CHAPITRE III

L'HISTOIRE DE UHEURE

(du gnomon au chronomètre).

La connaissance continuelle de l'heure exacte est pour nous d'une nécessité absolue. Que deviendraient sans elle nos moyens de communication, par exemple? A un degré moindre, mais très grand toutefois, ce besoin a toujours été ressenti : au xvi* siècle Tauteur 4'un traité des cadrans solaires prétendait qu'il n'est pas plus possible de se passer de cadran que de boire f de manger.

Tandis que le chant du coq^ était, dans les sociétés primitives, ce que Ton avait de plus précis pour annoncer l'apparition du jour et le commencement du travail, aujourd'hui nous pouvons connaître Theure à tout instant, même avec la plus haute précision.

L'Astronomie et la Mécanique ont réalisé cette conquête prodigieuse, qui, outre le temps, a exigé à la fois beaucoup de peine, d'ingéniosité, de génie même: c'est son histoire que nous allons résumer rapidement.

L'homme, qui a tiré des mouvements célestes la longueur du mois et de l'année, a aussi demandé aux astres les moyens de subdiviser le jour et la nuit.

1. Souvent le coq jouait un rôle important parmi les personnages des horloges monumentales: c'est peut-être un souvenir du temps où son chant indiquait l'heure aux sociétés primitives.

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D'ailleurs il en est encore de même, puisque la marche de la meilleure horloge doit toujours être contrôlée par des observations astronomiques; et, sans doute, il en sera toujours ainsi, parce que le mouvement du ciel est à la fois ce que nous connaissons de plus régulier et de plus durable.

Gomment procédaient les anciens? Ce qui se passait dans nos campagnes, il y a un demi-siècle, quand les horloges et les montres y étaient peu répandues, peut en donner une idée : le laboureur isolé se réglait le matin sur quelque belle étoile, sur quelque brillante planète pour prévoir Tarrivée du jour; et ce moyen assujettissant est moins grossier qu'il ne paraît, car toute erreur commise un jour est corrigée dès le lendemain. Aussi, quand il fallait partir en troupe et de grand matin, pour une longue course, chacun savait se trouver exact au rendez-vous, au moins quand les nuages ne cachaient pas les astres. A vrai dire on n'avait pas ainsi ce que nous appellerions l'heure absolue, mais de simples repères qu'il fallait changer fréquemment, et en se reliant de l'un à l'autre par différence.

Dans le jour, il fallait connaître l'heure plus souvent que la nuit; mais par contre on disposait de moyens plus commodes, dont un paraît avoir été employé partout et le premier de tous : c'est celui que fournissaient la direction et la longueur de l'ombre de quelque objet familier, ce qui a conduit à l'emploi du gnomon.

Division du Jour. — Dans l'intervalle d'un jour entier (24 h.) ou nyctémère^ comme disaient les Grecs, les premiers peuples ne formaient qu'un petit nombre de divisions, d'ailleurs vagues et qui ne pouvaient bien exprimer le progrès du temps ^ : d'après le Zend- Avesta^ les anciens Perses y distinguaient cinq périodes :

1. Non seulement la Genèse, mais aussi Homère et Hésiode no distinguent jamais le temps que d'après l'état du jour : matin, soir...

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le temps de Taurore, compté du milieu de la nuit jusqu'au lever du Soleil; — le temps du sacrifice, depuis ce lever jusque vers midi; — la pleine lumière, de midi au déclin du Soleil ; — le lever des astres, du déclin du Soleil à l'apparition des étoiles; — enfin la récitation des prières, depuis l'apparition des astres jusqu'au milieu de la nuit.

Bien plus tard, les Romains du temps de Varron ne distinguaient encore que sept parties.

A mesure qu'avançait le développement intellectuel de chaque peuple, le nombre de ces divisions allait en augmentant; mais en général, le lever et le coucher du Soleil en faisaient toujours partie, évidemment à cause de leur facilité d'observation ; aussi trouve-t-on partout une distinction complète entre les divisions du jour et celles de lanuit, distinction qui se retrouve quand apparaît la division en heures.

