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Historique de la clepsydre


Dès l'antiquité, la clepsydre est un instrument utilisé aussi bien en Egypte que dans l'Amérique précolombienne ou en Grèce.

Si elle est conçue à l'origine comme "garde-temps" pour matérialiser des durées relativement brèves, qu'elle mesure avec une précision satisfaisante son usage et son fonctionnement se sont développés au cours de l'histoire, lui permettant de devenir une véritable "horloge à eau".

La clepsydre, un "garde-temps".

La plus ancienne clepsydre connue, conservée au musée égyptien du Caire, avait été fabriquée pour Amenotep III1, vers 1400 av. J.C. C'est un vase d'albâtre aux parois évasées, dont le fond est muni d'une ouverture destinée à laisser passer l'eau. À l'intérieur des traits horizontaux marquent des durées égales d'écoulement.

Clepsydre d'Amenotep

Musée égyptien du Caire

Le principal défaut de la clepsydre est l'irrégularité du débit de l'eau au fur et à mesure que le récipient se vide, ce qui rend compliquée la mesure du temps, d'autant que les heures mesurées sont inégales* et qu'il faut graver les marqueurs de niveau d'eau en tenant compte de la position du jour dans l'année.

Pour réduire cet inconvénient, les artisans égyptiens donnent à l'instrument une forme tronconique avec une ouverture supérieure plus large que la base pour compenser le ralentissement de la sortie de l'eau.

Au Ve siècle av. J.C, l'usage des clepsydres se répand en Grèce et dans l'empire romain. Elle est utilisée à Athènes puis à Rome pour limiter la durée des discours ou des plaidoiries. Quand un intervenant prend la parole, un esclave ôte la cheville du conduit du vase supérieur et l’eau s’écoule dans le vase inférieur. Les orateurs les plus chevronnés savent parfaitement mesurer le temps de parole qui leur reste en observant la force et l’angle du jet.

La nuit et dans les jours sans Soleil les Romains prennent l'habitude de s'en servir pour suppléer les services du cadran solaire.
La légion romaine emploie la clepsydre dans les camps pour régler la durée des quatre gardes qui divisent la nuit.

Plus tard, en occident, associées aux cadrans solaires, les clepsydres jouent un rôle majeur dans les monastères.

La clepsydre, une "horloge à eau".

À partir du IIIe siècle av. JC, les travaux de Ctesibios2, un physicien grec d'Alexandrie, font évoluer la clepsydre vers un système de plus en plus complexe dans lequel l'eau n'est plus seulement l'instrument de la mesure du temps. Elle devient une source d'énergie qui permet la mise en mouvement des rouages et des indicateurs du temps de véritables horloges hydrauliques.

Ctésibios s'efforce de rendre la clepsydre plus précise et son temps de fonctionnement plus important.
Il propose notamment l'utilisation de deux récipients superposés. Le niveau d’eau du vase supérieur étant maintenu constant par un système de trop-plein, le filet d’eau qui en sort a donc un débit régulier. L'eau s'écoule dans un second récipient, lui-même percé à sa base et sur la paroi duquel sont tracées les durées de temps.

Il imagine une horloge hydraulique pouvant fonctionner indéfiniment sans intervention humaine. L'eau d'une source alimentait le récipient supérieur qui alimentait à son tour le récipient intermédiaire, plus petit, dont le niveau était maintenu constant grâce à un système composé d'un flotteur et d'un clapet conique régulant l'écoulement. Ce second récipient alimentait ainsi régulièrement, goutte à goutte, le grand récipient placé au-dessous qui s'emplissait lentement, provoquant l'élévation d'un flotteur qu'il contenait en soulevant une statuette montée sur une tige.

Cette statuette indiquait l'heure sur un tambour muni de courbes graduées sur lesquelles on pouvait lire en permanence les heures du jour et de la nuit en fonction de la date. À la fin des 24 heures, le niveau de l'eau atteignait le siphon latéral dont ce réservoir était muni : il se vidait alors complètement. Lors de la descente du flotteur, la tige actionnait un mécanisme ingénieux qui permettait à la statuette d'indiquer l'horaire exact de la journée suivante.

Clepsydre de Ctésibios.

L'écoulement de l'eau dans un réservoir fait monter le long de la graduation le bras du personnage qui indique l'heure.

Clepsydre de Ctésibios

Clepsydre romaine.

Le flotteur met en action l'aiguille des heures par l'intermédiaire d'une roue dentée.

Clepsydre de Ctésibios

Au moyen-âge, les arabes et les chinois sont les maîtres de la conception d'horloges à eau.

Les physiciens arabes reprennent, s'inspirent et développent les études des savants grecs.

En 802 l’ambassadeur de Charlemagne à Bagdad lui ramène une horloge à eau mettant en action des automates, offerte par le calife de Bagdad Haroun al-Rachid.

Les horloges hydrauliques construites dans les villes arabes atteignent souvent des dimensions monumentales, telle l'horloge de Fez au Maroc.

Au XIIe siècle Al-Jazari3 porte la technologie arabe à son plus haut niveau. Son oeuvre maîtresse est une horloge à eau dans laquelle le cercle du zodiaque pivote et le Soleil et la Lune apparaissent alternativement. Douze ouvertures s’éclairent la nuit. Chaque heure, deux oiseaux laissent tomber une boule et à 6h, 9h et 12h les automates musiciens se mettent à jouer.


Horloge à eau d'Al-Jazari

Horloge à eau d'Al-Jazari3 (XIIe siècle)


En Chine une gigantesque clepsydre, de plus de 10 mètres de haut fut réalisée en 1090 par le fonctionnaire Su Sung4 pour l’Empereur. La tour horloge à force hydraulique était surmontée d'une sphère armillaire affichant la position des étoiles. La clepsydre de Su Song était la plus évoluée jamais construite, dans la mesure où elle permettait de connaître l’heure, le jour et le mois. Des automates indiquaient les heures de manière sonore. Ce système était l’horloge la plus précise au monde.


Horloge à eau d'Al-Jazari

Tour horloge de Su Song (XIIe siècle)


1 AMENHOTEP III (ou Aménophis III en grec). Neuvième pharaon de la XVIIIe dynastie (période du Nouvel Empire). Il règne aux alentours de -1391/1390 à -1353/1352.

2 CTESIBIOS d'Alexandrie (IIIe s. av.J-C). Ingénieur grec ayant vécu à Alexandrie vers -270. Il est considéré comme le fondateur de l'école des mécaniciens grecs d'Alexandrie.

3 AL-JAZARI (1136-1206) astronome, inventeur et ingénieur arabe.

4 SU SONG (1020 – 1101), scientifique chinois.


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