INVENTEURS

L’hémicycle creusé dans un caiyé

Le scaphé ou hémisphère

Le disque plan (probablement le cadran équinoxial)

L’araignée

La plinthe ou Lacunar placée dans le cirque de

Flaminius

npos x« i<TTov|i.evx

ne. oî va xXqia

Le pelecinon lia hâche)

Le cône

Le carquois

Bérose de Chaldée.

Aristarque de Samos.

Idem.

Eudoxe l’astrologue ou Apollonius.

Scopinas de Syracuse.

Parmenion.

Théodose et Andréas.

Patrocle.

Dionysiodore.

Apollonius.

Vitruve cite encore d’autres cadrans , dont il ne donne pas les inventeurs, le gonarque, l’engonate, l’antiborée, et des cadrans portatifs pour les voyages.

Il est à regretter que Vitruve n’ait, pas donné de détails plus circonstanciés sur ces divers cadrans et les procédés graphiques employés pour les construire, empruntés évidemment aux auteurs grecs. Ce qui prouve le peu de connaissances astronomiques des Romains, c’est la nécessité où s’est trouvé César de faire venir d’Alexandrie l’astronome Sosigène pour réformer le calendrier. On sait, du reste, que l’usage des cadrans solaires à Rome ne date que de la première guerre punique, où le premier cadran fût rapporté de Sicile à Rome en 491, par Valerius Messala et placé près de la tribune aux harangues. Comment cons-

trait pour Messine, ce cadran se comportait-il à Rome? Depuis longtemps, les Chaldéens, les Grecs et les Egyptiens savaient se servir de ces instruments et les construire.

Des clepsydres ou horloges à eau (Livre IX, chap. VIII).

Pour les horloges à eau, Vitruve en décrit un assez grand nombre, également plus ou moins compliquées, par suite de la nécessité de diviser en douze parties égales le jour et la nuit pendant les diverses saisons de l’année; ce système de division du temps n’était tolérable qu’à cause du peu d’étendue en latitude des régions civilisées du monde connu des anciens. Gomment employer ce système dans un pays septentrional, tel que la Russie, où le jour, pendant l’hiver, formé de 4 de nos heures actuelles, serait divisé en 12 parties qui donneraient 20 minutes pour chaque heure ancienne ?

L’invention des horloges à eau ou clepsydres (quoique cette expression ne soit pas donnée) est attribuée à Ctesibius d’Alexandrie, qui a trouvé aussi, dit Vitruve, spiritus naturales et pneumaticas res , c’est-à-dire l’emploi de l’air comprimé, comme on le dira plus loin au sujet de la physique. L’eau s’écoulait par un orifice percé dans un morceau d’or ou une pierre précieuse, afin d’éviter l’usure et la rouille. Vitruve n’indique pas le procédé employé pour obtenir un écoulement constant; c’était probablement à l’aide d’un trop plein ou en prenant un vase très large muni d’un faible orifice. Dans la première clepsydre décrite, un flotteur muni d’une crémaillère faisait tourner un pignon denté, mais le mécanisme ne s’arrêtait pas à cela :

D’autres règles et d’autres tambours, munis de dents de la même manière , animés d’un mouvement commun , produisent en tournant différents effets et espèces de mouvements, font mouvoir des figures, tourner des tiges, tomber des cailloux avec production de son, sonner des trompettes et d’autres choses accessoires.

L’invention des coucous, on le voit, est fort ancienne, et les horloges de Ctésibius n’avaient rien à envier aux horloges du moyen-âge, sous le rapport des mouvements variés produits par le moteur principal. Du reste, en lisant les œuvres de Héron, élève de Ctésibius, dont M. de Rochas vient de publier une nouvelle traduction, on est frappé de l’ingéniosité déployée dans la construction d’une foule d’appareils de physique ' amusante, automates... digiîes d’avoir été imaginés par Robert Houdin, qui a emprunté aux deux physiciens d’Alexandrie le principe de sa bouteille merveilleuse. Les cailloux tombant dans un bassin, à un moment donné, ont été évidemment les premières sonneries des horloges anciennes et servaient à inscrire en même temps le temps écoulé. Yitruve indique le même mode d’inscription dans un autre appareil dont il sera question plus loin.