C'est chez les Accadiens de l'ancienne Chaldée que l'on trouve pour la première fois la division du jour et celle de la nuit chacun en 12 parties, et en toute saison. Pourquoi ce nombre? On peut en donner diverses raisons, mais toutes problématiques : c'est le nombre de lunaisons de l'année primitive, le nombre de divisions du zodiaque, etc. Quoi qu'il en soit, ce mode de division fut adopté par les Grecs, les Romains, et depuis par toutes les nations civilisées.

Heures temporaires, heures équinoxîales. — La longueur du jour et celle de la nuit changent constamment; comme on les divisait toujours en 12 parties égales, il en est résulté que ces parties changeaient elles-mêmes de longueur d'un jour à l'autre et d'une nuit à l'autre : on leur donnait le nom d'heures temporaires et, dans nos climats, celles des jours de juin étaient plus que doubles de celles de décembre.

Il nous semble que ces heures devaient être très incommodes et qu'on dût apprécier bientôt l'avantage

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d'heures égales ou, comme on disait, d'heures équinoxiales^\ il n'en est rien cependant, et les horloges à poids existaient depuis très longtemps quand les heures temporaires disparurent : au xv^ siècle encore, tous les soirs, au coucher du Soleil, on modifiait le balancier ou volant de ces horloges pour leur faire diviser en 12 parties égales la durée de la nuit, c'est-à-dire l'intervalle entre le coucher et le lever du Soleil ; et, de même, on modifiait également le même organe chaque matin pour faire marquer aux horloges les heures de jour. Aussi, les almanachs de Regiomontanus annonçaient les phénomènes astronomiques en heures temporaires.

Plus tard, on cessa de modifier ainsi le volant et on prit un terme moyen, mais on mit le commencement des heures au coucher du Soleil ; et comme ce moment change suivant les saisons, on en tint compte en déplaçant l'aiguille, unique à l'époque, sur son cadran : c'est ce qu'on appelait faire sauter Vheure.

Le problème de la connaissance de l'heure se compose de deux parties bien distinctes, savoir : la détermination de 1 heure à un moment donné, puis sa conservation. Celle-ci est surtout du ressort de la Mécanique, et nous ne pouvons nous y arrêter longuement. Quant à la première, la difficulté qu'elle présentait chez les anciens se trouvait bien plus grande la nuit que le jour.

Nous avons vu que le mouvement des ombres produites par le Soleil a dû être le premier moyen employé pour diviser le jour, ce qui a conduit successivement à l'emploi du gnomon puis du cadran solaire ; ces deux instruments, si longtemps employés, pourraient d'ailleurs rendre encore des services si la

1. Au moment des équinoxes le jour et la nuit sont égaux, et, par suite, leurs douzièmes aussi, de sorte que les heures équinoxiales sont identiques à celles que nous employons * encore.

Mécanique n avait mis à notre disposition des moyens extrêmement commodes d'avoir l'heure en tout temps.

La détermination de l'heure pendant la nuit chez les anciens. — Partout, c'est par le mouvement des étoiles qu'on a d'abord déterminé l'heure pendant la nuit. D'une manière générale, il est facile de comprendre qu'en notant les étoiles qui se lèvent l'une après l'autre à l'Orient, on pouvait en choisir d'assez également espacées pour diviser la nuit en intervalles à peu près égaux : pour reconnaître cette égalité, on a disposé de bonne heure de la clepsydre par exemple, et cette méthode fut employée par les anciens Chaldéens comme par les Égyptiens sous les pharaons. D'ailleurs, on rencontre ici un problème qui se présente également dans la division de l'année par les levers héliaques des étoiles, de sorte que sans doute les mêmes étoiles furent employées souvent dans les deux cas, division de l'année et division de la uuit.

