Les gens sont obsédés par le temps et la météo. Nous avons parlé de la météo depuis que nous étions tous des habitants des cavernes chassant avec des lances. Mais le temps est une autre affaire. Bien sûr, les gens ont toujours eu l’idée du temps qui passe. Le lever et le coucher du soleil donnent une idée naturelle des jours, mais les périodes de clarté et d’obscurité varient selon la période de l’année et obtenir une représentation précise et linéaire du temps s’avère plutôt difficile. C’est à moins que vous ne soyez un ingénieur grec vivant à Alexandrie vers 250 av.

La légende raconte qu’un ingénieur travaillant dans le salon de coiffure de son père l’a amené à découvrir non seulement la première horloge en état de marche, mais aussi l’orgue à tuyaux, lançant ainsi le domaine de la pneumatique. Cet ingénieur s’appelait Ctesibius et bien que son histoire soit en grande partie oubliée, cela montre qu’il a une place en tant que pirate informatique historique.

Vous pourriez penser qu’il y avait des appareils de chronométrage avant 250 avant JC, et c’est en quelque sorte vrai. Cependant, les appareils avant Ctesibius avaient de nombreuses limitations. Par exemple, un cadran solaire peut indiquer l’heure, mais seulement si le soleil brille. La nuit ou pendant une tempête, cela ne vaut rien.

Le problème avec les horloges à eau

Une des premières façons de mesurer le temps était la clepsydre. Il s’agit essentiellement d’un pot avec un bec vers le bas que vous pouvez fermer avec un bouchon. Les Grecs les utilisaient pour, entre autres, donner aux avocats des deux côtés d’un débat un temps égal. Un chronométreur remplissait la clepsydre jusqu’à une marque et enlevait la bonde. Votre temps s’est écoulé quand plus aucune eau n’est passée par le bec. S’il y avait un renfoncement, la bonde pouvait mettre le chronomètre en pause.

Si vous visitez le parc de Yellowstone, vous verrez peut-être un geyser nommé Clepsydra Geyser. Il a été nommé d’après l’horloge à eau grecque car, avant un tremblement de terre de 1959, il éclatait toutes les trois minutes.

Ce type d’horloge existe depuis de nombreuses années et dans de nombreuses cultures anciennes. La Chine les a peut-être eus dès 4000 avant JC et l’Inde peut-être vers 2500 avant JC. L’Egypte les a développés quelque part vers 1400 av.

Le problème avec la clepsydre est qu’elle sort plus d’eau lorsqu’elle est pleine que lorsque le pot est presque vide. Ainsi, même si cela fonctionne pour s’assurer que tout le monde dispose du même temps, vous ne pouvez pas, par exemple, chronométrer trois personnes en laissant une clepsydre remplir une tasse d’eau. La première tasse se remplirait plus rapidement que la dernière en raison de la pression changeante de l’eau dans le récipient.

Ctésibius travaillait dans le salon de coiffure de son père – c’est le langage moderne puisque nous ne savons pas comment ils s’appelaient vraiment en 200 avant JC à Alexandrie. Apparemment, il y avait pas mal d’eau qui coulait dans le magasin. L’eau qui goutte lui a donné une idée et le résultat a été une série d’horloges qui resteront les horloges les plus précises au monde jusqu’à l’apparition de l’horloge à pendule en 1656.

Comment ça a fonctionné

Alors qu’une clepsydre normale a une quantité d’eau fixe, la version de Ctesibius avait une plus grande source d’eau au-dessus d’elle. Il remplirait le récipient inférieur plus rapidement que le bec vidait l’eau. De plus, le navire inférieur avait une écluse de trop-plein pour que l’excès d’eau puisse s’écouler.

Étant donné que le récipient supérieur remplit le récipient inférieur plus rapidement que l’eau ne sort, le récipient inférieur reste plein tout le temps, au moins tant que le récipient supérieur n’est pas vide. Étant donné que la pression des récipients inférieurs reste constante, le débit d’eau du bec reste également constant, ce qui signifie que vous pouvez mesurer le temps de manière linéaire. Par exemple, la collecte de l’eau du bec d’un troisième récipient avec un flotteur vous indiquera depuis combien de temps l’horloge a fonctionné. Si le flotteur met 10 minutes pour monter de 1 pouce, alors une heure équivaut à 6 pouces.

Alors que ces horloges étaient considérées comme exactes à leur époque, elles ne l’étaient pas selon les normes modernes. En particulier, la viscosité de l’eau affecte la précision de l’horloge. La viscosité de l’eau peut changer de quelques points de pourcentage à chaque degré de changement de température. L’eau glacée ne fonctionnera pas du tout. Il n’y a aucune preuve que les anciennes horloges à eau régularisent leur température, les horloges n’étaient donc probablement pas très précises. Cependant, ces horloges ont été réinitialisées lors du remplissage – un événement courant – de sorte qu’au moins les erreurs ne se sont pas accumulées. Vous pouvez supposer qu’ils ont été réinitialisés à quelque chose comme le lever du soleil ou un cadran solaire.

Perdu dans le temps

Ctesibus a apparemment compris quelque chose à propos de la pression de l’eau et a également travaillé avec de l’air comprimé. Mais la profondeur de sa compréhension et des inventions qui en résultent est un mystère. Le très peu que nous savons de Ctesibus provient de mentions de lui dans d’autres œuvres de Vitruve, Athénée, Hero et autres. Ses œuvres ont été pour la plupart perdues, probablement dans l’incendie d’Alexandrie.

Vous voulez vous essayer à la fabrication d’horloges anciennes ? Essayez la vidéo ci-dessous. Ou essayez une version plus moderne de l’horloge à eau. Si vous voulez voir jusqu’où nous sommes allés, [Bill] a une bonne explication des horloges atomiques qui sont à peu près aussi éloignées d’une clepsydre que possible.