On est souvent étonné quand il est parlé de l’horloge envoyée en l’an 800 par le kalif Aroun-al-Raschid à Charlemagne ; mais pour l’horlogerie comme pour la plupart des autres applications scientifiques, les Arabes n’ont été que les héritiers des Grecs d’Alexandrie. La perfection apportée dans la construction de ces appareils à l’époque de Ctésibius et de Héron, plus d’un siècle avant Jésus-Christ, nous fait voir à quel degré d’habileté étaient parvenus les artistes grecs et égyptiens , dans la confection des machines, ainsi que des appareils de physique et d’astronomie ; on s’explique ainsi les grands progrès accomplis dans cette dernière science, au point de vue pratique surtout, par les savants Alexandrins.

2e Disposition. — L’appareil est celui qui est décrit dans la plupart des traités de cosmographie. Le flotteur porte un petit personnage qui s’élève et montre avec une baguette les heures tracées sur une colonne. Pour régler l’écoulement de l’eau, afin de donner une division égale du jour en douze heures, Yitruve indique divers moyens;

mais les descriptions manquent un peu de clarté, surtout par suite du défaut des figures qui accompagnaient le texte :

On prend deux cônes, l’un solide, l’autre creux, tellement façonnés au tour que l’un puisse entrer exactement dans l’autre ; une même règle les éloigne ou les rapproche, en rendant l’afflux de l’eau dans le vase rapide ou lent; c’est l’adjonction ou l’enlèvement de coins qui permet d’obtenir des heures plus ou moins longues, suivant les jours et les mois. C’est par ces moyens mécaniques que sont construites les horloges à eau en usage pendant l’hiver.

Dans la traduction de M. Maufras se trouve donnée la figure suivante (fig. 4) comme réalisation de l’appareil produisant cet écoulement variable : a est le cône creux dans lequel pénètre le cône plein e, qu’on peut soulever ou abaisser

Fig. 4.

à 1 aide de la tige c, taillée en forme de coin et passant dans une entaille convenable percée dans la tige qui soutient le cône e. Le cône a devait être placé à la partie inférieure d un vase à niveau constant, ou bien si# servait lui -même de vase, l’eau devait y arriver en quantité suffisante pour

être maintenue à l’aide d’un trop plein à un niveau constant. L’écoulement le plus lent devait avoir lieu lors du solstice d’été et le plus rapide au solstice d’hiver, pour faire parcourir à l’index l’espace des douze heures du lever au coucher du soleil. Mais comment faisait-on pour la nuit, les heures variant en sens inverse de celles du jour? Arrètait-on l’appareil, ou bien mettait-on le cône dans la position correspondant au même jour, à six mois de distance? Il fallait, en outre, régler le cône tous les matins et mettre l’appareil en marche dès le lever du soleil, ce qui était loin d’être pratique, ni commode.

Le deuxième procédé donné par Vitruve consiste à marquer, sur la colonne des heures, la division correspondant aux divers jours de l’année et à donner à cette colonne une rotation entière pendant une année. Le problème avait été résolu avec autant de simplicité que d’élégance par Ctésibius, en se servant de l’eau même qui avait fait mouler le personnage indicateur dans l’intervalle d’un jour entier, à faire faire au cylindre 1/366° de tour. Dans le même ouvrage se trouve représentée la clepsydre de Ctési-

Fig. 5.

Fig. 6.

bius. Pour le tracé des heures sur le cylindre (fig. 5), on divise la surface déroulée en douze parties par des génératrices équidistantes. Si AB et G D correspondent aux jours de l’équinoxe, on les divise en douze parties égales; pour les jours des solstices, on les divise en deux parties GI etIH, E S et S F, correspondant à la plus longue nuit et au plus long jour, et réciproquement; chacune deces parties est divisée en douze parties égales , et en menant des lignes obliques, on aura les longueurs des jours pour les autres

jours de l’année, et, par conséquent, les courbes horaires sur le cylindre.

