C’est en observant le ciel que les premières civilisations ont trouvé des repères objectifs pour mesurer le temps.
Elles se sont fondées sur le mouvement périodique des astres pour rythmer leurs activités et construire leurs calendriers selon une vision cyclique du temps.
Le cadran solaire
Le cadran solaire permet de connaître l’heure d’après la position du soleil dans le ciel.
Les cinq faces de ce cube portent chacune un style (ici des plaquettes de métal) qui, éclairé par le soleil, projette une ombre sur une table graduée donnant l’heure solaire.
Ces cinq faces constituent autant de cadrans solaires : un cadran horizontal pour la face supérieure et quatre cadrans verticaux.
Paul Beringer commence à réaliser des cadrans portatifs à Dieppe puis part s’installer à Nuremberg. Son fils, David Beringer (1756-1821), perpétue l’entreprise familiale dans cette ville renommée du 17e au 19e siècle pour la fabrication d’horlogerie et d’instruments scientifiques.
Le sablier
Pour s’affranchir du manque de soleil, soit la nuit, soit par mauvais temps, d’autres instruments sont inventés comme le sablier et la clepsydre.
Le fonctionnement du sablier, inventé au 8e siècle, est basé sur l’écoulement du sable d’une sphère de verre à l’autre. Mais il faut le retourner souvent et les durées correspondantes sont très courtes. La clepsydre repose sur le même principe d’écoulement, mais avec de l’eau.
Les Vanités
Le sablier est souvent utilisé dans l’art occidental pour symboliser le temps qui passe. Ce type de représentation, le fameux memento mori, (souviens-toi que tu es mortel), renvoie à l’humilité que tout individu doit ressentir face à l’inexorable finitude de la vie.
Dans le tableau Les quatre âges de la vie, cette vie éphémère est représentée par le sablier, le crâne et par un ensemble d’animaux prêts à se dévorer les uns les autres.
L’horloge à huile
Pour remplacer les sabliers qui doivent être souvent retournés, des horloges à feu sont utilisées. Leur principe repose sur la combustion prévisible et lente d’un combustible comme la cire d’une bougie ou de l’huile contenue dans un récipient.
L’horloge à huile, réputée plus précise que la bougie, a été en usage aux 18e et 19e siècles en Occident. Elle est composée d’un réservoir en verre gradué dans lequel est contenue l’huile. Celle-ci alimente une mèche qui, une fois allumée, se consume et absorbe lentement l’huile.
À mesure que le liquide est consommé, sa quantité baisse dans le réservoir gradué, indiquant alors le nombre d’heures écoulées.
L’horloge mécanique
Au Moyen Âge, en Occident, le son des cloches, actionnées manuellement, annonce les heures et appelle paysans, citadins et moines à leurs activités.
Les premières horloges mécaniques apparaissent à la fin du 13e siècle. Un poids suspendu à une corde entraîne un axe qui fait tourner une roue puis un ensemble de rouages. Le problème est de trouver comment stabiliser la vitesse des rouages alors que la chute du poids l’accélère. Un mécanisme régulateur est nécessaire, c’est l’échappement. Il consiste à bloquer le poids et donc la rotation des roues pendant un temps court et à intervalles réguliers à l’aide d’un balancier puis d’un pendule. Ce dernier a été imaginé en 1657 par Christiaan Huygens (1629-1695), mathématicien, physicien et astronome hollandais. La précision est améliorée.
Dans la première moitié du 14e siècle, les horloges permettent de sonner automatiquement les heures. À la fin du 14e siècle, pour visualiser les heures, les horloges sont munies d’un cadran tournant devant un index fixe. Ce cadran devient par la suite statique et comporte une aiguille unique indiquant les heures. Celle des minutes apparaît sur un cadran auxiliaire avant la fin du 16e siècle puis rejoint, après avoir changé de taille, l’aiguille des heures au centre du cadran à la fin du 17e siècle.
La montre
Les premières montres apparaissent vraisemblablement au 15e siècle. Leur miniaturisation par rapport à une horloge et surtout leur mobilité obligent les horlogers à concevoir des mécanismes différents des modèles fixes dont elles s’inspirent. Ainsi, l’énergie ne peut plus provenir de masses qui chutent et l’oscillateur ne peut plus être un pendule. Les montres sont mues par des ressorts, mais elles restent d’une faible précision en l’absence d’un réel organe régulateur. La solution à ce problème est trouvée seulement au 17e siècle. C’est encore Christiaan Huygens qui, en 1675, invente le ressort spiral, l’organe régulateur de la montre.