une horloge astrolabe
Brigeou & Serge, création du site le 1 avril 2018
LES PRINCIPES
Les divers éléments
Description
Ce qui distingue une horloge astronomique de nos pendules classiques, c’est que les éléments en mouvement ne sont pas que des indicateurs de temps avec les heures et ses sous-multiples en minutes et secondes. Elle montre en premier lieu la position des astres sur la sphère céleste d’où découle la lecture d’unités de temps que nous aborderons par la suite. On peut simplifier en disant qu’une telle horloge est une carte céleste matérialisée par un astrolabe en mouvement dont on va reprendre les termes et énoncer les principes. Cette horloge astrolabe permet de renseigner :
L’heure locale de temps moyen ;
La date et le signe du zodiaque ;
L’heure sidérale ;
L’âge de la Lune et sa phase ;
La possibilité que se produise une éclipse ;
La carte du ciel avec la position des astres, du Soleil et de la Lune.
Comme toute horloge, celle-ci est composée d’un cadran fixe et d’éléments mobiles offrant une foule de renseignements.
Le cadran
Il est composé de deux parties : le limbe en périphérie et le tympan tracé en partie centrale.
Le limbe, représentation des méridiens, gradué en 24 heures permet de lire l’heure comme sur une horloge.
Le tympan, dont les tracés sont plus complexes à appréhender. Ils représentent une portion de la sphère locale à la latitude à laquelle doit être utilisée l’horloge. La ligne d’horizon sépare cette sphère en deux en représentant ce qui est visible dans le ciel et ce qui ne l’est pas, car sous l’horizon. Un système de coordonnées, alta-zimutal, permet le repérage des astres dans le ciel. Il est constitué, d’une part, des cercles de hauteur (almicantarats), permettant le repérage en altitude de l’horizon 0° au zénith 90°, et d’autre part, des arcs azimutaux perpendiculaires à l’horizon et passant par le zénith. Y figurent deux arcs perpendiculaires remarquables que sont le grand vertical d’azimut Est/Ouest et le méridien d’azimut Nord/Sud, le Sud pointant à 12h sur le limbe.
Sous la ligne d’horizon on remarque :
- le tracé des heures inégales, correspondant à un découpage en 2 x 12 heures (12 heures de jour, 12 heures de nuit) héritage de l’astronomie égyptienne, appelées heures inégales car de durée variable en fonction de la date. Historiquement, l’alternance du jour et de la nuit était découpée en 12 heures de présence du Soleil dans le ciel (le jour) et 12 heures d’absence du Soleil (la nuit). Ce qui correspond à ce que l’on connait avec une durée d’un jour en 24h. Cependant les 12 heures de jour ou de nuit ne sont pas des heures équinoxiales, elles ne durent pas 60 minutes chacune. Les heures diurnes ont pour valeur l’arc parcouru par le soleil de son lever à son coucher divisé par 12. De même pour les heures nocturnes, l’arc parcouru par le soleil sous l’horizon correspond à 360° moins la valeur de l’arc diurne divisé par 12. On comprend aisément que les valeurs des heures diurnes et nocturnes sont inégales (sauf aux équinoxes), d’où leur nom d’heures inégales. Les tracés sur le cadran permettent de connaître la valeur de l’heure inégale de nuit et d’en déduire la valeur de l’heure inégale de jour.
- les lignes pointillées figurant le crépuscule civil (Soleil à 6° sous l’horizon, position correspondant à l’apparition des étoiles de première grandeur, suffisante pour utiliser un sextant), le crépuscule nautique (Soleil à 12° sous l’horizon permet aux navigateurs de pouvoir naviguer aux étoiles) et le crépuscule astronomique (Soleil à 18° sous l’horizon garant d’une nuit noire, la nuit des astronomes).
- Enfin l’indication de la localisation de l’horloge pour laquelle les tracés ont été réalisés.
Les éléments mobiles
L'araignée
L’araignée est le premier élément mobile de l’horloge. Cet objet, caractéristique de tout astrolabe, est une carte céleste où figurent les principales étoiles sous forme de petites flammes pointues, à l’origine du nom d’araignée. Un cercle gradué en degrés et excentré par rapport au cadran représente l’écliptique (zodiaque), ligne de la trajectoire apparente du Soleil dans le ciel et, à quelques degrés près, de la Lune et des planètes. Selon l’option choisie pour l’horloge, ce cercle passe soit par les 13 constellations identifiées par leur nom, soit par les 12 signes du zodiaque astrologique de durée identique.
Le vernier périphérique représente le calendrier.
Sur le diamètre de l’araignée, une droite, figure l’intersection entre les plans de l’écliptique et de l’équateur. C’est la ligne des équinoxes. Un pointeur dans le prolongement de cette droite représente le point vernal (ou gamma), point d’origine du système de repérage dans le ciel correspondant à l’équinoxe de printemps lorsque le Soleil s’y superpose.
