la Métrologie, histoire de la la Métrologie, histoire de la mesure mesure

Jean-Charles ABBE

Sceau du BIPM

Paris, 20 mai 1875

http://www.futuroscopie.com

MétrologieMétrologie : ensemble des techniques et savoir-faire qui permettent d’effectuer des mesures et d’avoir une confiance suffisante dans leurs résultats.

La mesure est nécessaire à toute connaissance, à toute prise de décision et à toute action :

• Recherche

• Activité commerciale

• Développement économique et compétitivité

• Information du citoyen (analyse médicale, pollution,..)

La métrologie est une discipline essentielle.La métrologie est une discipline essentielle.

« Mais il y a une mesure en toute chose,« Mais il y a une mesure en toute chose,

Et savoir la saisir à propos est la première des Sciences »Et savoir la saisir à propos est la première des Sciences »

Thémistocle (Athènes. -525 /-460)

Les unités de mesure selon le pêcheur :

Le bézef La chiée

La flopée La kyrielle

La lichette Le iota

La ribambelle

Et les multiples : la tétra chiée !

Quelques notions de grandeurs, à titre de repèresNombre de minutes par

• jour : 24 x 60 = 1 440

• an : 1 440 x 365 = 525 600

• 1950 ans : 525 600 x 1950 = 1 024 920 000 Un milliard !

Nombre de secondes en 32 ans :

32 x 365 x 24 x 3600 = 1 009 152 000 Un milliard !

1 000 103 1 000 000 000

109

1/ 100 10-2 1/ 1 000 000 10-6

Notations

Jusqu’au XVIIIème siècle, il n’existait aucun système de mesure unifié. En 1795, 700 unités de mesures différentes étaient utilisées, variant d’une ville à l’autre, d’une corporation à l’autre, selon la nature de l’objet mesuré. Nos anciens calculaient et mesuraient à l’aide de nombres simples : 1 (étalon souvent personnel), 2 (double), 3 (triple - addition de 1 et 2), 6 (addition ou PPCM des 3 premiers), 12 (double de 6 ou somme des premiers) …etc. (le système anglais a conservé cette cohérence dans le calcul)

Les multiples et sous multiples, pour chaque unité étaient bâtis de façon aléatoire (voir la mesure du temps, survivance de ce système). Cette situation était propice aux fraudes, à des erreurs et nuisait au développement des Sciences.

Nombre de ces mesures étaient empruntées

à la morphologie humainemorphologie humaine :

le doigt, la palme, la coudée, le pas, la brasse, le pied, la toise (étendue du bras), le pouce.

Pied

Coudée

EmpanPalme

Paume

Le quine (la pige) des bâtisseurs de cathédrales

1 ligne = 2 mm (2, 247)

Paume 34 lignes 7,64 cm

Palme 55 12,63

Empan 89 20

Pied 144 32,36

Coudée 233 52,36

Palme/Paume 1,65

Empan/ Palme 1,58

Pied/ empan 1,618

Coudée/ Pied 1,618

Conversion dans le système métrique

Rapports entre les différentes mesures

Nombre d’or !

Le pouce (de Paris, du roi) se rapporte à l’unité de longueur du pied de Charlemagne soit 0,32483 m (pointure 48) divisé en 12 pouces de 0, 0271 m soit 27,1 mm .

Le pouce anglo-saxon se rapporte au yard de 0,9144 m correspondant à la distance du nez à l’extrémité du doigt du roi anglais Edgar. Un yard était divisé en 3 pieds soit 0,3048 m, le pied étant divisé également en 12 pouces de

0,0254m soit 25,4 mm .

aux aptitudes humaines aptitudes humaines :

• journal, ouvrée (surface qu’une charrue pouvait labourer, ou qu’un homme pouvait travailler, ou la quantité de pré qu’il pouvait faucher, etc. en une

journée) environ 32 ares

• hommée : superficie de vigne travaillée par un homme/jour

• galopin : (quantité de vin bue pendant un repas …)

• arpent: (du gaulois « arepenn », portée de flèche) de 31 à 52 ares

• verge : (du préceltique vège, « champ plat » ; vergée, ancienne mesure

agraire qui valait 40 perches ; verger : « terrain mesuré à la verge ») surface : 1/4 d’arpent, soit 1 276 m2 et longueur : 3 pieds.

à des facteurs naturelsfacteurs naturels :

• Le picotin (ration d’avoine d’un cheval soit 3,2 L)• L’aune (instaurée par un Edit Royal de François 1er), se divisant en demis, tiers, valant 3 pieds, 7 pouces, 8 lignes de Pied du Roy (environ 118,84 cm), essentiellement utilisée pour des pièces d’étoffe (« mesurer les autres à son aune »)

L’étalon prototype royal de longueur, qui aurait daté de Charlemagne, était la « Toise du Châtelet », fixée à l’extérieur du Grand Châtelet (détruit en 1802) : 1,95 m

Remplacé, suite à un affaissement du support, par un nouvel étalon en 1668, 5 lignes (11 mm) plus court que le précédent.

