Mesure du temps (partie 2)

A gauche, réplique du cadran solaire d'Alpirsbach.

A droite, cadran à style polaire de la cathédrale de Strasbourg. L'avant-bras gauche du personnage reposant sur le dessus de la table du cadran tient (tenait) le style dans sa main

Les plus "purs" des cadrans solaires à style polaire sont le cadran horizontal et le cadran vertical méridional (appelé encore "plein sud")

Sans entrer dans le détail, sachons que :

- le cadran horizontal se caractérise, comme son nom l'indique, par une table horizontale. Son style, parallèle à l'axe des pôles, est positionné sur la ligne de midi. Les lignes horaires de gauche sont symétriques de celles de droite. Pour notre hémisphère, les heures du matin sont à droite et celles de l'après-midi à gauche. Il peut donner l'heure du lever au coucher du soleil.

- le cadran vertical se caractérise, comme son nom l'indique, par une table verticale placée face au sud. Son style, parallèle à l'axe des pôles, est positionné sur la ligne de midi. Cette dernière est toujours verticale. Pour notre hémisphère, les heures du matin sont à gauche et celles de l'après-midi à droite. Il ne peut indiquer l'heure que de 6h à 18h.

Comme tous les murs ne sont pas forcement plein sud, on va voir apparaître de nombreuses variantes pour "rattraper" cette position du mur par rapport au plein sud :

- Cadran déclinant vers le sud-est ou le sud-ouest
- Cadran septentrional ou "plein nord"
- Cadran déclinant nord-est, nord-ouest
- et d'autres : pour en savoir plus je vous invite à vous rendre sur l'excellent site de Philippe LANGLET qui, vous le constaterez en lisant son "je me présente", sait de quoi il parle. C'est ici.

Et d'autres suivirent

L'histoire des cadrans solaires ne se termine pas avec le style polaire puisqu'elle se poursuit encore aujourd'hui. D'autres types suivirent que nous n'étudieront pas parce qu'entre-temps d'autres instruments arrivèrent.

Avec le cadran solaire à style polaire, nous tenons un véritable instrument de mesure du temps dont la précision n'est limitée que par le compromis qu'il faut faire avec une lecture aisée. Rien n'empêcherait, sinon, de graver les minutes.

Trop précis, notre cadran à style polaire ? Peut-être, puisqu'il existe une différence entre le temps vrai local qu'il donne et le temps moyen que nous recherchons dans la continuité. L'analemme va nous permettre d'apporter les corrections nécessaires. Voir à ce sujet la page sur les échelles du temps.

Avant d'en terminer avec cette page par l'étude des taches, nous allons, pour le plaisir, étudier un cadran marqueur d'événements, le cadran canonial. Puis nous essayerons de dresser une chronologie de l'apparition des différents instruments que nous avons étudiés.

Un marqueur d'événements : la cadran canonial

Ce cadran remonterait aux Égyptiens vers 300 av. J.-C. En Chine, ce serait vers 1 100 av. J.-C.

Autant le dire tout de suite, c'est un cadran à style droit. Mais alors, allez-vous dire, pourquoi en parler ? D'abord, comme je l'ai dit, pour le fun. Ensuite, parce qu'il a rythmé la vie de certains de nos ancêtres pendant près de 1 500 ans.

Son rôle est essentiellement de marquer les moments des prières au cours de la journée. On le trouve donc essentiellement sur les murs de couvents, des églises ou des cathédrales.

Inutile de dire que ces "moments" de prière, du fait du style droit, étaient décalés dans la journée mais peu importe. Comme a dit quelqu'un dans d'autres occasions "l'essentiel est de participer"...

Pourquoi canonial ? Tout simplement parce que, au IX ème siècle, l'office divin était fixé à 8 moments d'oraison et composé de prières définies par des canons (des règles).

Elles sont d'abord fixées au nombre de cinq par Benoît de Nursie vers 530 : Matines (lever du soleil), Tierce (milieu de la matinée), Sexte (midi), None (milieu de l'après-midi), Vêpres (coucher du soleil).

Ensuite, elles passent à huit : Matines, Laudes, Prime, Tierce, Sexte, None, Vêpres, Complies.

Et maintenant, observons quelques cadrans canoniaux.

Cadran canonial gravé sur un mur sud de l'église de Notre-Dame-de-Porporières à Mérindol-les-Oliviers dans la Drôme. Il est pompeusement qualifié d'horloge par l'inscription qui le surmonte : OROLOGII et date du XII ème ou XIII ème siècle. Sa taille est de 70 centimètres
Copie (à gauche) et original (à droite) de l'Adolescent au cadran de la cathédrale de Strasbourg. Il aurait été sculpté entre 1225 et 1235. On peut distinguer sur le cadran canonial lui-même sept lignes horaires.
Cadran canonial de localisation inconnue. Les heures des prières sont marquées d'un tiret

Chronologie de l'apparition des instruments de mesure

LES INSTRUMENTS D'OBSERVATION DES TACHES

Le scaphé à œilleton

On peut voir au musée du Louvre un scaphé d'une conception différente de celle que nous avons vues plus haut. Il s'agit du scaphé romain, d'un diamètre de 73 cm, datant du Ier ou II ème siècle de notre ère.

Sa différence avec les autres scaphés est qu'il ne comporte pas de style. Celui-çi est remplacé par un œilleton par lequel pénètrent les rayons du soleil qui créent une tache claire au fond de l'instrument. A l'origine, la taille de cette tache était certainement réduite par une plaque de bronze trouée.