Les couchers des étoiles pouvaient servir de même peur connaître l'heure; et on pensa, naturellement, à noter les levers et couchers d'autres étoiles, se produisant au même moment que ceux des étoiles choisies primitivement pour diviser la nuit : par ce moyen, on augmentait les chances de voir les unes quand les autres étaient cachées. De là l'usage de ces levers et couchers simultanés, auxquels les Grecs donnaient le nom de Phénomènes et qui étaient si connus chez eux.

Voyons quelles données l'antiquité nous a conservées sur ces pratiques.

Pour les Grecs, un passage de Xénophon nous apprend que, du temps de Socrate, la détermination de l'heure pendant la nuit au moyen des étoiles était chose populaire, et qu'il était facile de l'apprendre des chasseurs de nuit, des pilotes et de beaucoup d'autres personnes. Le procédé était donc connu

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depuis longtemps; on pourrait même en trouver des traces jusque dans V Odyssée : avec les seules constellations équatoriales citées par Homère, un œil exercé, connaissant d'ailleurs la direction du Nord, pouvait assurément avoir Theure à peu près pendant la nuit.

Puisque ces pratiques étaient courantes, elles durent être fixées et écrites de bonne heure, en vers didactiques sans doute, suivant Thabitude d'alors. Cependant, Touvrage le plus ancien qui nous soit parvenu, et où ce sujet soit traité, est un poème d'Aratus intitulé Phénomènes^ et dans lequel il a versifié deux ouvrages d'Eudoxe donnant la description de sa sphère. Eudoxe (Aratus), qui paraît avoir écrit pour Tusage des marins, traite fort au long des levers et couchers simultanés des étoiles, et de leur emploi pour reconnaître l'heure pendant la nuit.

Plus tard, sous le iiom de Sphères (T Aratus, et pour l'usage des navigateurs, on construisit des globes dans le même but; ces globes, ou les descriptions qui les remplaçaient, furent améliorés par Hipparque dans un Commentaire sur Aratus, où il se propose particulièrement d'indiquer les étoiles qui déterminent les 24 espaces horaires ; et, en effet, il fait connaître une série d'étoiles dont les ascensions droites respectives sont 90^, 105"*, 120''... Les marins, pour qui Hipparque paraît avoir travaillé spécialement, eurent ainsi entre les mams une sphère plus exacte, et les astronomes purent dès lors connaître, à quelques minutes près, l'heure d'un phénomène observé pendant la nuit : on n'avait jamais eu aussi bien et les Grecs n'eurent jamais beaucoup mieux.

Ptolémée indique un autre moyen de savoir l'heure : c'est l'emploi des passages d'étoiles au méridien* ; mais il n'indique pas le procédé à employer pour connaître

1. Les peuples de Textr^me Nord, daiïs Tobscurité continue d^ leurs hivers, n'ont que les inclinaisons des diverses constellations? pour distinguer midi de minuit.

ces passages. Celte manière de procéder, qui est celle des astronomes d'aujourd'hui, a sans doute été imaginée par Hipparque. Il paraît que les Chinois Tavaient imaginée aussi de leur côté, et l'avaient substituée à l'observation des levers, souvent obscurcis par la brume.

Enfin, à partir d'Hipparque, on employa une troisième méthode, celle des hauteurs^ qui est, en quelque sorte, intermédiaire entre celle des passages méridiens et celle des levers et couchers. Cette méthode, utilisée encorejournellementparles navigateurs parce qu'ils ne peuvent reconnaître exactement le méridien, est basée sur l'observation de la hauteur d'une étoile connue, prise au moment où elle varie rapidement : connaissant la place de l'astre sur la sphère, ou ce qu'on appelle ses coordonnées, ainsi que la latitude du lieu, on peut calculer le temps que Tastre mettra pour atteindre le méridien; or^, l'heure du passage de cet astre au méridien résulte de sa position, de son ascension droite, qui est connue : par simple différence on conclura donc l'heure à laquelle la hauteur a été prise.

