Les clepsydres

Les clepsydres : des horloges à eau

Le mot clepsydre vient du grec klepsydria et signifie « voleur d’eau » car elles servent à limiter la durée des discours, des plaidoiries en politique ou encore la durée des gardes dans la légion romaine, soit des durées courtes.

Elle présente de nombreux avantages par rapport au cadran solaire car elle ne dépend pas du soleil et donc des conditions météorologiques, et peut être utilisée la nuit

Nous avons fabriqué notre propre clepsydre avec des bouteilles.

La première clepsydre connue est la clepsydre de Karnak utilisée en Egypte vers 1500 avant J.C.. Ce n’est qu’un simple récipient percé qui se vide en un temps donné. Le bord du vase est marqué par des intervalles qui partagent la journée en espaces de temps réguliers. Les graduations situées à l'intérieur permettent de diviser la nuit en 12 parties (1 par heure) et chaque colonne correspond à un mois (l’écoulement variant en fonction de la température de l’eau), ce qui permet de lire les heures en fonction des saisons. Elle a la forme d’un récipient évasé plus large en haut pour compenser la diminution du débit.

Cependant ce type de clepsydre présente des défauts. Le trou peut s’agrandir à cause de l’érosion due à l’eau ou se rétrécir à cause du calcaire qui se dépose sur l’orifice. La baisse du débit d’eau au cours du temps rend la clepsydre beaucoup moins précise. Cette technique est donc imprécise au fur et à mesure de son utilisation.

Vers 400 avant  J.C., la clepsydre est importée en Grèce où elle est rapidement perfectionnée. En 350 av J.C., l’horloge de nuit que Platon s’était construite émettait un signal sonore lorsque le réservoir était vide ce qui le réveillait à l’heure qu’il avait prédéterminé pour qu’il puisse réaliser des observations astronomiques : c’est le plus ancien réveille-matin connu.

Au III^e siècle av. J.C., le physicien égyptien Ctésibios améliore la clepsydre en ajoutant une soupape qui permet de corriger un défaut de la clepsydre de Karnak : la régulation du débit. La clepsydre de Ctésibios est donc une clepsydre à débit constant. L’eau coule à travers un tuyau jusqu’au réservoir et fait monter le niveau d’eau. Un flotteur placé sur l'eau indique l’heure sans graduation sur la clepsydre, facilitant la lecture.

Ensuite au I^er siècle av. J.C., les Grecs vont apporter d’autres modifications pour améliorer sa précision. Un récipient laisse couler de l’eau dans un entonnoir, lui-même se vidant dans un autre récipient. Ils ajoutent un cadran grâce à un flotteur associé à une tige dentée. Le mouvement de la tige entraîne une roue dentée sur laquelle est fixée une aiguille. En tournant, l’aiguille donne l’heure. Le fonctionnement sera repris plus tard pour les horloges. La constance du débit d’eau à la sortie de l’entonnoir est assurée par l’éjection du trop-plein au travers du tuyau. Ainsi le niveau d’eau est maintenu constant dans le réservoir et la pression à la sortie de l’entonnoir reste la même.