Quelques dispositifs équinoxiaux

 

En complément de l'article sur les Equinoxes, qui proposait de voir leur découverte en deux temps bien distincts (ce qui veut aussi dire qu'il ne s'agit pas vraiment de la même chose), quelques éléments sur la façon dont l'histoire s'est poursuivie, sur la manière dont la découverte de Callippe a pu mener à des dispositifs nouveaux, fondés sur la nouvelle détermination des équinoxes, comme l'armille équatoriale d'Alexandrie dont parle Ptolémée.

Par "dispositifs équinoxiaux", il est simplement entendu dans ce qui suit des dispositifs orientés selon l'axe équinoxial (ou équatorial). Quelques découvertes archéologiques (ou leur réexamen) permettent peut-être d'éclairer l'histoire de l'armille équatoriale.

 

Le cadran solaire équinoxial d'Amphiaraos (près d'Oropos)

Le dispositif a été étudié par Karlheinz Schaldach, "The Arachne of the Amphiareion and the Origin of Gnomonics in Greece", JHA 35, pp 435-445, 2004 (disponible en ligne). Egalement, du même auteur, Die antiken Sonnenuhren Griechenlands: Festland und Peloponnes, 2006.

Le style donne des ombres plus ou moins longues, d'un côté ou de l'autre du plan incliné selon le plan équinoxial : sur sa face inférieure entre les équinoxes d'automne et de printemps (et devient la plus courte au solstice d'hiver), sur le face supérieure l'autre moitié de l'année. Le dispositif date du -IVème siècle.

 

Une inscription (incomplète) sur la face hivernale (inférieure) explique le repérage des solstices et des équinoxes. L'ouvrage de Karlheinz Schaldach est accompagné d'un cdrom qui présente des photos de bonne résolution.

La division en douze sections donne quant à elle les heures du jour.

 

Cadran équinoxial d'Aï Khanoum

Le cadran est décrit par Louis Janin, "Un cadran solaire grec à Aï Khanoum, Afghanistan", L'astronomie, Vol. 92, 1978, p. 357 (et en ligne). Il situe le dispositif entre -329 et -150.

SH : solstice d'hiver, E : équinoxes, SE : solstice d'été. L'intérieur du cercle est gradué. Les lignes extérieures donnent les équinoxes, et les lignes intérieures les solstices. Les heures sont indiquées par les douze sections des deux bandes.

 

Armille équatoriale d'Alexandrie

L'anneau équatorial d'Alexandrie jour un rôle important dans la Syntaxe mathématique (l'Almageste) de Ptolémée.

Disposé sur le plan équatorial, l'anneau est éclairé sur sa face inférieure entre l'équinoxe d'autome et l'équinoxe de printemps et sur sa face supérieure le reste de l'année. Cela signale deux moments de l'année très singuliers, où l'anneau n'est pas plus éclairé d'un côté que de l'autre : les équinoxes.

Le dispositif n'est pas du tout nouveau quand Ptolémée le signale, et l'on peut sans doute le faire remonter à de nombreux siècles auparavant, jusqu'au -IVème peut-être.

Ptolémée le mentionne comme moyen de déterminer précisément les équinoxes : non pas seulement le jour de l'année comme le ferait la considération de l'ombre à midi, mais le moment de la journée puisque la circularité du dispositif sur le plan équinoxial le rend réceptif de la même manière à toutes les heures du jour.

La mention du dispositif est cependant également due à une anomalie, une bizarrerie de fonctionnement : il est arrivé que l'intrument indique l'équinoxe deux fois dans la même journée...

Ptolémée semble mettre cette bizarrerie sur le compte d'une instabilité du dispositif, mais l'anomalie a reçu depuis une explication satisfaisante : la réfraction de l'air fait paraître le soleil plus tôt le matin à l'horizon, ce qui mène parfois à une première indication trompeuse de l'équinoxe le matin, avant l'indication plus juste en pleine journée, où il y a bien moins de réfraction. Ptolémée n'invoque pas cette explication dans la Composition mathématique, mais il connaît cependant le principe du phénomène si l'on en croit son Optique. Il ne peut cependant lui donner de traduction quantifiée.

Le texte de Ptoléméee sur l'armille d'Alexandrie n'est pas facile : il en parle plusieurs fois, pour dire des choses différentes... Il faudra y revenir.