La nouvelle toise du Châtelet était constituée par une barre de fer, terminée par deux redans dont la distance déterminait la longueur de la toise (entretoise) ; il fut utilisé jusqu’en 1776. Pour vérifier une mesure de longueur, on l’introduisait entre les talons (l’étalon).

La Toise du Pérou devint l’étalon de référence déposée au cabinet de l’Académie des Sciences au Louvre, puis conservée à l’observatoire de Paris.

C’est sur cet étalon que furent ajustées en 1735 deux toises pour la mesure d’arcs de méridien, l’une employée à l’équateur (toise du Pérou – Pierre Bouguer, Louis Godin, Charles Marie de La Condamine), l’autre en Laponie (Toise du Nord - Louis de Maupertuis, Alexis Clairaut, Charles Camus, Pierre Charles Le Monnier, l’abbé Reginald Outhier).

Le 16 février 1791, une commission est créée, chargée de fixer la base de l’unité de mesure, composée de Borda, Concordet, Laplace, Lagrange, Monge.

Trois options :

• la longueur du pendule simple battant la seconde à la latitude de 45° (intervention du paramètre de la durée)

• la longueur du quart de cercle de l’équateur

• la longueur du quart du méridien terrestre

Le 26 mars 1791 naissait le mètre, nom donné par Borda, « unité qui dans sa détermination, ne renfermait rien d’arbitraire ni de particulier à la situation d’aucun peuple sur le globe » : dix millionième partie du quart du méridien terrestre.

Il ne restait plus qu’à établir la longueur exacte du méridien … Ce fut l’œuvre de deux hommes qui y travaillèrent de 1792 à 1798, de Dunkerque à Barcelone, procédant par triangulation : Pierre François MECHAIN (1744-1804) et Jean-Baptiste Joseph Delambre (1747-1822)

Le système métrique décimal est institué le 18 germinal an III (7 avril 1795) : loi « relative aux poids et aux mesures » ; c’était une véritable révolution dans les calculs de surface et de volume

Le 22 juin 1799, les étalons prototypes du mètre (et du kilogramme) sont présentés au corps législatif et déposés aux Archives de la République dans une armoire de fer où ils sont toujours conservés, dédiés « à tous les hommes et à tous les temps ».

"mètre des Archives", fabriqué en platine iridié (90 % de platine, 10 % d'iridium

• Le grain : 53 mg., soit 0,053 g.• L’once (8 gros, soit 30,59 g.), et le gros (3 deniers

soit 3,824 g.) en 8 grains.• Le marc : 8 onces soit 4 608 grains, soit 244,75 g• Le denier ou scrupule : 24 grains, soit 1,275 g.• La livre : 489,5 grammes. Elle était divisée en 2

marcs ou en 16 onces, ou en 9 216 grains. La livre se divisait aussi en 4 quarterons, et le quarteron (122,4 g.) en 4 onces. A Lyon, la livre ne comprenait que 13 onces trois quart (15 pour la soie).La livre équivalait à environ 489 gr en 1789, puis 1000 gr en 1800 et 500 gr en 1812 ».

• Le quintal : 100 livres, soit 48,95 kg.• la pile, dite de Charlemagne, étalon composée de 13

godets pesant en tout 50 marcs ou 25 livres.

Les mesures de volume et de longueur n’avaient aucun lien entre elles.

Le boisseau : (dérivé de boisse, bas-latin bostia et gaulois bosta, « creux de la main »). C’était la mesure la plus utilisée pour les grains (blé, avoine, seigle) ou pour le sel, le charbon de terre et le charbon de bois. Le boisseau de Paris : environ 16 litrons, soit 13 litres Le boisseau de Bordeaux : 78,808 litres Le boisseau de Saint-Brieuc : 33,86 litres La chopine ou sétier : (du latin sextarius, « sixième »). Elle valait 0,476 litre.La pinte : 2 chopines, soit 0,9305 litre.La foudre : 4 muids, soit 1 072 litres (un foudre : tonneau pouvant contenir de 50 à 300 hectolitres)

par-dessus le marchéL'expression désignait, dans l'ancien système de mesure des volumes de grain ou de farine, la portion que l'on rajoutait après avoir convenu du prix de la transaction.

treize à la douzaine l'expression se disait lorsqu'on avait approxima- tivement rempli la mesure de 13 sétiers au lieu de 12 (à l'avantage de l'acheteur qui n'en acquittait que 12).