Sur la photo de gauche, on peut voir le scaphé presque en position "de travail". Sur sa partie supérieure, on peut distinguer en partie le trou par lequel pénètre la lumière.
Sur la photo centrale, on voit l'intérieur du scaphé qui, pour être dans sa vraie position doit reposer sur la partie plane qu'on voit en bas. Le trou qu'on voit sur cette partie devait certainement servir à fixer une tige de soutien verticale. En haut, l'orifice par laquelle pénètre la lumière et, en bas sur la gauche, la tache de lumière projetée par le soleil à travers cette orifice. Au fond, on distingue les traditionnelles lignes horaires et les cercles représentant les différentes déclinaisons du soleil. Cette partie est agrandie sur la photo de droite pour mieux apercevoir les tracés.

L'anneau astronomique

Nous allons terminer cette étude sur les instruments de mesure du temps version cadrans solaires par celui que, pour ma part, je considère comme le plus séduisant à bien d'un titre : pureté des formes, longue histoire, qualité de fabrication et gravure, matériaux employés (cuivre, laiton, argent, or) et enfin par sa représentation parfaite de ce que nous avons vu plus haut, les coordonnées horaires.

Cet instrument, c'est l'anneau astronomique, devenu plus tard anneau équinoxial.

Son histoire commence avec le plus grand astronome de l'Antiquité, Hipparque de Nicée (ou Hipparque de Rhodes, premier quart du II ème siècle-après 127 avant J.-C.).

Vers 150 av. J.-C. il invente la sphère armillaire, instrument qui ressemble à celui que nous voyons ci-dessus à gauche. Mais la sienne atteint deux à trois mètres de diamètre. Elle est composée d'un assemblage de cinq anneaux (les armilles). Les deux premiers : l’écliptique et le méridien contenant les solstices (colure), se coupent à angle droit. Deux cercles mobiles autour de l’axe perpendiculaire au centre de l’écliptique sont reliés au colure (l’un à l’extérieur, l’autre à l’intérieur). Ces quatre anneaux portent la graduation babylonienne, introduite en Grèce par Hipparque : 360 degrés, chacun d’eux étant subdivisé, compte tenu du système sexagésimal mésopotamien, en 60H de 60J. Un cinquième anneau, enfin, portant deux pinnules (voir image de droite) aux extrémités de son diamètre, s’inscrit dans le cercle intérieur au colure et pivote dans son plan. Un cadre soutient l’ensemble du montage qui tourne sur deux chevilles latérales, celles-ci perçant l’anneau du colure aux pôles célestes. Le système permet de mesurer les coordonnées écliptiques des astres : longitudes célestes des astres, obtenues par le déplacement des anneaux reliés au colure ; latitudes, par visées au moyen de l’anneau-alidade. C'est plus un instrument d'observation qu'un instrument de mesure du temps mais le ver est dans le fruit.

Il y reste jusqu'au XV ème siècle où un autre astronome, Allemand cette fois, Johannes Müller, dit Regiomontanus (1436-1476) décrit en 1471 une sphère armillaire équatoriale (annulus sphaericus) composée de trois anneaux. Un dernier astronome, le Hollandais Gemma Frisius (1508-1555), en 1534, publie son Usus annuli astronomici qui fixe les normes de fabrication de l'anneau astronomique.

D'abord à trois anneaux (représentant de l'extérieur vers l'intérieur : méridien, équateur, déclinaison) les anneaux astronomiques vont, pour des facilités de conception, devenir anneaux équinoxiaux avec deux anneaux (méridien, équateur) et règle graduée (axe du monde).

L'anneau du haut, conçu par Paul d’Albert de Luynes et fabriqué par Jacques-Nicolas Baradelle pour son Éminence Monseigneur le Cardinal de Luynes, Archevêque de Sens vers 1760-1774 est une petite merveille du genre. On ne manque pas de remarquer la similitude entre la photo et le dessin en ce qui concerne les armilles (anneaux) et les cercles. Celui du bas, Anneau équinoxial, ne comporte que deux anneaux, l'anneau des déclinaisons ayant été remplacé par une règle graduée. On peut voir, au centre de la règle un curseur mobile comportant, au centre, une ouverture par laquelle pénètre la lumière du soleil.

Le fonctionnement de ces anneaux est, théoriquement simple. L'instrument est suspendu verticalement par un crochet ou un anneau (bélière) après que la latitude du lieu ait été réglée en faisant glisser l'anneau extérieur gravé en degrés dans la bélière.

L'anneau intérieur est positionné parallèlement à l'équateur (voir figure de droite). Cet anneau comporte des graduations horaires.

La règle centrale comporte des graduations correspondant aux jours des mois. Elle doit être orientée Nord Sud. On distingue d'ailleurs sur la photo du bas les lettres N et S.

Il suffit maintenant tourner l'instrument sur lui-même de façon à ce que la lumière du soleil pénètre par l'orifice du curseur et vienne frapper le cercle équatorial sur lequel on peut lire l'heure.... sauf midi parce qu'à ce moment la lumière du soleil frappera la partie externe de l'anneau équatorial qui l'empêchera de pénétrer par le trou du curseur. On verra donc tout simplement l'ombre de l'anneau sur l'œilleton du curseur.

Comme maintenir l'instrument dans la bonne position était délicat, des anneaux sur piétement furent conçus.

CLIN D'ŒIL : DE LA CHINE À LA LUNE

On trouve le gnomon aussi bien en Chine dès 2 600 av. J.-C. que sur la lune lors de la mission Apollo XVII pour déterminer la position des échantillons et calibrer les instruments. On distingue une charte photographique sur le bras gauche.

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