Pour la clepsydre elle -même, l’eau destinée à l’alimenter coule goutte à goutte, sous forme de larmes, des yeux d’un des enfants placés au pied de la colonne, après avoir été amenée dans le pied de cet enfant ; de là cette eau se rend dans un canal vertical placé à gauche , qui se remplit peu à peu et soulève le flotteur na , lequel porte au-dessus une figurine montrant les heures sur la colonne à l’aide d’une baguette. Celle-ci tourne d’un tour entier en 366 jours. Dans ce but, quand le tube b d est plein d’eau , il se vide rapidement par l’action d’un siphon s’amorçant spontanément; cette eau tombe sur la roue x , qui . composée de six caisses , fait un tour entier en six jours. Le pignon 11 , fixé sur son axe, ayant 10 dents, actionne la roue v qui a 60 dents ; le pignon r, fixé sur cette roue, ayant 6 dents, agit sur la roue o qui en a 61 ; donc, en un

— sé-

jour la roue x tourne d’un 4- de tour ; la roue v de — X —

= 1 et la roue o de ^ x |

3e Disposition. — La troisième forme de clepsydre, donnée parVitruve, est plus difficile à bien comprendre, surtout sans figures, peut-être à cause d’altérations du texte. Comme disposition principale, on trouve un réservoir dans lequel se rend l’eau ; un flotteur est suspendu à une chaîne de cuivre flexible qui s’enroule autour d’un tambour et porte à son autre extrémité un contre-poids ; c’est ce tambour qui, muni d’un index, indique par suite de sa rotation les heures sur un cadran fixe.

Relativement au changement de longueur des jours et heures, il semble résulter de ce que dit Vitruve qu’en avant du tambour mobile étaient fixés 12 circonférences de cercle réunies au centre par des alidades, et sur lesquelles étaient tracées les heures correspondant aux 12 mois. Sur le tambour devaient se trouver tracés les 12 signes du zodiaque, probablement suivant un cercle excentrique, avec 365 ouvertures correspondant à chaque jour de l’année; un clou, dont la tête représentait le soleil, se plaçait chaque jour dans un autre trou, de manière à correspondre successivement aux divers cercles horaires placés en avant. Le clou était ainsi déplacé en sens contraire du mouvement du cylindre, de manière à faire un tour entier en un an; donc, en réalité, le jour ainsi marqué était le jour solaire plus long en moyenne de 4 minutes que le jour sidéral.

4e Disposition. — Vitruve indique enfin un dernier procédé analogue au premier pour produire un écoulement variable de l’eau, qui, évidemment, devait être employé avec un seul cadran fixe pour les heures ; c’est une sorte de robinet de réglage avec une tète divisée en 365 parties, et un index fixé sur la boîte du robinet; en tournant ce robinet, on permettait à l’eau destinée à remplir le bassin de s’écouler plus ou moins vite, et par conséquent au flotteur de s’élever de la même manière. La rotation du

cylindre était plus lente quand l’eau arrivait lentement, ce qui donnait des heures plus longues pendant les jours d’été. Que faisait-on pendant la nuit ? Probablement le bassin se vidait seul par un siphon quand l’aiguille atteignait la douzième heure. Arrêtait-on l’eau, ou bien prenaiton, comme il a déjà été dit plus haut, pour la nuit, la division diamétralement opposée en tournant le robinet de 180°? Peut-être le bassin, en se vidant spontanément, produisait-il un son ou un bruit sufiisant par suite de l’écoulement de l’eau pour avertir qu’on devait tourner le robinet de 180° ; cela semble plus rationnel que d’admettre que l’on ne laissait couler l’eau que pendant le jour et que l’on ouvrait le réservoir le matin juste au lever du soleil, ce qui aurait été même impossible pendant l’hiver , quand celui-ci était caché , ces sortes d’horloges étant destinées surtout à servir l’hiver, quand on ne pouvait consulter les cadrans solaires.

En résumé, l’on voit que les appareils destinés à donner la division du temps à l’époque de Vitruve étaient arrivés à une assez grande perfection, soit sous forme de cadrans solaires, soit sous forme de clepsydres; déplus, l’habitude de diviser chaque jour en 12 heures, depuis le lever jusqu’au coucher du soleil, avait contribué à augmenter notablement les difficultés que présentent les problèmes du tracé des cadrans solaires et la confection des clepsydres. Toutefois, ainsi que je Tai déjà fait remarquer, ce système défectueux n'était applicable que dans des pays assez peu élevés en latitude pour que la différence des jours les plus longs aux plus courts ne fut guère que de 2 à 3 de nos heures, ce qui donnait déjà cependant un quart-d’heure de différence pour chaque heure ancienne aux deux jours des solstices.