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 L'équation du temps

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ZEN
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MessageSujet: L'équation du temps   L'équation du temps EmptyJeu 30 Mar - 6:01

Citation :
L'équation du temps, la complication qui remet le Soleil à l'heure


La course du temps est irrégulière, le Soleil trompeur. Face à des jours solaires qui ne durent pas 24 heures, les horlogers ont dû se faire astronomes. Pour restituer avec exactitude la réalité du mouvement des astres, ils ont inventé une complication peu connue réservée à un marché de niche: l'équation du temps.




«Solis mendaces arguit horas». Les heures du Soleil sont trompeuses. Et les horlogers ne sont pas dupes, à tel point qu'ils avaient, à Paris, fait de la sentence latine leur devise. Une inscription qui figure aussi sur bon nombre de cadrans solaires et témoigne des relations compliquées entre Soleil et garde-temps. Car rendre compte mécaniquement d'un temps solaire irrégulier relève de la gageure.

Les jours du Soleil contre quel-ques nuits blanches: les horlogers ont dû étudier l'astronomie de manière approfondie pour restituer en horloge, puis en montre de poche et montre-bracelet, la réalité du mouvement des astres. Pour cela, ils se sont intéressés entre autres au rapport changeant entre le temps défini par le Soleil et celui indiqué par leurs pendules. «Qui pourrait, ô Soleil, t'accuser d'imposture?» Au célèbre vers de Virgile, ce sont les horlogers qui ont dû trouver une réponse. Car, lorsqu'une montre indique midi, le Soleil n'est pourtant pas à son zénith... «L'équation du temps est une complication bien plus difficile à expliquer qu'à réaliser, s'amuse Timm Delfs, journaliste et gérant de la boutique Sonnenuhren à Bâle, spécialisée en cadrans solaires. C'est un marché de niche, tant les notions d'astronomie utiles à sa compréhension sont complexes.»

Reprenons depuis le début. Au commencement... la lumière fut. Mais le Grand Horloger n'a pas créé des journées exactes de 24 heures. Un jour solaire – le temps qui s'écoule précisément entre deux passages du Soleil au zénith – n'est pas uniforme. Ainsi, le temps indiqué par les cadrans solaires – le temps solaire vrai – varie chaque saison, exactement de la même manière d'année en année. La variation s'explique par le mouvement de la Terre dans l'espace. Dans sa course autour du Soleil, la planète ne décrit pas un cercle parfait. Elle a une trajectoire elliptique, sa vitesse est donc irrégulière. Elle s'accélère quand la Terre se rapproche du Soleil et vice versa. Et c'est l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre qui est la cause principale de variation de la durée des jours solaires. Le mouvement de la Terre sur son orbite n'étant pas uniforme, le passage du Soleil au méridien d'un lieu ne se produit pas à des intervalles de temps égaux. D'un jour à l'autre, le décalage est de quelques secondes.

Avec le perfectionnement des horloges, qui ne peuvent indiquer qu'un temps uniforme, on a dû abandonner la référence du cadran solaire, qui, lui, indique un temps irrégulier. Le jour solaire a été abandonné en tant qu'étalon. Un nouveau temps de référence, appelé temps moyen ou légal, a été adopté. Il correspond à des jours parfaitement égaux de 24 heures et constitue la moyenne des jours solaires vrais, sur une année. Ce temps de référence correspond à un «Soleil moyen» et donc fictif. Il ne pourrait exister que si la course de la Terre décrivait un cercle parfait autour du Soleil à vitesse constante, le tout dans le plan de l'équateur, perpendiculaire à l'axe des pôles.

L'équation du temps traduit l'écart variable qui existe entre le temps solaire vrai (la position réelle du Soleil dans le ciel) et le temps solaire moyen (l'heure indiquée par nos montres). «Pour moi, l'équation du temps est une complication philosophique, commente Christoph Guhl, chargé de la communication horlogère chez Audemars Piguet. On n'en a pas besoin, mais elle établit un lien entre ce qui se passe autour de nous et la théorie. Les clients qui découvrent que midi à leur montre est trop tôt ou trop tard sont fascinés.»

L'équation de temps s'exprime en minutes et traduit visuellement la position du Soleil à son zénith au cours de l'année par une courbe en forme de huit, appelée «analemme». Sa valeur varie tout au long de l'année et s'annule quatre fois par an: temps vrai et temps moyen coïncident parfaitement le 15 avril, le 14 juin, le 1er septembre et le 24 décembre (les dates varient selon les années bissextiles). A l'inverse, l'écart peut atteindre un quart d'heure environ: le 11 février, l'équation du temps est de +14 minutes 15 secondes; le Soleil est donc à son zénith quand nos montres indiquent 12 h 14'22''. Le 4 novembre, elle est de –16 minutes 25 secondes; il est donc 11 h 43'35'' selon l'heure civile à Londres, au moment du midi vrai.

