HISTOIRE DU CHRONOMÉTRAGE

janvier 18, 2022 0 Comments

L’histoire de la mesure du temps est intrinsèquement liée au développement de la société humaine. Un os sculpté découvert dans la vallée de la Semliki, en République démocratique du Congo, serait le premier exemple d’enregistrement du passage des jours par l’homme. Si tel est le cas, il s’agit de la plus ancienne preuve archéologique d’enregistrement du temps, vieille de 20 000 ans, bien que cela soit contesté. Des fosses en forme de lune ont également été découvertes en Écosse, creusées il y a 10 000 ans, apparemment pour enregistrer les phases lunaires. Les plus anciennes preuves archéologiques solides de la mesure du temps sont toutefois les calendriers utilisés par les Égyptiens et les Babyloniens il y a 5 000 ans. Ils servaient à réglementer et à enregistrer les événements religieux et sociaux et à suivre le passage des saisons pour l’agriculture.

HORLOGES D’OMBRE ET CADRANS SOLAIRES

Les horloges à ombres chinoises sont considérées comme la première tentative de diviser les heures de la journée en subdivisions régulières. Les versions les plus anciennes et les plus simples de ces horloges étaient de grands obélisques en pierre entourés de 12 repères. Lorsque le soleil se déplaçait dans le ciel, l’ombre progressait sur les marqueurs, ce qui permettait de calculer l’heure de la journée. Ces instruments étaient utilisés depuis 3500 avant J.-C., mais dès 1500 avant J.-C., plusieurs versions plus précises, semblables aux cadrans solaires modernes, étaient utilisées. Cependant, ils devaient être orientés vers l’est le matin, puis tournés à midi et étaient inutiles la nuit ou par temps nuageux. Le premier cadran solaire à axe polaire qui donnait des heures de même longueur toute l’année fut l’invention de l’astronome arabe Abu’l-Hasan Ibn al-Shatir en 1371. La forme actuelle des cadrans solaires est apparue à la Renaissance, suite à l’adoption de l’héliocentrisme.

HORLOGES D’EAU

Pour enregistrer efficacement le passage du temps sans la lumière du soleil, les anciens Égyptiens ont également développé des horloges à eau, dont l’utilisation s’est répandue dans le monde entier. La plus ancienne référence à ces horloges se trouve dans la tombe d’Amenemhet, au 16e siècle avant J.-C., qui est considéré comme son inventeur. Platon a introduit les horloges à eau dans la Grèce antique, où elles étaient connues sous le nom de clepsydres. Plusieurs modèles existaient, devenant plus complexes avec le temps. Elles utilisaient de l’eau s’écoulant à un rythme constant d’un récipient, ou des bols gradués qui se remplissaient lentement en s’enfonçant dans l’eau. Vers 325 avant J.-C., des visages et des aiguilles des heures ont été incorporés pour une mesure plus précise du temps. Les modèles plus grands étaient moins efficaces, car la pression de l’eau faisait que l’eau s’écoulait plus rapidement lorsque le récipient était plein. Les horlogers grecs et romains ont contourné ce problème en utilisant des récipients coniques pour égaliser le débit. Les modèles ultérieurs incorporaient des automates, des gongs, des cloches et des cadrans. À partir de 500 avant J.-C., les horloges à eau étaient largement utilisées en Perse, avec des modèles si efficaces qu’ils rivalisaient avec les horloges modernes en termes de précision,

HORLOGES À BOUGIE

On pense que ces horloges sont originaires de Chine, où elles sont mentionnées dans des documents remontant à 520 après J.-C.. Des bougies de poids et d’épaisseur uniformes qui brûlaient à un rythme constant étaient graduées pour afficher l’heure pendant leur combustion. Les horloges à bougies étaient particulièrement utiles pour déterminer le passage du temps la nuit ou à l’intérieur pendant la journée. Au 13e siècle, le polymathe mésopotamien A-Jazari a conçu certaines des horloges à bougie les plus sophistiquées de l’histoire. Elles utilisaient un contrepoids pour exploiter le poids décroissant de la bougie allumée afin d’actionner des cadrans et des automates. Les horloges à lampe à huile utilisaient également un combustible brûlant pour enregistrer le temps, mais utilisaient un réservoir marqué pour enregistrer la baisse du niveau d’huile au fil du temps.

