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Instruments de la mesure du temps

«Avec le temps... avec le temps, va, tout s’en va. On oublie le visage, et l’on oublie la voix. Le coeur, quand ça bat plus, c’est pas la peine d’aller chercher plus loin. Faut laisser faire et c’est très bien. Avec le temps...»
(Léo Ferré 1916-1993)

*"Cueille le temps ..."
[devise hameau de Saint-Blaise - Briançon (05)]

Temps : "Milieu indéfini où paraissent se dérouler irréversiblement les existences dans leur changement, les événements et les phénomènes dans leur succssion." (Dictionnaire Petit Robert 2001). La mesure du temps suppose une orientation du temps, du passé vers le futur.
La notion de temps est très complexe et difficile à définir. On peut reprendre cette formule du philosophe François Jullien : "Enigme du temps : tant que l'on a ce mot à la bouche, on croit savoir ce que c'est, mais, dès qu'on s'y arrête pour y penser, on ne sait plus."

"Vers 1850 on va passer d'un temps poreux et totalement libre, guidé par les cloches et le soleil, donc par Dieu et la nature à un temps réglé, universel, grace à l'horloge, la montre puis l'heure légale et universelle. Ce temps réglé va servir entre autres à réglementer le temps de travail. L'heure devient une unité de travail avec le paiement à l'heure. Désormais, le temps c'est de l'argent." (Extraits d'une conférence donnée par Nadine Vivier, professeur des Universités à l'Université du Maine, dans le cadre du "23ème Forum Le Monde - Le Mans" sur le thème : "Où est passé le temps ?" 4-5-6 novembre 2011).

Ce site est essentiellement consacré aux cadrans solaires. Bien évidemment, le cadran solaire n'est pas le seul instrument de mesure du temps. D'autres marqueurs de temps existent : nocturlabes, astrolabes, sabliers, horloges à eau (clepsydres), horloges à feu, horloges mécaniques, ...

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Molines-en-Queyras : Gaudissard (05)
Création Rémi Potey - 1998



Le temps des astres
"Je mesure le temps image mobile de l'immobile éternité"
[devise de Saint-Véran (05)]

Dans la journée et par temps ensoleillé, on peut mesurer le temps avec des cadrans solaires. La nuit ou par temps couvert, les cadrans solaires sont inopérants.
Comment mesurer les heures la nuit ? Un cadran lunaire s'avère peu pratique, il n'est utilisable qu'autour de la pleine lune, en gros du premier quartier au dernier quartier, la clarté de la lune éclaire suffisamment le style d'un cadran pour fournir une ombre. Pour convertir l'heure lunaire en heure solaire, il faut disposer de tables ou d'abaques assurant la conversion. Comme la lune dans sa rotation autour de la terre prend un retard de l'ordre de 48 minutes par jour, il faut connaître l'âge de la lune pour utiliser ces tables.
L'observation nocturne de la rotation de la voûte céleste a permis durant de nombreux siècles de dire l'heure par les étoiles, surtout lors des voyages maritimes.


Besançon (25) - Musée du Temps
Lunette méridienne


ASTROLABES

Astrolabe, en grec, signifie "preneur d'astres". L'astrolabe est considéré comme le "roi des instruments mathématiques". Il permet, à partir des astres, de donner l'heure, de s'orienter, de calculer et prévoir des phénomènes astronomiques.
Le principe de sa construction repose sur une projection stéréographique de la sphère céleste sur le plan de l'équateur.
C'est un instrument d'origine grecque : on attribue son invention à Apollonius de Perge, mathématicien du IIIème siècle av. J-C. Hipparque, vers 150 av. J-C le perfectionna.
Il faut attendre le XIème siècle pour voir l'introduction de l'astrolabe en occident.
Son déclin au XVIIIème est lié aux progrès réalisés sur la précision des horloges mécaniques.


NOCTURLABES

Un nocturlabe est un instrument utilisé pour déterminer l'écoulement du temps en fonction de la position d'une étoile dans le ciel nocturne. Cet instrument fut très utilisé au XVIème siècle par les navigateurs.

 


*L'écoulement du temps : sabliers, horloges à eau, horloges à feu
"Aussi rapide que l'onde, le temps s'enfuit ..."
[devise Prelles - St-Martin-de-Queyrières(05)]

L'écoulement régulier d'un fluide se substitue à la course des astres pour appréhender le temps.
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Musée du Temps - Sisteron (04)
HORLOGES À EAU & CLEPSYDRES

Le principe des horloges à eau est basé sur la maîtrise du débit de l'eau qui s'écoule d'un récipient dans un autre portant des graduations indiquant le temps.
Horloge hydraulique et clepsydre sont deux instruments différents. L'horloge hydraulique indique une heure, la clepsydre définit une durée.
La clepsydre était utilisée dans les assemblées et les tribaunaux pour limiter la durée des discours ou des plaidoiries. On retrouve l'usage de la clepsydre du jeu "Fort Boyard" qui limite la durée d'une épreuve.