Cette méthode exige plusieurs connaissances qu'on n'avait que très imparfaitement avant Hipparque :

1® Le moyen de calculer un triangle sphérique déterminé, ce qui exige la trigonométrie; auparavant, on ne pouvait faire cette résolution que par une méthode graphique, au moyen d'une sphère matérielle; *

2° La position de l'étoile considérée; on vient de dire que ces positions furent beaucoup améliorées par Hipparque; ^ 3° On manquait d'un instrument commode pour / prendre les hauteurs; en créant son astrolabe planisphère, employé comme simple cercle divisé suspendu à la main, Hipparque combla cette lacune et acheva de résoudre la question de la détermination de l'heure pendant la nuit.

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La même méthode des hauteurs s'applique d'ailleurs pendant le jour quand on connaît le lieu du Soleil, et Hipparque, le premier, calcula les tables de son mouvement.

Dès lors, les méthodes mêmes qu'on emploie encore aujourd'hui pour déterminer l'heure étaient créées : ce sont la méthode des hauteurs, appliquée surtout en mer, et l'observation des passages méridiens, qui est celle des Observatoires.

Mais si les principes étaient posés, les instruments laissaient beaucoup à désirer : sur mer, on employa l'astrolabe, l'anneau astronomique, l'arbalète ou bâton de Jacob, jusqu'à ce qu'enfin l'invention du sextant vint fournir un moyen facile de viser à la fois l'astre et l'horizon.

Pour l'heure à terre, on employa le quart de cercle, perfectionné peu à' peu jusqu'à l'application des lunettes, et qui donnait beaucoup de précision par la méthode des hauteurs correspondantes : nous reviendrons sur tous ces instruments.

Moyens employés pour conserver l'heure. —

On employait les clepsydres, dont il sera question plus loin, et qui étaient, en général, des appareils de grandes dimensions. Réalisés en petit, ils manquaient de force motrice suffisante, et, au Moyen Age, on chercha d'autres moyens de conserver l'heure. Dans les cloîtres, c'est ce que faisait le significator horarum en comptant les prières qu'il récitait; puis on essaya de moyens mécaniques actionnés par des poids : cette innovation est attribuée à Pacificus, archidiacre de Vérone (776-844), mais il l'avait seulement perfectionnée, sans doute, puisqu'en 757 le pape Paul P' avait adressé une horloge de ce genre au roi Pépin. Gerbert, moine d'Aurillac, plus tard Sylvestre II, en avait construit une à la fin du x^ siècle, mais on n'est pas certain qu'elle eut un régulateur ou volant. Pour empêcher, en effet, le poids de descendre

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trop rapidement et avec une vitesse variable, on imagina d'adapter une barre horizontale que Tappareil faisait osciller, par le moyen d'une roue d'échappement : c'était un balancier horizontal. Et, vers la fin du XIII* siècle, on trouve, dans beaucoup de villes, des horloges de ce genre, à poids et à volant : celles de Westminster, de Strasbourg, du palais à Paris, de Courtrai, etc., sont célèbres.

Concurremment avec ce moyen, un autre fut employé au Moyen Age pour mesurer le temps. Déjà îbn-Younis, astronome arabe du Caire, au commencement du xi^ siècle, avait observé, dit-on, qu'un corps suspendu à une corde donne des oscillations de durée à peu près égale.

Certains astronomes employèrent ce moyen pour garder le temps : au moment où Ton observait la hauteur d'un astre, ce qui fixait l'heure pour cet instant, on commençait de compter les oscillations ; puis, les observations terminées, on prenait de nouveau hauteur, et par ce moyen on pouvait avoif l'heure à un instant quelconque de l'intervalle, subdivisé régulièrement par les oscillations. Le procédé était exact mais fort laborieux : les oscillations s'arrêtaient assez vite, mais il suffisait de donner une impulsion, de temps à autre, quand le corps oscillant arrivait au bout de sa course; le plus pénible était de bien compter les oscillations sans se tromper.

En 1612, le médecin italien Sanctorio (en latin Sanctorius) imagina de faire compter les oscillations par le poids oscillant lui-même : pour cela, il remplaça la corde (excepté la portion voisine du point de suspension) par une tige rigide qui rencontrait un index et le faisait avancer d'une division à chaque oscillation : on n'avait plus qu'à donner une impulsion convenable à ce balancier quand il était près de s'arrêter.