Pour l’unité de masse, la commission préféra l’eau eu égard « à la facilité de se procurer l’eau et de la distiller.. ». Il fut établi que le kilogramme serait égal à la masse d’un décimètre cube d’eau.

Le système semblait donc au point mais des mésaventures allaient advenir ! ….

Adoptés dès le début du 19e siècle dans plusieurs provinces italiennes, le système métrique est rendu obligatoire aux Pays Bas dès 1816 et choisi en Espagne en 1849.

En 1872, une commission formée de délégués de 24 gouvernements, adopta le principe de déduire la longueur du nouveau prototype à traits du mètre de celle de la règle déposée aux Archives.

En 1875, lors de la conférence diplomatique du mètre, est créé le Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) qui aboutit en mai 1875 à la Convention du mètre.

Par un arrêté du 13 brumaire an 9 (4.11.1800), le gouvernement prescrit :

«pour faciliter l’application du système métrique, les dénominations données aux poids et mesures pourront dans les actes publics, comme dans les usages habituels, être traduites par les noms français qui suivent … : le kilogramme par la livre, le centimètre par le doigt et le litre par la pinte »

Le 12 février 1812, est autorisé l’abandon de la division décimale et le retour aux subdivisions anciennes et jusqu’en 1839, les marchands ont pu utiliser : « une toise de 2 mètres, se divisant en 6 pieds ; le pied valant ainsi 1/3 du mètre, se divisant en 12 pouces, le pouce en 12 lignes. »

La loi du 4 juillet 1837, sous le ministère Guizot, allait mettre fin à l’anarchie en fixant l’adoption définitive du système métrique : « à partir du 1 janvier 1840, tous poids et mesures autres que les poids établis par les lois des 18 germinal an 3 et 19 frimaire an 8, constitutives du système métrique décimal, seront interdites sous les peines portées par l’art.479 du code pénal. »

Le BIPM avait pour mission de développer l’usage du système métrique dans le monde entier par la construction et la conservation de nouveaux prototypes du mètre et du kilogramme et de favoriser la métrologie dans tous les domaines ; c’est ainsi que ses attributions se sont étendues aux unités électriques (1937), photométriques (1937) et aux étalons de mesure des rayonnements ionisants (1960).

Le système métrique International (SI), successeur du système métrique, est officiellement né en 1960. Ce système permet de rapporter toutes les unités de mesure à un petit nombre d’étalons fondamentaux, et d’améliorer sans cesse leur définition, avec le support des laboratoires nationaux.

Au fur et à mesure des progrès dans la précision des mesures, les définitions des étalons ont évolué. Le mètre des Archives devint l’étalon, remplacé par le prototype international du mètre à partir de 1889, déposé au Pavillon de Breteuil.

Le 14 août 1960, le mètre est redéfini comme étant égal à 1 650 763,73 longueurs d’onde, dans le vide, d’une radiation orangée de l’atome de krypton 86.

En 1983, le mètre est redéfini en fonction de la vitesse de la lumière : « longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant 1/ 299 792 458 de seconde ».

La réalisation du mètre peut atteindre ainsi une exactitude relative de 10-10 ou 10-11.

Les conceptions initiales des fondateurs du système métrique ont été respectées : le mètre étalon est naturel, invariable, reproductible en tous temps et tous lieux et ne renferme rien de particulier à aucun peuple.

Multiples et sous multiplesMultiples et sous multiples

La logique des créateurs du système métrique était simple : des préfixes grecs pour les multiples, latins pour les sous multiples. Ainsi à déci, centi, milli font pendant déca (deka), hecto (hekaton) et kilo (khilioi). En toute rigueur, on aurait dû retenir hecato et chilio … On avait créé myria, du grec murioi (10 000), qui a disparu .. Sauf dans myriade ou myriapodes (mille-pattes).

Les choses se sont gâtées pour les autres multiples ! Pour millionième, on a créé micro, du grec micros –petit- plutôt que de retenir une origine latine. Par contre, méga est bien formé à partir du grec megas –grand- (mégalomanie, mégalithes).

Pour les puissances 9 et 12, on a réussi à trouver d’autres racines grecques : le géant gigas a donné giga et le monstre teras, téra.

Notant que téra (1012 ie 104x3) était, à une consonne près identique à tétra tiré du grec tetras (quatre), on a généralisé la méthode, retenant péta (en place de penta) pour 1015 (105x3) et exa, en place de hexa, pour 1018 (106x3).

Pour le milliardième (10-9), nano, du latin nanus, le nain, a été retenu. Nouvelles entorses à la règle pour le millième de milliardième (10-12), avec pico, dérivé de l’italien piccolo, petit. Puis femto (10-15), et atto (10-18), dérivés du .. danois femten (quinze) et atten (dix-huit).