Clepsydres

Clepsydre : "Horloge antique, d'origine égyptienne, mesurant le temps par un écoulement d'eau dans un récipient gradué" (Petit Larousse illustré 1991)

La plus ancienne clepsydre que l'on connaisse a été découverte à Karnak en 1904. Datée du règne d’Aménophis III, vers -1400, elle est constituée d'un bol conique pourvu d'un orifice à la base, servant à l'écoulement de l'eau. La mesure du temps se faisait sur des graduations lisibles à l'intérieur du bol. On estime que les premières clepsydres ont été créées en Égypte vers -1600. Ce type de clepsydre à remplissage unique offrait une précision de l'ordre de 5 à 10 minutes

Clepsydres à tambour (XVIIIème)

Une clepsydre à tambour a pour fonction principale de donner l’heure. Elle peut accessoirement servir de réveil.

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Musée du Temps - Sisteron (04)
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SABLIERS

Sablier : "Appareil pour mesurer le temps, constitué de deux récipients superposés en verre, communiquant par un étroit conduit où s'écoule du sable fin" (Petit Larousse illustré 1991)
Le sablier est le symbole de l'écoulement du temps et de la mort. Il nous invite à ne pas "gaspiller le temps". Puisqu'il faut le retourner régulièrement, il évoque un possible recommencement.

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Le temps des prières : lecture de psaumes

Les "heures" de nuit, notamment les heures des offices nocturnes, étaient repèrées par le lever de certaines étoiles, dont Sirius, suivant les instructions de Grégoire de Tours. En l'absence d'étoiles, c'est la récitation d'un certain nombre de psaumes qui marquait l'écoulement du temps. Des moines chantaient des psaumes sur un rythme constant. La durée de ces chants étaient étalonnée à l'aide d'un sablier ou d'une chandelle calibrée.
Les livres de prières s'appelaient des Livres d'Heures, où le mot "heure" prenait le sens de prière.


Aujourd'hui, on continue de s'inspirer de cette méthode pour définir la durée d'un discours, d'une soutenance de mémoire, etc ...
200 mots à la minute est le débit oral des médias. Si l'on souhaite être compris de tous, 150 à 160 mots par minutes sont recommandés. C'est le cas pour les "livres audio" sur cassette.

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Très Riches Heures du Duc de Berry
 (ca. 1410)
le mois d'octobre, avec son calendrier et ses figures zodiacales

HORLOGES À FEU

Pour remplacer les sabliers qui devaient être souvent retournés, des horloges à feu furent utilisées : le principe reposait sur la combustion d'une bougie ou d'une certaine quantité d'huile contenue dans un récipient. Celles-ci furent considérées comme peu commodes et dangereuses.
Elles peuvent servir de réveil-matin si on fixe un fil muni de poids à un endroit précis. Dès que la combustion atteint ce fil, le poids tombe dans un réceptacle métallique qui tinte comme une cloche.

Horloges à bougie
Lampes horaires à huile
Horloges à encens
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Musée du Temps - Furtwangen (DE)

* Musée du temps - Bâle (CH)

Le rythmes mécanique du temps : tic-tac
"Solis mendaces arguit horas" qui signifie "Il corrige les heures trompeuses du soleil"
[devise des horlogers de Paris]

HORLOGES MÉCANIQUES - XIVème

Principe d'une horloge mécanique : le temps est mesuré grâce aux oscillations d'un balancier (pendule simple) dont on connaît la période.
Les premières horloges mécaniques ont été mises au point vers le XIIIème siècle avec pour principe la chute d'un poids actionnant les rouages. Elles n'avaient ni cadran, ni aiguille. Leur seule fonction était de sonner les heures. Elles étaient très peu précises et variaient fréquemment de plus d'une heure par jour. Il fallait les remettre à l'heure à l'aide d'un sablier ou d'un cadran solaire. Elles sonnent les quarts et les heures mais n'affichent pas encore l'heure sur un cadran .
Ces premières horloges sont reliées à une cloche. Elles sonnent l’heure et sont avant tout destinées aux moines dont les journées sont strictement découpées, comme un cadran canonial, selon la règle de saint Benoît en sept périodes de prières, du milieu de la nuit où on sonne la première prière, les matines, jusqu'aux deux dernières, les vêpres et complies, à la fin de la journée.
Les horloges affichant les heures sur un cadran n'apparaissent qu'au XVème siècle avec Huygens, mathématicien hollandais, qui a mis au point en 1658 la première horloge à pendule.
Celles-ci n'avaient qu'une seule aiguille qui faisait le tour du cadran en 24 heures. Elles avaient deux défauts : il fallait souvent les remettre à l'heure et étaient très encombrantes.
Fin du XIVème siècle, la plupart des villes se dotent d'horloges mécaniques sur les clochers et les beffrois.
L'aiguille des minutes n'apparaît qu'au XVIIème siècle.
Les premières montres ont été mises au point au XVIème siècle. Elles étaient utilisées seulement par des personnes riches.

