleste, servant à localiser les astres à un moment quelconque de la journée.

Les sabliers et les chandelles

Les horloges solaires présentent l'inconvénient de ne pouvoir servir que le jour et par temps ensoleillé. Il faut donc inventer d'autres systèmes pour mesurer le temps la nuit et par jour de pluie.

Dès l'antiquité, les chinois inventent alors un instrument constitué d'une ampoule de verre étranglée en son milieu et hermétiquement close. Elle contient du sable très fin qui met un temps déterminé pour s'écouler par l'étranglement.

C'est le sablier.

Sa fabrication nécessite d'utiliser un sable très fin, très homogène et très sec. Il faut en effet que les grains de sable ne s'amalgament pas et ne restent pas collés aux parois. Cet instrument de mesure indique une durée mais ne donne pas l'heure. Cette durée est courte : elle excède rarement 30 minutes. Pour mesurer un temps plus long, il faut retourner le sablier dès que le sable a fini de tomber dans la partie inférieure.

Léger, peu encombrant, facile à utiliser, le sablier se multiplie dans le monde entier, et pénètre presque tous les secteurs d'activité. Au 16° siècle, on en fabriquera encore partout sous des formes et des tailles très diverses : Ses applications furent multiples : par exemple, compter les tours de gardes des soldats romains.

Au XVIIIe siècle, le roi Louis XVI visitait des ateliers lyonnais. Il fut fort surpris de voir un sablier se retourner automatiquement au bout d'une heure,... et actionner un cadran horaire où apparut le chiffre correspondant à l'heure.

Nous l'utilisons encore de nos jours pour cuire les œufs à la coque, ou jouer au Scrabble.

 

Le sablier était indispensable sur les bateaux qui ne pouvaient embarquer aucune horloge. En 1761, le chanoine Pingré embarqua à bord du Comte d'Argenson, vaisseau de la Compagnie des Indes.

De retour, il raconta que l'aumônier ne se servait que de sabliers usés, coulant plus rapidement, "...dans l'espoir d'abattre sa messe en vingt minutes, ce qui était du goût des officiers à bord".

 

 

Ce modèle contient quatre fioles d'une durée de quinze minutes chacune. Il servait entre autre à réguler le temps de parole de chaque conférencier.

Ainsi, Pascal, philosophe et mathématicien du XVIIe siècle, écrivait en 1656 : " je l'ai bien dit ce matin en Sorbonne ; j'y ai parlé toute ma demi-heure, et sans le sable, j'eusse ... ".

oOo

parallèlement au sablier, d'autres horloges destinées à mesurer un intervalle de temps se développent. Entre autre, on voit apparaître les horloges à combustion, faites avec une substance qui se consume à une vitesse régulière.

Ce serait encore les chinois qui auraient inventé les premiers ce type d'horloge en utilisant la combustion lente d'un bâton d'encens. Ces instruments, baptisés "horloge à feu chinois", prennent souvent la forme d'un dragon.

On dispose des fils à intervalles réguliers sur le dos du dragon. Au bout de chaque extrémité des fils pendent des boules de métal. Sous ces boules, on place un plateau métallique.

Pour mettre en route l'horloge, on allume le bâton d'encens placé dans le corps du dragon. Au bout d'un laps de temps pré-défini, la flamme atteint le premier fil, qui se met à brûler à son tour. Les boules tombent alors dans le plateau métallique, en sonnant la fin du premier laps de temps. Cette scène se répète, à la même vitesse, jusqu'aux dernières boules

Mais les chinois ne sont pas les seuls à imaginer un tel système. Ainsi, au IXe siècle, un roi d'Angleterre éprouvant le besoin de connaître l'heure la nuit, observe longuement des bougies en train de brûler. Il calcule combien il en faudrait pour s'éclairer pendant toute une nuit, sans interruption, puis fait fabriquer les bougies dont il a besoin, en prenant bien soin qu'elles aient la même taille, le même diamètre et le même poids. Sur chacune d'elles, il grave des traits horizontaux à égale distance les uns des autres. Ainsi peut-il savoir à tout moment le temps qui s'est écoulé depuis que la première bougie a été allumée.

Selon le même principe, au XVIIIe siècle fut fabriquée une horloge à huile. Une petite mèche brûle dans une coupelle d'étain où s'écoule l'huile d'un réservoir de verre. Deux tiges métalliques graduées permettent de suivre la baisse du niveau de l'huile. Ce niveau correspond au nombre d'heures écoulées depuis que la lampe a été allumée.