MESURE DU MESURE DU TEMPSTEMPS

La mesure du temps, la succession des jours et des nuits avec le soleil, des mois avec le cycle de la lune (29,53 jours), des années avec le cycle des saisons et des variations zénithales du Soleil a toujours constitué une préoccupation majeure pour l’homme : le temps qui passe ...

Le découpage du jour en parties est très ancien, puisqu'on pense qu'avec l'écriture et la numération sexagésimale, il remonterait aux Sumériens soit vers le 3è millénaire avant Jésus Christ, et déjà les Mésopotamiens partageaient le jour en 12 intervalles de deux heures.

(origine probable de la numération duodécimale, encore très utilisée dans les différentes mesures, jusqu'à l'avènement du Système Métrique et dont il reste encore des traces dans notre vie courante : douzaine d'oeufs, d’huitres, etc...)

Chez les Romains, l'heure était la douzième partie de la journée entre le lever et le coucher du Soleil. Elle variait donc au gré des saisons. On en trouve encore trace au XVIIIème siècle, et des cadrans et des mécanismes d'horloges furent même construits pour y répondre.

Au fil du temps, ont été établis des calendriers.

10 mois commençant à l‘équinoxe vernal (environ du 1er Mars), pour un total de 304 (ou 305) jours. Les jours restants auraient été ajoutés Il restait alors environ 55 jours par an hors du calendrier, ajoutés irrégulièrement, à la fin de l'année (entre décembre et mars), pour réajuster le calendrier sur les lunaisons : on s'arrêtait simplement de compter les jours durant l'hiver en attendant les calendes de mars marquant la première lune du printemps.Chaque mois était initialement divisé en 3 décades (decadi) de 10 jours

Calendrier de RomulusCalendrier de Romulus (753/ 715 A.C.)

I - Martius, (mars) : 31 jours, nommé ainsi en l'honneur du dieu romain Mars,

II - Aprilis (avril) : 30 jours, dédiés à la déesse grecque Aphrodite, et désignant l’ouverture de l'année,

III - Maius (mai) : 31 jours, en l'honneur des sénateurs romains ou maiores,

IV - Iunius (juin) : 30 jours, en l'honneur de la déesse romaine Junon,

V - Quintilis (Juillet) : 31 jours, VI - Sextilis (aout) : 30 jours, VII - September (septembre) : 30 jours, VIII - October (octobre) : 31 jours, IX - November (novembre) : 30 jours, X - December (décembre) : 30 jours.

• Les calendes : premier jour du mois. Viendrait de Calare, proclamer ; c'est ce jour là que les dates importantes étaient annoncées.Le calendarium était un régistre de comptes, à l’origine de notre calendrier« Renvoyer aux calendes grecs ». Les calendes grecs n’existant pas, l’expression s’apparente à la semaine des 4 jeudis, la St Glinglin, …

• Les Ides : du mot étrusque iduare, diviser, marquent le milieu du mois : le 15 pour Martius, Maius, Julius et October. Le 17 pour les autres mois. N'oublions pas l'aversion des Romains pour les jours pairs.

• Les Nones : neuvième jour avant les ides. Le premier jour du décompte étant inclus, elles arrivaient donc soit le 5 soit le 7 selon que les ides étaient au 13 ou 17.

En 700 av.JC, Numa Pompilius (-715 – 673) décrète l’ajout des mois de février (dieu Februa) et janvier (dieu Janus), faisant passer l’année à 354 ou 355 jours (mois de 29/30 jours et ajout d’un « mens intercalaris » de 29 jours tous les 4 ans.

Le calendrier romain républicain (450 av J.C.), inverse les mois de février et janvier ; 10 mois, 304 jours. Les jours restant étaient ajoutés à la fin de l’année. Il commençait début Mars.

et le mois intercalaire de 27 jours, tous les deux ans, est repoussé à la fin de l’année. Il commençait début Mars. La semaine commerçante est de 8 jours.

C’est Jules César qui mit fin à ce calendrier en 45 av JC en instaurant le calendrier juliencalendrier julien.

Le calendrier julienLe calendrier julien

Pour mettre de l'ordre, Jules César (100 av.J.C. - 44 av.J.C.) commença par ajouter 90 jours à l'année 46 avant J.C. (qui compta donc 445 jours et fut appelée l'année de la confusion) et instaura le cycle actuel de 4 ans avec trois années de 365 jours et une année de 366 jours. Le jour supplémentaire, obtenu en doublant le 24 février, sixième jour avant les calendes de mars, fut appelé ante diem bis-sextum kalendas Martias, d'où notre bissextile.

Sous Auguste, le Sénat voulant honorer son Empereur donna son nom à sextilis qui devint augustus (Août)

En 44 av. J.-C., sur proposition d'Antoine, quintilis devint julius en hommage à Jules César.