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Salisbury (GB) - cathédrale
horloge mécanique, avant 1356

HORLOGES ASTRONOMIQUES - XVème

Une horloge astronomique est une horloge sur laquelle on peut lire les positions relatives du Soleil, de la Lune, des constellations du Zodiaque et parfois des plus importantes planètes ainsi que toutes sortes d'informations cycliques comme la durée du jour et de la nuit, date des éclipses lunaires et solaires, dates de Pâques et autres fêtes religieuses, date et heure des marées, heure solaire, date des solstices, date des changements de saisons, représentation animée du système solaire, heures de lever et de coucher du Soleil et de la Lune... le tout agrémenté de toutes sortes de signes symboliques religieux, culturels, artistiques ou scientifiques. Une des horloges les plus célèbres de ce type est l'horloge astronomique de Prague, en République tchèque, dont la partie centrale a été achevée en 1410.

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Bourges (18) - cathédrale
horloge astronomique

Le temps électrique, électronique et numérique
"Pas de fil, pas de pile, à la bonne heure !"
[devise cadran Puy-Saint-Eusèbe (05 - Ecole du Villard]

HORLOGES ÉLECTRIQUES & ÉLECTRONIQUES ~ XXème

En 1840, l'horloger écossais Alexander Bain réalise la première horloge électrique. L'énergie est fournie par une pile qui alimente un électro-aimant qui fait osciller un pendule. Il imagine également qu'une horloge centrale pourrait envoyer des signaux électriques pour synchroniser de nombreuses autres horloges. Cette idée sera mise en application de nombreuses années plus tard. Vers 1900, l'électricité commence à se répandre (mise en place de réseaux électriques). L'utilisation domestique d'horloges électriques devient possible. Les premières horloges électriques pratiques sont réalisés en 1918 par Henry Ellis Warren, un électricien américain.
Les horloges électroniques utilisent le quartz ; on parle aussi d'horloges à quartz.
Une horloge à quartz utilise un oscillateur à quartz pour définir le temps. Le quartz a la propriété d'osciller à une fréquence précise lorsqu'il est stimulé électriquement. Cet effet a été découvert en 1880 par les physiciens français Pierre et Jacques Curie.
La première horloge à quartz est mise au point en 1927, elle avait des dimensions comparables à celles d'un réfrigérateur. La première montre-bracelet à quartz apparaît en 1967.
Elles deviennent à affichage numérique (LCD et LED) à partir de 1970.

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Besançon (25) - Muséee du Temps
bloc de quartz

Le temps atomique
"On ne fabrique plus l'heure, on fabrique le temps"

HORLOGES ATOMIQUES ~1950

L'horloge atomique fonctionne grâce à l'action des électrons dans un atome. La première fut fabriquée en 1947. Depuis 1967, c'est l'horloge atomique au césium qui sert à définir la seconde, unité du système international :
"La seconde est la durée de 9.192.631.770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de Césium 133."
Les horloges atomiques servent à établir une nouvelle échelle de temps, le «temps atomique international» (TAI). C’est la moyenne pondérée des informations fournies par près de deux cents horloges atomiques qui constitue ce TAI.
Ces horloges dérivent de moins d'une seconde en 3000 ans.
Le TAI s'écarte progressivement du Temps Universel UT. On ajuste le Temps Universel Coordonné (UTC), sous la forme de secondes intercalaires, afin d'obtenir un temps civil qui ne s'écarte pas trop du temps solaire moyen.
Les applications des horloges atomiques touchent 3 domaines principaux :
- tests et mesures du temps
- positionnement et navigation terrestre (GPS, ...)
- navigation spatiale

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Horloge atomique à césium ayant servi à réaliser le temps légal français dans les années 1980 et prise comme référence pour l'horloge parlante

BIBLIOGRAPHIE - Sources des notes de ce texte

(1) "À la découverte de nos clepsydres : trois clepsydres sénonaises" par Gérard AUBRY -
(2)" Un singulier instrument de mesure du temps " par Jean-Michel ANSEL - Revue l’ASTRONOMIE – n° 50 - Mai 2010
(3)" Les instruments de mesure du temps - Partie IV " - Calendriers Saga
Mesurer le temps - GS Soft 1999 - 2002


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Le numéro 134 des "Cahiers de Science & Vie" de janvier 2013, est consacré à "L'invention du temps".