Musées

Les instruments scientifiques du passé

 

J’ai récemment eu l’occasion de me pencher sur les très intéressantes interactions entre la science et la peinture à travers la collection d’instruments de précision du Musée du Cinquantenaire de Bruxelles. Ce musée possède une série d’imposantes horloges et pendules entourées d’instruments de mesure du temps et de l’espace illustrant les connaissances scientifiques des siècles passés. Ces instruments sont, en grande partie, représentatifs du rayonnement de l’atelier de Louvain, parmi les plus réputés pour la fourniture des cabinets scientifiques royaux et princiers au XVIe siècle. Le visiteur peut y découvrir de curieux objets parmi lesquels : sphères armillaires, astrolabes, cadrans solaires… le tout mis en parallèle avec leurs représentations picturales.

Cadran solaire dyptique

Les cadrans dyptiques de Nuremberg sont généralement composés d’une tablette horizontale contenant la boussole, entourée du cercle des heures solaires et accostée de deux cupules à gnomon indiquant l’heure italique et celle de Nuremberg. Une tablette verticale, montée sur une charnière, permet de déplacer le style-fil à une des latitudes correspondant à la table des villes d’Europe et porte deux cadrans verticaux, indiquant la durée des jours en fonction des saisons. Rose des vents et calendrier perpétuel ou calendrier lunaire sur les faces extérieures.

1. Cadran solaire dyptique universel
P. Reinman, Nuremberg (Allemagne), 1607, poinçon à la couronne
Ivoire, laiton doré
2. Cadran solaire dyptique universel
L. Miller, Nuremberg (Allemagne), 1649, poinçon à la fleur de lis
Ivoire gravé, laiton doré

Portrait de Hans Tucher III, fabricant de cadrans solaires

Planétaires ou orreries

La généralisation de la reconnaissance du système solaire, publié par Copernic en 1543, entraîne la création de nouveaux instruments de démonstration plus perfectionnés que les sphères armillaires. Vers 1710, John Rowley et George Graham construisent un planétaire mû par un mouvement d’horlogerie entrainant la révolution de chaque planète à son rythme propre, et le dédient à Charles Boyle, comte d’Orrery, qui laissera son nom à l’appareil. Les planétaires limités à la représentation des mouvements de la Terre et de la Lune autour du Soleil portent le nom de tellurium.
Les planétaires construits avant 1781 (date de la découverte d’Uranus) reproduisent, en un mouvement horizontal, la révolution, autour d’un Soleil central, de Mercure, Vénus, la Terre avec la Lune, Mars, Jupiter et Saturne, également entourés de leurs satellites. Ils sont généralement contenus dans une cage hémisphérique composée des cercles élémentaires : colures, équateur, tropique, cercle polaire et écliptique, reproduisant la voûte céleste. Les trois planétaires ici présents sont dus à Thomas Wright et à George Adams, deux des plus importants constructeurs, établis à Londres.

Petit planétaire à manivelle
W. & S. Jones, Londres, 1794
Bois, papier imprimé, laiton

Planétaire
George Adams, Londres, vers 1760
Bois noirci, bronze doré, laiton, ivoire
Dépôt de l’Observatoire royal de Belgique

Joseph Wright, Le planétaire

Globes célestes

L’illustration de la localisation des étoiles dans le ciel, matérialisé sous la forme d’une sphère, trouve son origine dans l’Antiquité classique. Par mi les rares témoignages subsistants de cette époque, l’Atlas Farnèse, conservé au Musée National de Naples, est le plus spectaculaire : les figures des quarante-huit constellations alors connues en occupent la surface, mais ne comportent aucune indication des étoiles.
Vers 150 de notre ère, le géographe Ptolémée, qui avait établi un catalogue de 1022 astres, enseignait cependant qu’un globe précis devait représenter les étoiles d’une même constellation, reliées entre elles par des traits, et non pas incluses dans des images figuratives qui brouillent les calculs. C’est néanmoins cette option plus décorative que scientifique qui sera privilégiée par les géographes de la Renaissance et des Temps modernes, auteurs de globes célestes à l’usage des cabinets d’amateurs.
Les connaissances antiques, transmises par les savants arabes et byzantins, sont à la base des premiers globes en métal ciselé dans le monde occidental vers 1480. Le développement de l’imprimerie joue un rôle capital dans la diffusion des cartes du ciel, dont la première est due à Albert Dürer en 1515 et le premier globe à Johann Schöner à Nuremberg en 1533, suivi par celui de Gemma Frisius à Louvain en 1537. La production des globes célestes imprimés est ensuite particulièrement florissante en Hollande et en Italie aux XVIe et XVIIe siècles.
Les globes célestes permettent de localiser les étoiles grâce à leurs coordonnées sur les principaux cercles : les colures des équinoxes et des solstices se croisant à l’axe des pôles, perpendiculairement à l’équateur, aux tropiques du Cancer et du Capricorne, aux cercles polaires. Le long de l’écliptique, cercle incliné à 23 ½° et tangent aux tropiques, se reconnaissent les douze principales constellations, attribuées au zodiaque.