En 312, l'Empereur Constantin, devenu chrétien introduit la religion dans le calendrier julien :

• Introduction du dimanche comme jour férié dans la semaine de 7 jours par un édit de 321.

• Reconnaissance officielle des fêtes chrétiennes à date fixe.

• Reconnaissance officielle de la fête de Pâques comme fête mobile lors du Concile de Nicée en 325. Pâques sera "en tout lieu célébrée le même jour". Le concile de Nicée ne précise pas le jour …

 Les Romains nommaient chaque année du nom des consuls en exercice, puis en années de règne des empereurs. Ils comptaient également les années à partir de la date mythique de la fondation de Rome : ab urbe condita (A.U.C.).

En 532, le moine Denis le Petit fixa arbitrairement la naissance du Christ au 25 décembre 753 A.U.C. et l'an 1 de l'ère chrétienne équivaut donc à l'an 754 A.U.C. (Il n'existe pas d'année 0).

1997 correspond donc à l'année 2750 A.U.C.

Le calendrier grégorienLe calendrier grégorien

En 1582, le pape Grégoire XIII supprima 3 années bissextiles sur 100 pour effacer la différence de 11 minutes 14 secondes qui subsistait entre l'année julienne et l'année solaire. Le décalage entre le calendrier julien et notre calendrier (dit grégorien) est actuellement de 13 jours (le 13 mars 1900 était exactement le 29 février julien).

Calendrier républicainCalendrier républicain

22.09.1792 Proclamation République

24.10.1793 Convention : calendrier 22.09.93 An II

Année 12 mois de 30 jours + 5 ou 6 « jours complémentaires », « sans culottides »

Mois Vendémiaire, brumaire, frimaire, nivôse, pluviôse, ventôse,germinal, floréal, prairial, messidor, thermidor, fructidor

Semaine décade : primidi duodi, tridi, quartidi, quintidi, sextidi, septidi, octidi, nonidi, decadi.

Remplacement des prénoms : Victor Melon, Prosper Cornichon, Frédéric Champignon

Le dimanche réapparaît sous le Consulat, dès 1802, comme jour de repos et seul jour possible de publication des mariages.

1.01.1806 (11 nivôse an XIV) : retour au calendrier grégorien

- Le calendrier musulman (lunaire) compte 12 mois de 29 ou 30 jours- Le 1er mois musulman est Mouharran - Le calendrier musulman a commencé le 1er Mouharram de l'an 1 (16 juillet 622 de l'ère chrétienne), c'est-à-dire, lorsque Mohamad a quitté La Mecque pour Médine (Hégire). Ce calendrier a été adopté dix ans après sa migration. On dit donc, par exemple, le 1er Ramadan 1421 de l'Hégire (ère musulmane).- Ramadan est un nom de mois musulman - le mois de Ramadan avance chaque année de 11 jours par rapport au calendrier occidental (grégorien).

Hégire vient du mot arabe signifiant à peu près : départ, éxode, migration...

Calendrier Calendrier musulmanmusulman

Le calendrier juif : calendrier luni-solaireLe calendrier juif : calendrier luni-solaireLe mois calculé d'après les phases de la lune commence à la néoménie (nouvelle lune) et contient alternativement 29 ou 30 jours • Nisan (Mars, avril) est le premier mois de l'ancien calendrier religieux, Tichri (septembre, octobre) le premier mois du nouveau calendrier civil.• Comme douze lunaisons correspondent à 354 jours et que l'année solaire comporte 365 jours, il est nécessaire d'ajouter un mois tous les trois ans approximativement. D'où l'utilisation du cycle lunaire (19 ans solaires = 235 lunaisons) : un mois intercalaire de 29 jours est ajouté aux années 3,6,8,11,14,17 et 19 du cycle. A l'époque du Christ, le Sanhédrin décidait de l'ajout du mois intercalaire, en se basant sur l'observation de la situation agricole plutôt que sur le calcul astronomique .

La semaine comporte sept jours, chez les Juifs comme chez les chrétiens. Ils sont numérotés à partir du dimanche qui porte le numéro 1, le 6ème jour étant la parascève (Jn 19,14), préparation du sabbat et le 7ème le jour de repos, le sabbat. Le jour commence au coucher du soleil et s'achève le lendemain au coucher du soleil . Cette méthode s'applique au sabbat et aux jours de fête. Au 4ème siècle après JC fut définie l'ère de la création appelée aussi ère des Juifs ou Anna Mundi (en abrégé A.M.) qui débute en 3761 avant JC. La détermination de Roch ha-channah est fondamentale mais pose des problèmes particuliers. Pour éviter des conflits d'observation entre le sabbat et Yom Kippour tombant un vendredi ou un dimanche ou bien avec Hochana Rabba tombant un samedi, les rabbins décidèrent que le nouvel an ne peut commencer un dimanche, un mercredi ou un vendredi. Aussi 1 Tichri peut être décalé d'un ou de plusieurs jours.

