Clepsydre

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Clepsydre athénienne reconstituée, Musée de l'Agora antique d'Athènes

La clepsydre est une horloge à eau, fonctionnant sur le même principe que le sablier.

Sommaire

1 Histoire
2 Utilisations
3 Principe
4 Notes, références
5 Voir aussi
6 Liens externes

[modifier] Histoire

Le mot clepsydre^[1] provient du grec « κλεψύδρα » (klepsídra) et repris par le latin « clepsydra ». Ce nom fut formé à partir de κλεπτείν (klepteín), qui signifie dérober, et de ΰδωρ, ΰδατος (hudôr, hudatos), qui signifie eau. Il serait également associé à la source Clepsydre dont l'eau alimentait la clepsydre de l'Agora à Athènes qui possédait deux cylindres superposés et se vidait en 24H.

La plus ancienne clepsydre découverte est celle de Karnak, en 1904 (elle est aujourd'hui exposée au Musée du Caire). Elle date d'environ -1400 et fut réalisée sous le règne d’Aménophis III. Elle se présente sous la forme d'un simple bol conique, ayant un orifice à sa base, servant à l'écoulement de l'eau. La mesure du temps se faisait à l'aide des graduations se trouvant à l'intérieur du bol. On estime que les premières clepsydres ont été créés en Égypte vers -1600. Ce genre de clepsydre était à remplissage unique et sa précision de l'ordre de 5 à 10 minutes.

Le principe de la clepsydre a également été utilisé par les Amérindiens.

Ce sont les Grecs qui améliorèrent la précision de la clepsydre vers -270. En raison de la baisse du niveau de l'eau, la pression à la sortie du bol se réduisait et le débit avec elle. Cela occasionnait une perte de précision. Les Égyptiens remédièrent à cela en graduant en conséquence les bols en fonction du niveau. Ils avaient également utilisé des bols en forme de cône, pour atténuer le problème de la pression. Mais la précision n'était toujours pas assez bonne. Pour maintenir la précision, il faut que le débit en sortie soit constant. Pour cela, l'inventeur grec Ctésibios imagina un système utilisant le principe des vases communicants et de la soupape. Il réussit ainsi à maintenir le niveau de l'eau constant.

Les clepsydres les plus perfectionnées ont été celles réalisées par les Arabes et les Chinois. En 807, le calife de Bagdad offrit à Charlemagne une clepsydre mettant en branle des automates. Ce genre de clepsydre avait une vocation décorative plus qu'utilitaire. Et en 1088, l'ingénieur Su Song fit construire une clepsydre de plus de 10 mètres de haut à Kaifeng, Chine.

Clepsydre moderne, musée Noria, l'espace de l'eau (Saint-Jean-du-Bruel)

[modifier] Utilisations

La clepsydre fut utilisée pour mesurer de courtes périodes, comme :

la durée d’un discours ou d’une plaidoirie en Grèce ;
les durées des gardes dans la légion romaine ;
la durée de moments courts lors d’expériences, comme celle de Galilée en 1610 sur la chute des corps.

La clepsydre fut aussi utilisée pour mesurer le temps lorsqu’il faisait nuit, ou lorsque les conditions météorologiques ne permettaient pas l’utilisation des cadrans solaires.

[modifier] Principe

La clepsydre fonctionne sur le même principe que le sablier. C'est l'écoulement d'une certaine quantité d'eau qui fixe la durée écoulée.

Les premières clepsydres se présentent sous la forme d'un bol, avec un trou à leur point le plus bas, permettant l'écoulement de l'eau. C'est à l'aide des graduations à l'intérieur du bol que le temps écoulé est déterminé.

Le problème est qu'au fur et à mesure que le bol se vide, le débit de l'écoulement devient plus faible. La quantité d'eau écoulée pour une même durée est donc différente lorsque le bol est plein et lorsqu'il est presque vide, ce qui pose des problèmes d'exactitude. Les Égyptiens ont en partie remédié à cela en utilisant des bols en forme de cône et en modifiant les graduations, en conséquence.

Principe de la clepsydre de Ctésibios.

Ce problème dans la constance du débit est dû au fait que la pression de l'eau au fond du bol diminue, car la quantité d'eau est moindre. Pour maintenir la même pression, Ctésibios eut l'idée de maintenir le niveau d'eau constant.

Pour cela il utilisa trois réservoirs (A, B et C). Le réservoir A contient une importante quantité d'eau et son but est de toujours alimenter en eau le réservoir B. Le niveau de B est maintenu grâce à un trou près de son sommet, qui est chargé de vider le trop plein d'eau (c'est une soupape). L'eau de B s'écoule normalement par un petit trou à sa base. L'écoulement par ce trou est constant, car le niveau d'eau dans B ne varie pas, la pression à la sortie reste donc elle aussi constante. L'eau de B s'écoulant par le trou à la base, va dans le réservoir C, qui lui est gradué. C'est en observant le niveau de remplissage de C que l'on détermine le temps écoulé.

Malgré cette amélioration notable, de telles horloges restent peu précises. Plusieurs facteurs peuvent influer sur la durée mesurée, comme :