Galilée, qui s'était beaucoup occupé du pendule dans sa jeunesse, et qui l'avait même employé poui

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compter les pulsations des patients, reprit, sur la fin de sa vie, en 1649, les essais de Sanctorius, imagina une combinaison où le balancier était aussi peu influencé que possible, et construisit un numeratore del tempo. Mais le problème ne fut définitivement résolu que par Huyghens qui, réunissant le principe de Sanctorius à celui des horloges à échappement, imagina, en 1656, d'entretenir le mouvement du pendule par Téchappement lui-même : la solution que nous employons encore aujourd'hui pour conserver l'heure était dès lors réalisée.

La nouvelle invention présentait cependant deux inconvénients, relativement petits, il est vrai :

La durée d'oscillation du pendule varie légèrement avec son amplitude, c'est-à-dire avec la grandeur de l'arc parcouru par le corps oscillant; — elle change aussi avec la température, qui fait varier la longueur de la tige de suspension.

Pour remédier au premier inconvénient, Huyghens imagina son pendule à cycloïde, qui ne se répandit guère : on préféra ne faire décrire que de petits arcs, en les conservant aussi égaux que possible, comme on fait aujourd'hui.

Quant à l'influence de la température, elle avait été remarquée déjà par Wendelin, qui trouvait les oscillations plus nombreuses en hiver qu'en été : on y a remédié par les pendules où les inégales dilatations de deux métaux agissent en sens contraires : Graham inventa la compensation à mercure, J. Harrisson le pendule à gril, J. Leroy et d'autres des dispositions analogues.

L'échappement a été perfectionné aussi, de manière à n'agir sur le pendule que le moins possible d'abord, et ensuite au moment où son action est le moins nuisible, c'est-à-dire quand la vitesse du pendule est maxima. C'est ainsi que l'on est arrivé à construire ces chefs-d'œuvre d'horlogerie qui, entre deux déterxninations astronomiques de l'heure séparées par ua

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intervalle de plusieurs jours, peuvent donner Theure à tout instant à moins d'un dixième de seconde de temps.

Pour obtenir cette extrême précision, il faut avoir égard aux plus petites influences perturbatrices, par exemple aux changements de la pression atmosphérique indiqués par le baromètre, car il en résulte une influence qui monte à 0%04 par jour et par centimètre de pression sur un pendule à seconde.

Souvent on se borne à tenir compte par le calcul de cette cause de changement, mais parfois on emploie des dispositions oili un baromètre lui-même agit convenablement sur le balancier. D'autres fois on place l'horloge dans une enceinte où la pression est automatiquement maintenue constante, ou même dans le vide; et alors on demande à un courant électrique, soit de remonter l'horloge, soit d'entretenir le mouvement du pendule ou la constance de la pression.

Horloges de petite dimension : montres et chronomètres. — Les horloges à poids moteur ne pouvaient pas être transportées; aussi pensa-t-on à remplacer le poids par un ressort moteur : on trouve mentionnés en 1493 ces petits appareils dont on ignore l'inventeur et qui furent l'origine de nos montres.

Des horlogers àd Nuremberg acquirent dans cette fabrication une grande réputation, et, en raison de leur provenance et de leur forme, les horloges de poche portaient le nom à' œufs de Nuremberg : leurs roues étaient en acier.

Ces appareils n'avaient qu'une seule aiguille, celle des heures, comme d'ailleurs les grandes horloges de l'époque. On s'attacha aussitôt à réduire leurs dimensions : dès 1542, on parle d'une montre à sonnerie enchâssée dans une bague.

Le ressort moteur, enroulé en spinale, agissait très inégalement, son action étant beaucoup plus forte

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quand il venait d'être enroulé, quand on venait de remonter la montre : un génie inconnu inventa la fusée, au moyen de laquelle ce ressort agit sur un bras de levier de longueur régulièrement variable, de sorte que son action est rendue toujours égale.