Pessah, Pâque est célébrée au mois de Nisan (1er mois de l’année religieuse et 7ème mois de l’année civile). Les grandes fêtes juives sont au mois de Tichri (sept, oct) – 7ème mois année religieuse, 1er mois année civile - : Roch hachanah, Yom Kipour, Soukkot

Année embolismique : année comportant treize mois dont le mois intercalaire Veadar ( sept fois dans le cycle) Année régulière : année comportant douze mois (douze fois dans le cycle)

Abondante 355 j

Abondante embolismique 385 j

Régulière 354 j

Régulière embolismique 384 j

Défective 353 j

Défectueuse embolismique

383 j

La mesure du temps, une lente évolution des techniquesHORLOGE À EAU OU CLEPSYDRE, du grec klepsydria, voleur d’eau, car elle servait à limiter le temps de parole des avocats lors des procès. Son invention remonterait aux Égyptiens au XVI ième siècle av J.C.

Horloge à eau appartenant à Amenhotep III.

En albâtre, elle se composait de douze colonnes gravées de onze faux trous. Ceux-ci correspondaient aux heures nocturnes.

L'eau s'écoulait à travers un petit trou situé au fond du récipient. A l'extérieur, ce trou aboutissait à un babouin en position assise.

Pour connaître l'heure, il suffisaitde regarder dans le récipient afin d'observer le niveau de l'eau et de lire l'heure correspondant au faux trou le plus proche. L’extérieur est décoré de figurines et de textes représentant certaines planètes et constellations et dressant une liste des esprits protecteurs pour chacun des dix jours de la semaine de l'Egypte ancienne.

Le GNOMON (du grec connaître), ancêtre du cadran solaire, est constitué d’un bâton planté verticalement : la longueur de l’ombre permet de repérer l’heure.

Le CADRAN SOLAIRE :

Elle va et vient, accompagnant ta route, l'ombre que tu redoutes. Nous ne sommes, nous autres hommes, qu'une ombre fugace qui ne reviendra pas.

La direction de l’ombre du « style »indique l’heure solaire. Le plus ancien connu remonte aux égyptiens, 1 500 ans Av J.C. Le cadran étant divisé en 12 heures du lever au coucher du soleil ; la durée du jour variant selon les saisons, la durée des heures varie également

collège de Noyers sur Serein (Yonne)

Le SABLIER, peu cher, dont la fabrication a été rendue possible par les progrès de la verrerie permettant de constituer une enceinte étanche nécessaire pour maintenir le sable au sec. Largement utilisé au XIVè siècle, notamment sur les navires pour définir le service de bord de quatre heures, le quart.

C’est au XIVè siècle que les arabes ont l’idée d’incliner la tige du cadran selon la latitude, donnant naissance à un instrument fiable de détermination de l’heure locale.

Également « verre à sermon » : « mes bien chers frères, nous allons prendre un autre verre »

La BOUGIE

La LAMPE A HUILE

L’abaissement du niveau d’huile indique le temps écoulé.

Technique inventée vers 870 par un roi anglo-saxon, Alfred le Grand, consistait à mesurer la vitesse à laquelle une flamme pouvait brûler une bougie, une corde à nœuds, un bâton ou n'importe quel objet combustible. Pour le bon roi Alfred, il s'agissait d'une simple bougie graduée et conçue pour durer quatre heures.

Les Horloges mécaniques basées sur le mouvement discontinu de roues dentées mises en mouvement par des poids ; afin de régulariser le mouvement, un balancier, ou pendule, bloque régulièrement pendant un court laps de temps, le poids.

En 1370 apparaît l’horloge à foliot (pièce permettant de réguler l’énergie fournie par un poids à une roue). Les premières horloges ne montrent pas l’heure ; elles sonnent. Leur utilisation est essentiellement répandue dans les monastères afin de fixer les heures de prière des moines, de matines jusqu’aux vêpres et complies.

Au XIVe, apparaissent les horloges sur les clochers et les beffrois des villes.

La véritable révolution dans l’horlogerie date de 1657 avec l’invention de la première horloge à pendule, basée sur des travaux d’un physicien, mathématicien hollandais (Christian Huygens), lui-même inspiré des travaux de Galilée sur les propriétés du pendule.

L’invention du spiral réglant, sorte de ressort, allait donner naissance à la première montre en 1675. L’utilisation du cadran avec indication des heures et minutes date de la fin du XVII e.

Aujourd’hui la montre à quartz atteint des précisions et une fiabilité remarquables et nous sommes tous à la même heure …

En 1883, une conférence à Rome retient le méridien de Greenwich comme méridien origine (recouvre essentiellement la mer)

• La loi du 14 mars 1891 fixe l’heure légale en France, celle du temps moyen à Paris.