HORLOGES À ENCENS

Les horloges à encens étaient propres à l’Extrême-Orient, utilisées en Chine à partir du VIe siècle, bien qu’il ait été suggéré qu’elles provenaient de l’Inde. Certaines utilisaient des bâtonnets d’encens, marqués à intervalles réguliers, qui brûlaient à un rythme constant. Parfois, ces bâtonnets incorporaient plusieurs parfums pour donner une senteur différente à chaque heure. D’autres suspendaient des poids à des fils à intervalles réguliers. Lorsque le fil brûlait, le poids tombait dans un plateau métallique ou un gong pour donner l’heure. Les horloges à sceau d’encens étaient également utilisées, avec une rainure sculptée pour contenir la poudre d’encens dans un sceau en pierre, en bois ou en métal. Cette rainure était marquée pour indiquer le temps écoulé pendant la combustion de l’encens. Les grandes versions pouvaient brûler jusqu’à un mois d’affilée.

HORLOGES MÉCANIQUES

Si la première horloge purement mécanique a été construite en 996 après J.-C., des éléments mécaniques étaient déjà intégrés depuis des siècles. Dès le 3e siècle, l’ingénieur grec Philo de Byzance a enregistré un échappement actionné par un liquide dans une horloge à eau. Une horloge astronomique actionnée par l’eau et dotée d’un échappement a été construite au VIIe siècle en Chine par le mathématicien Yi Xing. Les premières horloges européennes purement mécaniques ont été conçues et construites par des moines catholiques. Le respect strict des horaires de travail et des heures de prière était vital. Dans les années 1300, les horloges mécaniques dans les tours d’horloge des villes, les églises et les cathédrales se sont répandues. Les plus anciennes d’entre elles n’avaient pas de cadran et sonnaient simplement une cloche à chaque heure. Des poids et des ressorts alimentaient le mécanisme, mais la précision était limitée. Des cadrans solaires étaient souvent nécessaires pour remettre à l’heure les premières horloges mécaniques qui pouvaient perdre jusqu’à 15 minutes par jour. Au siècle suivant, des ressorts hélicoïdaux ont été incorporés dans la conception des horloges pour déplacer l’aiguille des heures. Le premier cas enregistré d’une horloge affichant les minutes en plus des heures date de 1475.

Les horloges domestiques sont apparues pour la première fois au 15e siècle, les innovations en matière de conception permettant de réduire la taille des mécanismes et donc des horloges. En 1582, le scientifique Galileo Galilei a eu l’idée d’incorporer des pendules pour augmenter la précision. Cependant, bien qu’il ait travaillé sur cette idée pendant de nombreuses années, ses tentatives n’ont pas abouti. La première horloge à pendule a été inventée par l’astronome néerlandais Christian Huygens en 1656. Cette invention a révolutionné la précision et a ouvert la voie à la généralisation des horloges domestiques. C’est également à Huygens que l’on doit l’invention du spiral du balancier, qui permet une plus grande précision dans les horloges et montres portables. Ce système est encore utilisé aujourd’hui dans l’horlogerie.

HORLOGES À QUARTZ ET ATOMIQUES

En 1927, les ingénieurs des laboratoires de Bell Telephone au Canada ont créé la première horloge à quartz au monde. Elle utilisait la vibration régulière de cristaux de quartz excités électriquement pour créer la pièce d’horlogerie la plus précise de l’histoire. En 1939, l’Observatoire royal a installé ses premières horloges à quartz qui ne variaient que de deux millièmes de seconde par jour. La première montre-bracelet à quartz a été créée par Seiko en 1969, mettant à la portée de tous un chronométrage bon marché et très précis.

19 ans plus tard seulement, en 1948, le prochain grand bond en avant se produit. Un prototype de maser à l’ammoniac a été construit au National Bureau of Standards aux États-Unis pour démontrer la mesure du temps à l’aide de transitions atomiques. En 1955, l’horloge atomique à faisceau de césium a été perfectionnée, utilisant les oscillations périodiques entre les deux états énergétiques des atomes de césium pour une précision encore plus grande. Les horloges modernes au césium sont précises à 30 milliardièmes de seconde par an. La recherche d’une plus grande précision se poursuit à ce jour. Les futures horloges atomiques, comme le maser à hydrogène, et les discriminateurs de fréquence, comme la fontaine à césium et l’horloge optique, devraient avoir une précision de 100 quadrillions de seconde par jour.

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