Quant au balancier, qui dérivait du volant des grandes horloges de l'époque, il était très imparfait aussi, quand, dans la seconde moitié du xvii^ siècle, Huyghens, Hooke et l'abbé de Hautefeuille eurent l'idée de le relier au rouage par Tintermédiaire d'un ressort bien flexible, le ressort spiral de nos montres; aussi l'instrument ainsi constitué fut appelé' d'abord une pendule à spirale.

Les montres marines. — Dès lors, la marche des montres était assez exacte pour les besoins ordinaires ; mais leur emploi dans la marine les fît porter à un degré de perfection beaucoup plus grand.

Nulle part la mesure du temps n'est plus nécessaire que sur un navire, afin de se guider sur une surface où le ciel seul ofi*re des repères, — des repères qui sont mobiles, mais dont le mouvement est d'une régularité parfaite.

Pour cette mesure, les navigateurs n'eurent longtemps à leur disposition que des clepsydres, des sabliers ou même des mèches se consumant lentement, et sur lesquelles des nœuds marquaient des intervalles de temps. Aussi dut-on utiliser de bonne heure les nouvelles horloges portatives, les montres ; cependant Barentz passe pour en avoir fait usage le premier dans la navigation, en 1596.

Depuis près d'un siècle (1510), depuis Alonzo de Santa Cruz, et Gemma Frisius ensuite (1530), on savait que le transport de l'heure peut servir à déterminer la longitude ; mais Pierre Krûger appliqua le premier cette méthode en 1615, en transportant une montre de Kœnigsberg à Dantzig. Cependant les montres portatives, ou à ressort moteur, ne devaient guère

remplir cet objet, puisque en 1664 on fît des essais sur deux horloges d'Huyghens à poids moteur, mais réglées par un balancier à spiral.

On sentit bientôt cependant que les horloges portatives pouvaient résoudre le problème capital des longitudes, pour lequel tant de prix avaient été proposés. Et ainsi en 1765 un charpentier de village, devenu un très habile horloger, J. Harrisson, reçut du Parlement d'Angleterre un prix de 250.000 francs pour une montre qui avait donné assez exactement la longitude de la Jamaïque.

En France, divers prix avaient été proposés aussi, par exemple par Louis XIV en 1668. L'Académie des Sciences, de son côté, mit au concours pour 1767, la meilleure manière de mesurer le temps à la mer. Le prix fut remis, décerné en 1769 à P. Leroy, puis la même question fut proposée de nouveau pour ouvrir le concours à des artistes qui n'avaient d'abord pas disposé d'assez de temps. Cela produisit entre les horlogers une émulation extraordinaire, et d'autre part plusieurs navires furent équipés successivement, parfois par de. simples particuliers, pour éprouver les instruments présentés au concours; c'est ce qui mit surtout en évidence deux artistes de premier ordre, P. Leroy et F. Berthoud, et dès lors la construction des chronomètres avait atteint à peu près la précision d'aujourd'hui : le problème tant cherché des longitudes en mer était résolu d'une manière simple.

Que de chemin parcouru ainsi, depuis les Anciens, à la fois dans la détermination de l'heure et dans les moyens de la conserver! Il semble que Ton ne peut guère aller plus loin ; mais il restait à répandre l'heure partout, et c'est ce qui a lieu aujourd'hui. Dans les Observatoires d'abord, au moyen de Télectricité on est parvenu à faire marquer, par diverses horloges, exactement rheure d'une même pendule, la meilleure ; puis ce procédé a été étendu à des villes comme

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Paris, où tout le inonde connaît les centres horaires ; enfin à des pays tout entiers.

On ne pouvait ainsi, avec des fils électriques, atteindre les navires en mer; mais voilà que la télégraphie sans fil vient de combler cette lacune, et maintenant Theure est distribuée sur des océans entiers, sans compter les plus arides continents, par des ondes électriques qui, bientôt sans doute, couvriront la Terre entière : pour Thomme, aucune conquête n'a été plus complète que celle de Theure.