• Au niveau international, la loi du 9 mars 1911 instaure le temps universel, TU.

• Suivra le temps atomique international, TAI, obligatoire pour les mesures scientifiques de précision, défini à partir de la durée d’oscillation d’un atome de Cesium.

• C’est le Bureau Internationale de l’Heure à Paris qui donne l’heure TAI à partir des 230 meilleurs horloges atomiques dans le monde.

En 1958, on a fait coïncider le TAI et le TU et créé le temps Universel Coordonné.

Sylviculture : stère, corde, solive

Stère (stereos, solide) apparaît dans la loi du 18 germinal an III (7 avril 1795), en même temps que le décistère. S’applique au bois de chauffage et représente le volume occupé par des bûches de 1 m de long et constituant un cube de 1 m d’arrête. En découpant ces bûches en 2 (50 cm), 3 (33 cm) ou 4 (25 cm), l’encombrement diminue … Des coefficients de conversion sont appliqués pour traduire ces volumes en stère

Longueurbûches

(m)

Coeff

1 1

0,5 1,25

0,33 1,43

0,25 1,67

• Existence confirmée par la loi du 13 Brumaire an IX (4 novembre 1800) mais remplace le décistère par la solive.

• Corde : 4 stères• Un décret du 5 janvier 1966 assigne le

stère à la catégorie des unités légales hors système. Depuis 96, il appartient à la catégorie des unités non autorisées (décision du Comité International).

Marine : nœud, tonneau

le nœud : vitesse d'un navire parcourant 1 mille marin (1 852 m) en 1 h.

A l'origine, le nœud était une distance de 15,435 m (soit 1/120 de mille), marquée par des nœuds fixés tous les 47 pieds 1/2 sur la ligne de loch (triangle en bois attaché à une longue corde). Pour mesurer la vitesse d'un navire, on jetait le loch à l'eau pendant 30 s (mesurées par un sablier spécial appelé ampoulette) et l'on comptait le nombre de nœuds déroulés.

Tonneau : 100 pieds3 soit 2,83 m3

L’anémomètre de Robert HOOKE

L’anémomètre sert à mesurer la vitesse du vent.

Carat et … carat. Carat, Ct, C, karat, Karat, K

La première unité qui a été utilisée pour en mesurer le poids était la graine de caroube provenant du caroubier, et tenait l’équivalent de 1,OO carat de diamant.

Aujourd’hui, le carat est une unité de masseunité de masse de 0.20 gramme, divisé en 100 points.

Ainsi, une pierre de 75 points pèse(0.20 / 100) x 75 = 0.15 gramme soit 3/4 de carat.

Les premiers diamants ont été découverts en Inde vers 500 (avant Jésus-Christ).

L’or pur, très malléable, n’est utilisé que pour les placages. En bijouterie, on est obligé de le transformer en alliage (avec l’argent, par exemple), pour le rendre plus dur, moins malléable et donc moins fragile.

Un objet en or de 10 carats signifie qu’il y a 10 parts d’or pur sur 24 soit 42 % d’or pur pour 58 % d’un autre métal. Depuis 1995, on utilise l’unité millième, qui est le pourcentage d’or pur rapporté à 1000. Par exemple, un bijou à 18 carats possède 75% d’or pur soit 750 millièmes.

Pour l’oror, la mesure est différente.

L’or pur est de l’or à 24 caratsL’or pur est de l’or à 24 carats, car à l’époque, pour fondre un alliage, on divisait l’or en 24 parties.

Le lingotlingot est constitué d’or fin (995/1000) et il pèse entre 995 et 1005 gr.

Il doit comporter le

• n° d’enregistrement de l’essayeur

• le cachet du fondeur

• le poinçon de l’essayeur

La barrebarre d’or est un lingot de 12 kg

Santorio Santorio (1561-1636) Ce médecin, professeur de médecine théorique à Padoue, qui désirait suivre l’évolution de la fièvre chez ses malades, eut, le premier, l’idée de transformer l’appareil de Héron d’Alexandrie (100 b.c.) de manière à pouvoir mesurer le degré de chaleur.

Les TEMPERATURESLes TEMPERATURES

L’instrument est un thermomètre à air. Un changement de température de l’air qui surmonte l’eau en fait varier le volume, celle-ci se déplace dans le tube, en colonne. Le malade introduisait la petite boule de verre dans sa bouche ou la tenait dans le creux de la main, puis Santorio notait le déplacement de la colonne d’eau. Ce dernier signala son instrument dans une publication de 1612 et le décrivit en 1630.