Lorsque l'équation du temps est positive, le Soleil est en retard par rapport au temps moyen et inversement. Mais d'autres facteurs expliquent l'écart entre temps vrai et temps moyen. La variation de l'excentricité de l'orbite terrestre (la distance entre le Soleil et la Terre) et la longitude du point d'observation expliquent aussi le phénomène.

Delta T = (C+R) X 4. L'équation paraît simple. Mais la formule intègre des paramètres (la loi de Kepler) tels que l'obliquité de la Terre, la longitude écliptique, l'ellipticité de la trajectoire ou encore l'anomalie moyenne... Le calcul a en tout cas été appliqué à l'horlogerie pour créer des garde-temps qui puissent indiquer temps moyen et temps vrai. «L'équation du temps est un gadget, précise Timm Delfs, le spécialiste du temps solaire. Sa seule véritable utilité concerne l'orientation: en donnant le midi vrai, elle indique la position zénithale du Soleil et donc le sud.»

L'équation du temps est tellement complexe qu'elle constitue un marché très spécial et très fermé: «Les clients de cette complication sont souvent des ingénieurs ou des philosophes qui surveillent la précision des mouvements comme un hobby, poursuit Christophe Guhl. Ils nous téléphonent très souvent, tellement ils sont émerveillés par de tels instruments et par leur précision.»

Loin des complications d'adulte, il fallait toute l'ingénuité d'un enfant pour réconcilier Soleil et homme. Et aussi une petite planète, imaginée par Saint-Exupéry. Sur l'astéroïde B 612, à peine plus grand qu'une maison, le Petit Prince ne se préoccupe pas des temps vrais et des temps moyens. Loin des calculs astronomiques, pour admirer le crépuscule chaque fois qu'il en a envie, il lui suffit de tirer sa chaise de quelques pas...





Chercher midi à quatorze heures
Pierre Chambonnet
Louis XIV, le Roi-Soleil, l'avait pourtant bien spécifié: les horlogers devaient «régler les horloges publiques suivant le cours du Soleil». C'est ainsi que l'idéal horloger de l'époque représentait la déesse du calcul avec une horloge et une sphère, pour corriger les heures mensongères du Soleil. Car avec la référence solaire, il fallait chaque jour avancer ou reculer sa montre en consultant un almanach ou en se référant à un cadran solaire.

Mais avec l'apparition, notamment, de la pendule de Huygens en 1657, le perfectionnement de l'horlogerie met en valeur le décalage entre temps solaire et temps mécanique. «L'équation du temps apparaît pour la première fois dans les horloges astronomiques, explique Ludwig Oechslin, le conservateur du Musée international de l'horlogerie à La Chaux-de-Fonds. Les globes scientifiques allemands comme ceux de Jost Bürgi (photo) intègrent les premiers cette complication, à la fin du XVIe siècle.»

C'est au mathématicien Nicolas Mercator que l'on attribue la plus ancienne équation du temps connue. Par la suite, ce sont les pendules anglaises de la seconde moitié du XVIIe qui proposent les meilleures équations. Durant le XVIIIe siècle jusqu'au début du XIXe, peu d'instruments d'horlogerie prennent en compte le temps vrai. En Angleterre, Mudge, Ellicott, Dent et Payne s'y sont intéressés, tout comme Berthoud, Lepaute, Lépine ou encore Breguet.






De la course du Soleil au cadran d'une montre
Pierre Chambonnet
Les variations du temps solaire vrai sont reproduites mécaniquement à l'aide d'une came d'équation qui tourne autour de son axe en un an, soit en forme d'analemme, soit sur un axe temporel linéaire. La pointe d'un axe relié à une aiguille joue le même rôle qu'un diamant sur un disque vinyle: elle suit le mouvement des découpes de la came et permet à l'aiguille d'indiquer l'équation du temps en minutes. Avec un affichage rétrograde, un cadran additionnel donne le nombre de minutes à ajouter ou à retrancher au temps moyen pour obtenir le temps vrai. L'équation peut aussi être «marchante»: plus difficile à réaliser techniquement, elle indique directement le temps vrai, par une aiguille des minutes supplémentaire, agrémentée d'un soleil à son extrémité.

Les montres et horloges à complication astronomique associent souvent l'équation du temps à un quantième perpétuel, aux phases de Lune, aux temps du lever et du coucher du Soleil ou encore aux éphémérides. On trouve, parmi les pièces les plus célèbres qui intègrent l'équation du temps: la Marie-Antoinette de Breguet, la Leroy 01, la montre Graves de Patek Philippe ainsi que le calibre 89 et le Star Caliber 2000, l'Equation du temps Jules Audemars (où les heures de lever et de coucher du Soleil et l'équation sont définies pour un lieu précis et permettent la lecture immédiate de l'heure de culmination du Soleil), la Gyrotourbillon de Jaeger-LeCoultre, la True North Perpetual d'Arnold & Son (à double affichage de l'équation du temps, rétrograde et marchante)...

Pierre Chambonnet
Mercredi 29 mars 2006

http://www.letemps.ch/template/supplement.asp?page=19&article=177594

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Contraria contrariis curantur. (Les contraires se guérissent par les contraires).
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