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Les instruments de la mesure du temps .
Étant donné que le soleil définit le jour, ainsi le premier instrument utilisé pour distinguer les différentes divisions de la journée fut l'ombre des arbres. Un peu plus tard ce fut le gnomon, une simple tige plantée verticalement par terre et dont l'ombre varie selon la position du soleil. Ce gnomon fut perfectionné pour donner naissance au cadran solaire qui ne diffère du gnomon que par la disposition de son style. En effet la différence entre ces deux instruments réside dans ce fait que la tige du gnomon est approximativement perpendiculaire au lieu où il est installé, et celle du cadran solaire, parallèle à l'axe du monde.
Le pharaon Tuhutmois III (XVe siècle av J.C) utilisait une équerre solaire, dont l'une des branches, plus longue que l'autre, portait des graduations horaires tandis que la petite branche qui projetait son ombre sur la première devait être orientée nécessairement vers le soleil, à l'Est le matin et à l'Ouest l'après midi1.
Au VIe siècle av. J.C., les Egyptiens utilisaient un cadran solaire à marches. Cet instrument comportait un certain nombre de petites marches qui recevaient l'ombre de l'une de ses arêtes.2
C'est au IIIe siècle av. J.C que fut l'apparition des cadrans coniques marquant par conséquent un réel progrès. Leur construction exigeaient des théories mathématiques assez avancés et supposait d'attentives observations astronomiques. En effet les cadrans coniques sont formés par la surface concave d'un cône circulaire droit, et pour que les heures temporaires égales se traduisent par des chemins égaux de l'ombre de l'extrémité du style, il faut que l'axe du cône soit parallèle à l'axe du monde, c'est-à- dire dans une direction perpendiculaire au plan de l'équateur, et que l'extrémité du style coïncide exactement avec un point de l'axe du cône. Un inconvénient de ces cadrans était de ne pouvoir indiquer la mesure qu'à ceux qui s'en approchaient de très près; pour y remédier, fut conçue alors l'idée de cadrans plans que l'on pouvait apercevoir de beaucoup plus loin3.
Le premier cadran solaire plan, qui ait été vu à Rome avait été élevé à Catane4 (263 av.JC,). Puis cet instrument se développe rapidement et prend plusieurs formes cylindrique, hémisphérique concaves ou convexe. En plus certains cadrans solaires ont acquis une célébrité , l'un des plus connu fut celui de l'église Saint-Sulpice de Paris.
Mais malheureusement, ces instruments primitifs ne pouvaient être utilisé que juste durant les journées ensoleillées par conséquent il est impossible de nous indiquer le temps la nuit. Pour combler ces inconvénients, les clepsydres firent leur apparition .
Existence et développement technique des clepsydres
Dans son ouvrage «'l'astronomie moderne» Bailly5 dit:"les clepsydres sont les plus anciennes de toutes les inventions horaires". En fait, la clepsydre était connue chez les Égyptiens dans la Judée, à Babylone, dans la chaldéen , dans la Phénicie etc... et enfin chez les grecs et les latins bien avant l'ère chrétienne.
Le principe des premières clepsydres consistait à faire couler de l'eau au travers d'un petit orifice d'un récipient dans un autre, puis on mesure l'eau perdue du premier ou l'eau reçue par le second et on convertit en mesure de temps écoulé. À ce stade un clepsydre ne peut pas déterminer l'heure par soi-même comme un cadran solaire, mais elle est tout au plus un «garde- temps» pour une période plus ou moins longue. Ces clepsydres furent utilisées au tribunal. Un passage de la constitution d’Athènes d'Aristote permet de dévoiler cette utilisation:"il y a au tribunal des clepsydres munies de tuyaux pour l'écoulement. On y verse l'eau dont la mesure détermine la durée des plaidoiries, dix conges (une conge=3 litres 24) sont accordées aux affaires au-dessus de cinq mille drachmes et deux pour la réplique[...] S'il s'agit d'un procès qui dure toute la journée divisée en plusieurs parties, le juge proposa qu'on ne ferme pas le tuyau d'eau; mais la même quantité d'eau est attribuée à l'accusation et à la défense."