Entre-temps, il l’avait doté d’une graduation décimale qui comprenait deux repères, les premiers points fixes considérés, obtenus l’un en refroidissant la petite boule par de la neige, l’autre en la chauffant à la flamme d’une bougie. Plusieurs biographes de Galilée lui ont complaisamment attribué l’invention de Santorio, de trois ans son aîné.

La réalisation de Santorio marquait l’introduction de la l’introduction de la mesure dans l’étude du chaud et du froidmesure dans l’étude du chaud et du froid.

Le mot « thermomètrethermomètre » apparaît pour la première fois dans un ouvrage publié, en 1624, par le jésuite lorrain Jean Leurechon (1593-1670), Récréation mathématique, dans lequel est représenté l’instrument de Santorio : « thermomètre, ou instrument pour mesurer les degrés de chaleur ou de froidure qui sont en l’air ».

Thermomètre de Evangelista Torricelli (1644)

Le premier thermomètre véritable a été inventé à Florence en 1654 par le grand duc de Toscane. L'appareil, à alcool, portait 50 graduations. En hiver, il descendait jusqu'à 7 degrés et montait, en été, jusqu' à 40 degrés ; dans la glace fondante, il marquait 13,5°.  

  Le professeur napolitain Sebastiano Bartolo est le premier à avoir proposé, dans un livre posthume publié en 1679 (Thermologia Aragonia, sive Historia naturalis thermarum), l'utilisation de la neige et de l'eau bouillante.

Le constructeur Joachim d'Alencé, dans un traité paru à Amsterdam en 1688, proposa deux paires de points fixes, soit le point de congélation de l'eau et le point de fusion du beurre, soit la température d'un mélange de glace et de sel et celle d'une cave profonde, dont les mesures avaient révélé la constance

Puis en 1702, l'astronome danois Ole Roemer (1644-1710) fabrique un thermomètre à alcool marquant l'eau bouillante à 60° et la glace pilée à 7,5°.

En 1717, le savant allemand Fahrenheit (1686-1736) remplace l'alcool par du mercure. Il fixa à 32° la température de la glace fondante et à 96° la température normale du sang. Il donne au thermomètre sa forme définitive.

Les TEMPERATURESLes TEMPERATURES

Le Guide Bleu: c = (f – 32) x 5 / 9Le petit Futé : c= (f-30)/2 + 1 au lieu de c= (f-32)/1,8 . Le guide du Routard: c=(f-26)/2.

Seule la première expression donne une conversion exacte.

En 1730, RéaumurRéaumur, physicien et naturaliste français, construisit le thermomètre à alcool pour lequel il utilisait l'échelle 0-80.

CCelsiuselsius, physicien suédois (1701-1744) construisit en 1742 un thermomètre à mercure qui marquait 100° au point de congélation de l'eau et 0° au point d'ébullition de l'eau... oui oui !... Mais en 1745, Linné (1707-1778) inversa l'échelle des températures et présenta à l'Académie suédoise un thermomètre à mercure qui marquait 0° pour la glace fondante et 100° pour l'eau bouillante.

Ces deux références avaient été proposées antérieurement par Jean-Pierre Christin, en 1743, à la Société Royale de Lyon.

En 1794, la Convention a décidé que le "degré degré thermométrique serait la centième partie de la distance thermométrique serait la centième partie de la distance entre le terme de la glace et celui de l'eau bouillanteentre le terme de la glace et celui de l'eau bouillante".

En octobre 1948, le nom de degré Celsiusdegré Celsius a été choisi par la IXème Conférence Internationale des Poids et Mesures.

Enfin, il existe l'échelle absoluel'échelle absolue, utilisée par les scientifiques dont l'unité est le Kelvin ou K (lord Kelvin, 1824-1907) : glace fondante 273,15°C, ébullition 373,15°C. Un degré K correspond à un degré Celsius, mais le zéro absolu est -273° Celsius, limite approchée de très près aujourd'hui.

ConclusionsDe l'infiniment petit (physique atomique) à l'infiniment grand (mondes galactiques), la précision des mesures temporelles n’a pas cessé de s’améliorer. Comment ne pas s’interroger sur la relativité du temps : qu'est-ce qu'une seconde avec une incertitude de 10-13, sachant que :- un simple petit milliard de secondes c'est presque 32 années d'une vie humaine ;- le premier fossile - enfin, le plus ancien découvert, une bactérie - aurait 3,5 milliards d'années ;- l'apparition de la vie sur notre Terre (acides aminés) remonterait à 4 milliards d'années ;- notre système solaire, avec notre petite Terre, aurait 4,5 milliards d'années ;- l'age de l'Univers serait, depuis le Big-Bang de 15 milliards d'années et les scientifiques travaillent pour prédire ce qui a pu se passer dans les quelques fractions de seconde qui ont suivi l'instant "zéro"...