Globe céleste
Gérard et Léonard Valck, Amsterdam, 1715
Bois, papier imprimé
Dépôt de l’Observatoire royal de Belgique

Globe céleste
Gérard et Léonard Valck, Amsterdam, 1715
Bois, papier imprimé
Dépôt de l’Observatoire royal de Belgique

Torquetum – Cadran solaire, lunaire et aux étoiles

Cet instrument extrêmement perfectionné combine un cadran solaire et un cadran lunaire, une table des latitudes pour quatre-vingt-six villes, une table des marées pour quatre-vingt-dix-sept ports, une table des vents, une table de conversion des heures et un calendrier perpétuel pour les années 1720 à 1747. Il a probablement été conçu pour un important cabinet français et est richement gravé dans le style Louis XIV.
L’horizontalité de la platine est assurée par trois vis calantes et trois niveaux à bulles ; son orientation se règle grâce à une boussole incluse dans la base. La superstructure s’incline alors en fonction de la latitude du lieu, connue par les trois tables gravées sur la platine. L’heure lunaire se lit en faisant tourner le grand disque jusqu’à ce que l’ombre du croissant se projette rectiligne ; on peut la convertir en heure solaire en fonction de la date grâce au cadran calendrier disposé sur l’un des côtés. C’est au revers de ce disque lunaire qu’est gravée la table des marées. L’heure solaire en faisant pivoter l’alidade sur le disque supérieur jusqu’à la date de l’observation et en suivant le faisceau lumineux projeté sur le disque horaire. Le calendrier perpétuel indique les symboles des planètes, des lettres annales, les nombres d’or et les épactes.

Torquetum – Cadran lunaire, solaire et aux étoiles
France, première moitié du XVIIIe siècle
Cuivre doré et argenté, cadrans remaniés ultérieurement
Dépôt de l’Observatoire royal de Belgique

Torquetum – Cadran lunaire, solaire et aux étoiles
France, première moitié du XVIIIe siècle
Cuivre doré et argenté, cadrans remaniés ultérieurement
Dépôt de l’Observatoire royal de Belgique

La sphère armillaire d’Arscenius

Le problème de la représentation matérielle de l’univers s’est posées aux astronomes dès l’Antiquité. Suivant le système géocentrique de Ptolémée, il s’agissait de disposer un globe terrestre au centre d’une sphère céleste indiquant la position des étoiles. Celle-ci est symbolisée par une série d’anneaux ou armilles : l’équateur, l’écliptique (correspondant au mouvement apparent annuel du Soleil autour de la Terre), les colures (méridiens passant aux points d’intersection de l’équateur et de l’écliptique et à 90° de ceux-ci, qui marquent les équinoxes et les solstices), les tropiques (parallèles à l’équateur à l’endroit où le Soleil s’en écarte au maximum).
Les sphères armillaires les plus soignées marquent encore l’emplacement des principales étoiles, et des anneaux intercalaires y représentent les orbes de la Lune et du Soleil. En 1543, Copernic établit le système héliocentrique (situant le Soleil au centre de l’univers) ; la représentation géocentrique ptoléméenne continua cependant à être enseignée jusqu’au XVIIIe siècle. La sphère armillaire d’Arscenius reproduit la vision ptoléméenne de l’univers : au centre le globe terrestre correspond au tracé des continents publié par Mercator ; le Soleil est matérialisé par un disque rayonnant comme une fleur sur l’écliptique. Cet instrument extrêmement complexe et perfectionné n’est pas destiné à la mesure pratique mais constitue une curiosité réservée aux cabinets princiers. Il s’agit de l’une des quatre sphères armillaires de ce type connues au monde.

