Histoire des premières horloges

Ce n'est que quelque peu récemment - du moins en termes d'histoire humaine - que les gens ont ressenti le besoin de connaître l'heure de la journée. Les grandes civilisations du Moyen-Orient et d'Afrique du Nord ont commencé à faire de l'horloge il y a environ 5 000 à 6 000 ans. Avec leurs bureaucraties et religions formelles, ces cultures ont trouvé un besoin d'organiser leur temps plus efficacement.

Les éléments d'une horloge 

Toutes les horloges doivent avoir deux composants de base: elles doivent avoir un processus ou une action régulière, constante ou répétitive pour marquer des incréments de temps égaux. Les premiers exemples de tels processus incluent le mouvement du soleil à travers le ciel, des bougies marquées par incréments, des lampes à huile avec des réservoirs marqués, des verres à sable ou des «sabliers» et, en Orient, de petits labyrinthes en pierre ou en métal remplis d'encens qui brûleraient à un certain rythme.

Les horloges doivent également avoir un moyen de garder une trace des incréments de temps et être en mesure d'afficher le résultat.

L'histoire du chronométrage est l'histoire de la recherche d'actions ou de processus toujours plus cohérents pour réguler le rythme d'une horloge.

Obélisques 

Les Égyptiens ont été parmi les premiers à diviser formellement leurs journées en parties ressemblant à des heures. Des obélisques - des monuments minces, effilés et à quatre côtés - ont été construits dès 3500 avant notre ère. Leurs ombres mouvantes formaient une sorte de cadran solaire, permettant aux citoyens de diviser la journée en deux parties en indiquant midi. Ils ont également montré les jours les plus longs et les plus courts de l'année lorsque l'ombre à midi était la plus courte ou la plus longue de l'année. Plus tard, des marqueurs ont été ajoutés autour de la base du monument pour indiquer d'autres subdivisions temporelles.

Autres horloges solaires 

Une autre horloge ou cadran solaire égyptien est entré en service vers 1500 avant notre ère pour mesurer le passage des «heures». Cet appareil divisait une journée ensoleillée en 10 parties, plus deux "heures crépusculaires" le matin et le soir. Lorsque la longue tige avec cinq marques espacées de façon variable était orientée est et ouest le matin, une barre transversale élevée à l'extrémité est projetait une ombre mobile sur les marques. A midi, l'appareil a été tourné dans la direction opposée pour mesurer les "heures" de l'après-midi.

Le merkhet, le plus ancien outil astronomique connu, était un développement égyptien vers 600 avant notre ère. Deux merkhets ont été utilisés pour établir une ligne nord-sud en les alignant avec l'étoile polaire. Ils pourraient ensuite être utilisés pour marquer les heures nocturnes en déterminant quand certaines autres étoiles ont traversé le méridien.

Dans une quête de précision toute l'année, les cadrans solaires sont passés de plaques plates horizontales ou verticales à des formes plus élaborées. Une version était le cadran hémisphérique, une dépression en forme de bol taillée dans un bloc de pierre qui portait un gnomon ou un pointeur vertical central et était tracée avec des séries de lignes d'heures. L'hémicycle, qui aurait été inventé vers 300 avant notre ère, a enlevé la moitié inutile de l'hémisphère pour donner l'apparence d'un demi-bol coupé dans le bord d'un bloc carré. En 30 avant notre ère, l'architecte romain Marcus Vitruvius pouvait décrire 13 styles de cadrans solaires différents utilisés en Grèce, en Asie Mineure et en Italie.

Horloges à eau 

Les horloges à eau ont été parmi les premiers chronométreurs qui ne dépendaient pas de l'observation des corps célestes. L'un des plus anciens a été trouvé dans le tombeau d'Amenhotep I qui a été enterré vers 1500 avant notre ère. Plus tard nommés clepsydras ou «voleurs d'eau» par les Grecs qui ont commencé à les utiliser vers 325 avant notre ère, il s'agissait de récipients en pierre aux côtés inclinés qui permettaient à l'eau de s'écouler à un taux presque constant à partir d'un petit trou près du fond.. 

D'autres clepsydras étaient des récipients cylindriques ou en forme de bol conçus pour se remplir lentement d'eau entrant à un taux constant. Les marques sur les surfaces intérieures mesuraient le passage des "heures" lorsque le niveau d'eau les atteignait. Ces horloges ont été utilisées pour déterminer les heures de nuit, mais elles peuvent également avoir été utilisées en plein jour. Une autre version consistait en un bol en métal avec un trou dans le fond. Le bol se remplissait et coulait dans un certain temps lorsqu'il était placé dans un récipient d'eau. Ceux-ci sont encore utilisés en Afrique du Nord au 21e siècle. 

Des horloges à eau mécanisées plus élaborées et impressionnantes ont été développées entre 100 avant notre ère et 500 après JC par des horlogers et astronomes grecs et romains. La complexité supplémentaire visait à rendre le débit plus constant en régulant la pression de l'eau et à fournir des affichages plus sophistiqués du passage du temps. Certaines horloges à eau ont sonné des cloches et des gongs. D'autres ont ouvert des portes et des fenêtres pour montrer de petites figures de personnes ou déplacé des pointeurs, des cadrans et des modèles astrologiques de l'univers.

Le débit de l'eau est très difficile à contrôler avec précision, donc une horloge basée sur ce débit ne pourrait jamais atteindre une excellente précision. Les gens étaient naturellement amenés vers d'autres approches.

Horloges mécanisées 

Un astronome grec, Andronikos, a supervisé la construction de la Tour des vents à Athènes au premier siècle avant notre ère. Cette structure octogonale montrait à la fois des cadrans solaires et des indicateurs horaires mécaniques. Il comportait une clepsydre mécanisée de 24 heures et des indicateurs pour les huit vents dont la tour tire son nom. Il affiche les saisons de l'année et les dates et périodes astrologiques. Les Romains ont également développé des clepsydras mécanisés, mais leur complexité a peu amélioré les méthodes plus simples pour déterminer le passage du temps.

En Extrême-Orient, la fabrication d'horloges astronomiques / astrologiques mécanisées s'est développée de 200 à 1300 EC. Les clepsydras chinois du troisième siècle ont entraîné divers mécanismes illustrant les phénomènes astronomiques.