En Extrême- Orient
Dès l'an 2769 avant J.C, sous le règne de l'empereur Hoang Ti, les Chinois se servaient des horloges à eau. De plus les Tchou Li, traité administratif dont les parties anciennes remonteraient aux IVe- IIIe siècle avant J.C, fait allusion à une clepsydre élémentaire (simple vase rempli d'eau et qui mesure le temps par l'écoulement du liquide). "Quand il définit les devoirs du K'iehou che, officier qui érige le vase à eau; "Il est chargé d'accrocher le vase à eau, ... il suspend le vase pour régler les coups que les sentinelles frappent sur leurs bâtons, ... , il suspend le vase pour (régler) le remplacement des pleureurs, il divise le jour et la nuit. En hiver il chauffe par le feu l'eau d'un trépied, la verse (dans le vase) et la laisse couler."
Un second clepsydre, également très simple, et qui daterait de la dynastie des Khan (260av J.C-220 ap J.C) aurait consisté en un récipient alimenté goutte à goutte et dont le remplissage entraînait le déplacement vertical d'une tige portant des repères. L'emploi de la tige horaire remonte d'ailleurs aux IIIe- IIe siècle avant J.C., puisqu'un règlement du temps de Wou (141-83 av.J.C.) définit déjà les modalités de son emploi et les époques auxquelles il convient de changer la tige.
Tchang heng, astronome du IIe siècle, avait construit une clepsydre pour régler sa sphère armillaire; elle comportait plusieurs étages et la tige horaire était placée dans le récipient inférieur.
Du côté technique, la régulation du débit de l'eau fut l'un des objectifs des fabricants de ces clepsydres. Ainsi, Chen Koua, en 1074, présentait à l'empereur une horloge hydraulique comprenant trois vases de distribution d'eau et un vase de réception; le vase réservoir était rempli d'eau, celle-ci s'écoulait dans un vase régulateur qui alimentait un déversoir, et enfin le vase fondamental contenant la tige horaire. L'admission de l'eau dans le vase fondamental était de plus conditionnée par la position «d'un poids de jade» dont le déplacement était lié au niveau d'eau dans le vase précédent et qui agissait de façon à maintenir ce niveau fixe, assurant de ce fait une alimentation sous pression constante du vase contenant la tige horaire6.
Inde
Dès la plus haute antiquité, les Indiens se servaient d'une clepsydre assez primitive, en voici la description: Ils posaient sur l'eau de petits bateaux percés d'un trou au fond. Ces bateaux coulaient dans l'eau après un certain temps. On avait ainsi une mesure approximative du temps qui n'est autre que la durée de la submersion complète des bateaux.
D'autre part, d'après un texte datant du milieu du IVe siècle environ, l'usage de la clepsydre est attesté dans les monastères, les palais et les demeures les plus luxueux. Elle se composait d'un bassin de métal posé sur le sol est rempli d'eau. Une coupe de cuivre, au pied percé d'un petit trou, flottait à la surface de l'eau. Le diamètre du trou fut réglé de sorte que la coupe se remplit pendant trois quart d'heure.
Des préposés (serviteurs ou portiers) étaient attachés au fonctionnement de la clepsydre et de sa surveillance constante car, plus perfectionnée que le gnomon, elle avait l'avantage de fonctionner même la nuit ou par temps couvert.
Pour utiliser cette clepsydre on divisait la journée de 24 heures en huit subdivisions de trois heures, soit trente deux sous-divisions de trois quart d'heure. La mesure est supposée commencer au lever du soleil soit à six heure du matin. Quand la coupe s'enfonçait pour la première fois de la journée (6h 45'), le surveillant frappait un coup sur un tambour. Pour la deuxième submersion soit (7h30) il frappait deux coups puis à 8h15 trois coups et à 9h dernière phase de la première division il frappait quatre coups, sonnait deux fois la conque et exécutait encore un roulement du tambour. Pour la deuxième division l'action se répétait comme à la première, mais pour la dernière phase -correspondant à midi- le préposé frappait encore deux coups supplémentaires du tambour. Le cycle recommençait pour les deux autres divisions jusqu'au coucher du soleil soit vers 18h. Les heures nocturnes seront signalées comme les heures diurnes.
1 et 2- L.C Balvey -Évolution de l'horlogerie "-1968
3 et 4 - Dictionnaire des antiquités grecques et romaines (horlogium)
5 - Léopold Réverchon "Évolution de l'horlogerie" 1935
6 - Dictionnaire aechéologique des techniques. tome I