Sphère armillaire
G. Arscenius, Louvain, 1575
Laiton, socle en bois noirci

Jan Gossaert, Portrait de jeune fille portant une sphère armillaire, vers 1520

Les astrolabes

Parmi les instruments de mesure anciens, l’astrolabe est le plus complexe mais aussi le plus complet. Il a l’avantage de représenter sous une forme plane tous les éléments de la sphère céleste et d’y reproduire les mouvements des astres. L’astrolabe a été le moyen privilégié de calculs astronomiques, aussi bien en Europe, jusqu’à la fin de la Renaissance, que dans les pays musulmans où il a servi au rituel religieux jusqu’au milieu du XXe siècle.
L’invention de l’astrolabe, souvent attribuée aux savants musulmans, trouve son origine à la période hellénistique. Exceptionnels sont les exemplaires médiévaux conservés. Les grands constructeurs d’instruments de la Renaissance ont imprimé leur style particulier à la découpe de l’araignée : la forme de tulipe, ou en W, dessinées par les entrelacs, est caractéristique de l’atelier de Louvain dont les astrolabes étaient considérés comme les plus beaux et les plus précis ; les rares pièces signées par Mercator et celles d’Arscenius témoignent de cette réputation.
Au cours du XVIe siècle, des perfectionnements ont été apportés au système de projection. Traditionnel et le plus répandu, l’astrolabe stéréographique septentrional (vu du Pôle Sud) est destiné à une latitude précise. L’astrolabum catholicum (vu du point vernal colure-équateur), publié par Gemma Frisius, a l’avantage de convenir à toutes les latitudes ; il sera encore perfectionné sous le nom de Juan de Roias, élève de Gemma (vu de l’infini sur le point vernal). C’est la découverte de la lunette, et son perfectionnement par Galilée, qui a détrôné l’astrolabe ; son usage prend fin, en Europe, au milieu du XVIIe siècle.

Astrolabes

Paolo Caliari (Veronese), La Navigation : Allégorie de la Navigation avec un astrolabe

Les horloges en forme de tour

Les horloges en forme de tour carrée ou rectangulaire ont été produites en très grand nombre dans la deuxième moitié du XVIe siècle et la première moitié du XVIIe siècle, en Allemagne et dans les pays germaniques, mais aussi en France et dans les anciens Pays-Bas. Le boîtier en cuivre doré est souvent décoré de gravures représentant des personnages mythologiques ou allégoriques, ou des arabesques.
Elles contiennent deux mouvements pouvant actionner différents cadrans et plusieurs sonneries (heures et quarts). Par leur forme et leur décor, les tours d’Augsbourg sont encore plus proches de l’architecture, avec une base, des pilastres, plusieurs dômes, des balustrades, des pinacles et une flèche. Elles comportent alors des complications telles que calendrier, phases de la Lune ou astrolabe.
Ces horloges tour, malgré leur imprécision et leur courte autonomie de mouvement, étaient très robustes et ont été utilisées très longtemps. Lorsque le pendule fut inventé dans la deuxième moitié du XVIIe siècle, on n’hésita pas à les abîmer pour y adapter un pendule court dit queue de vache.

Horloge de table dite tour d’Augsbourg
Augsbourg (Allemagne), vers 1600
Bois plaqué d’ébène, cuivre doré et argenté, mouvement en laiton, corde à boyau

Antonio de Pereda, Vanité, vers 1640

Poids et mesures

Engendré par la Révolution française dans un souci de rationalisation, le système métrique décimal, instauré dès 1790, n’a été définitivement imposé qu’entre 1837 et 1840. Il a donné naissance au système international d’unités de mesure, adopté presque universellement aujourd’hui. Bien que des essais de décimalisation aient été tentés avant le XVIIIe siècle, la plupart des mesures étaient basées sur un rapport de 12 ou de 6 (système duodécimal ou sexagésimal) et leurs unités différaient parfois fortement d’une région à l’autre. La plupart des unités de longueur étaient basées sur des éléments du corps humain : pouce, pied, pas coudée, brasse, toise, etc., et définies suivant une moyenne locale. D’autres mesures étaient particulières à certaines marchandises : la corde pour le bois de chauffage, la rasière pour les céréales par exemple.

Ensemble de système de poids et de mesures

Quentin Metsys, Le prêteur et sa femme, 1514

Tous ces instruments ont ainsi aidé l’homme à mieux appréhender son environnement et ont participé à l’évolution de ses connaissances qui inspireront le siècle des Lumières.

 

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