Les tracés des différents éléments, tympan et araignée, sont le résultat d’une projection stéréographique de la sphère céleste au lieu d’observation sur le plan de l’équateur, projection dont le point se situe au pôle sud de la sphère de référence. Il est remarquable de constater que, comme pour tout astrolabe, ces tracés complexes ne font appel qu’à des cercles ou arcs de cercle.
L’ensemble limbe, tympan et araignée est complété par les aiguilles suivantes :
Le Soleil
Cette aiguille représente la position du Phébus dans le ciel à son intersection avec le cercle de l’écliptique de l’araignée.
La Lune
De même, cette aiguille représente la position de la Séléné dans le ciel à proximité de son intersection avec le cercle de l’écliptique de l’araignée. Elle se termine par une sphère bicolore évoquant l’apparence de notre satellite en fonction de ses phases. Le petit cadran central renseigne sur l’âge de la Lune.
L’aiguille du dragon
Cette aiguille particulière représente la ligne d’intersection entre le plan de l’écliptique et celui de la rotation de la Lune autour de la Terre. Cette ligne est appelée ligne des noeuds. Elle renseigne sur la possibilité d’éclipses.
La lecture
Les éléments mobiles entre eux et par rapport au cadran permettent d’obtenir de multiples renseignements et lectures possibles. Nous allons les détailler.
L’heure locale de temps moyen
L’heure est donnée par lecture directe de l’aiguille du Soleil sur le cadran. Cette aiguille fait un tour en 24 heures. L’heure locale de temps moyen est l’heure solaire coorigée de l’équation du temps, c’est l’heure solaire à laquelle on ajoute l’équation du temps (attention au signe). Pour avoir l’heure légale, il conviendra d’y apporter les corrections engendrées par la longitude du lieu (-8mn à Paris) puis le décalage horaire civil de +1h en hiver et +2h en été.
La carte du ciel
La superposition de l’araignée et du tympan permet d’apprécier la configuration de la voûte céleste avec les astres visibles, mais elle permet aussi de visualiser ceux qui vont se coucher à l’approche de l’horizon Ouest et ceux qui vont se lever encore sous l’horizon Est. Grâce aux cercles de hauteur et d’azimut, on peut déterminer la position de chaque astre. Cette utilisation est à comparer avec la lecture d’un Planiciel d’un fonctionnement strictement identique à celui d’un astrolabe.
La carte céleste est à compléter par la position du Soleil et de la Lune située à l’intersection des aiguilles respectives de chacun de ces deux astres sur l’écliptique.
Pour être précis, il conviendra de corriger la position du Soleil en fonction de l’équation du temps (voir courbe ci-contre) rapportée sur l’écliptique (4 minutes de temps = 1°), et celle de la Lune en déclinaison en fonction de sa position relative par rapport à l’aiguille du Dragon (sinusoïde de +/-5° selon que la Lune est sur ou sous le Dragon).
La date
La date se lit à l’intersection de l’aiguille du Soleil sur le calendrier gradué à la périphérie de l’araignée. On complète cette lecture par celle du signe du zodiaque astrologique si l’on est sensible à ces considérations ésotériques.
L’heure sidérale
L’heure sidérale est l’heure par rapport aux étoiles. Elle est donnée par la position du point vernal par rapport au méridien Sud, sachant que ce dernier pointe sur 12h alors qu’il vaut 0h en temps sidéral. Il découle de cela qu’on la lit par l’indication donnée par le pointeur de l’araignée sur le cadran horaire auquel il faudra ajouter ou retrancher 12h. L’araignée fait un tour en 23h56mn4s et il faut donc une année pour que le Soleil retrouve une même position sur l’écliptique.
La configuration de la Lune
L’aiguille de la Lune porte à son extrémité une sphère bicolore en rotation sur elle-même renseignant de l’aspect de Séléné en fonction de ses phases. On peut lire l’âge de la Lune se traduisant par le nombre de jours écoulés depuis la dernière nouvelle Lune. Cette information se lit à l’intersection de l’aiguille de la Lune sur la volvelle centrale graduée en 29,5 jours. Cette aiguille fait un tour complet en 29,53 jours.
Les éclipses
Il y a possibilité d’éclipse lorsque la Terre, la Lune et le Soleil sont parfaitement alignés dans l’espace, configuration matérialisée par l’aiguille du Dragon. Le plan de révolution de la Lune n’étant pas coplanaire avec l’écliptique, il n’y a donc pas systématiquement d’éclipse lors des pleines Lune (pour une éclipse de Lune) et des nouvelles Lune (pour une éclipse de Soleil). L’aiguille du Dragon représentant la ligne des nœuds (ascendant pour la tête, descendant pour la queue), le phénomène ne peut se produire que si cette aiguille est superposée à celles du Soleil et de la Lune lors d’une nouvelle ou d’une pleine Lune.
Attention, cette aiguille renseigne sur la possibilité qu’il se produise une éclipse et non sur sa visibilité. Cette aiguille fait un tour en 18,6 ans par rapport à l’araignée.
