Chronomètres de marine : l’horlogerie qui a permis de déterminer la longitude
Pendant des siècles, un navigateur pouvait déterminer la latitude en observant le Soleil ou les étoiles, mais ignorait encore, avec une précision suffisante, de combien il avait progressé vers l’est ou vers l’ouest. La longitude exigeait une seconde référence : le temps. Il fallait emporter à bord l’heure d’un méridien connu et la comparer à l’heure locale obtenue astronomiquement. Le chronomètre de marine est né pour remplir cette mission — et, pour l’horlogerie, il a représenté l’un des problèmes techniques les plus difficiles jamais posés à un mécanisme purement mécanique.
Cet article aborde le sujet surtout du point de vue horloger : l’évolution des échappements, la gestion de la force motrice, la compensation thermique, le balancier et le spiral, la suspension à la cardan, les épreuves de marche et les différentes formes prises par le chronomètre naval. Il se termine par une lecture technique de l’exemplaire GUB n° 7986 qui se trouve à bord du navire-école Sagres (Navio-Escola Sagres).
NOTE : le chronomètre de marine n’est pas un chronographe. Un chronographe mesure des temps indépendants ; un chronomètre de marine est un garde-temps de précision, conçu pour conserver une référence horaire aussi régulière que possible pendant des semaines ou des mois, soumis à la température, à l’humidité, aux vibrations et aux mouvements du navire. C’est à la fois une montre, un instrument scientifique et un équipement de navigation.
1. Existe-t-il des catégories de chronomètres de marine ? Oui — mais pas une classification universelle unique
Le mot « chronomètre » ne désigne pas une forme physique précise, mais un garde-temps conçu et réglé pour atteindre une grande précision et, surtout, un fonctionnement très stable. Dans le contexte maritime, il convient de distinguer plusieurs catégories qui se recoupent historiquement.
La première est le box chronometer, ou chronomètre en boîte : l’instrument classique installé dans une boîte en bois, le mouvement étant logé dans un récipient métallique — le bowl — suspendu à la cardan. C’est la configuration que nous associons aujourd’hui le plus immédiatement au chronomètre de marine, et c’est aussi la catégorie à laquelle appartient le GUB du NRP Sagres.
En deuxième lieu, on trouve les pocket chronometers : des montres de poche de grande précision, parfois équipées d’un échappement à detent et de solutions chronométriques semblables à celles des instruments de marine. John Arnold a joué un rôle particulièrement important dans le développement de cette catégorie. Ces montres n’étaient pas toutes utilisées comme référence principale à bord, mais elles ont montré que les principes de la chronométrie de précision pouvaient s’appliquer à des instruments beaucoup plus petits et portables.
Une troisième catégorie d’une grande importance pratique est la deck watch, ou montre de pont. Sur de nombreux navires, le chronomètre principal restait protégé à son emplacement, tandis qu’une montre portable de grande précision, préalablement comparée ou synchronisée avec lui, était emportée sur le pont pendant les observations astronomiques. On évitait ainsi de déplacer inutilement le chronomètre de référence et l’on réduisait le risque de choc, de changement de position ou de perturbation de sa marche.
Des fabricants comme Ulysse Nardin, Longines, Hamilton et d’autres ont produit des deck watches de grande qualité pour les marines et les services hydrographiques.
Il est également courant de classer les chronomètres selon leur autonomie — un jour, deux jours, huit jours — même si la désignation ne correspond pas toujours exactement à la durée totale de marche. Les chronomètres de deux jours sont devenus très courants : une autonomie supérieure à 48 heures permettait de les remonter chaque jour à la même heure, en maintenant l’appareil à l’écart des zones extrêmes de la courbe de force du ressort. Il existe encore des chronomètres sidéraux, destinés à conserver le temps sidéral à des fins astronomiques, et des chronomètres d’observatoire, dont la classification découle surtout du régime d’épreuves et de l’usage scientifique.
Enfin, on peut distinguer les chronomètres mécaniques, électromécaniques et à quartz. Cette classification technologique devient particulièrement pertinente au XXe siècle, lorsque de nombreuses marines conservent pendant un certain temps des chronomètres mécaniques parallèlement à des références électroniques, avant la transition définitive vers le quartz, la radio et le satellite.
2. Longitude : quand quatre secondes peuvent représenter un mille nautique
La Terre tourne d’environ 360 degrés en 24 heures. En moyenne, une différence d’une heure correspond donc à 15 degrés de longitude, quatre minutes à un degré et quatre secondes de temps à une minute d’arc. À l’équateur, une minute d’arc de longitude correspond approximativement à un mille nautique. On mesure aussitôt l’exigence du problème : quelques secondes d’erreur accumulée pouvaient se traduire par des milles d’incertitude sur la position.
La méthode chronométrique repose sur la comparaison entre l’heure locale — obtenue par observation astronomique — et l’heure de référence conservée par le chronomètre. Si le midi local survient lorsque le chronomètre indique, par exemple, 14 heures au méridien de référence, la différence de deux heures représente environ 30 degrés de longitude. Le calcul réel exige des corrections astronomiques et nautiques, mais le principe est le suivant : transformer une différence horaire en angle.
Au début du XVIIIe siècle, il n’existait aucune montre assez stable pour cette fonction en haute mer. Une horloge à pendule pouvait être très précise à terre, mais le pendule réagit à l’accélération et à l’inclinaison du navire. Une montre portable à balancier se heurtait à d’autres problèmes : frottements, qualité irrégulière des ressorts, variations de température, changements d’amplitude, erreurs de l’échappement et écarts de marche entre les positions. La longitude devint donc un problème d’astronomie appliqué à l’horlogerie de précision.
Chronomètre de marine GUB n° 7986 à bord du navire-école Sagres. Photographie de l’auteur. ©IPR
3. Avant Harrison : Sully, Le Roy, Berthoud et une histoire plus européenne qu’il n’y paraît
Le récit populaire tend à faire de John Harrison un inventeur isolé qui, à lui seul, aurait résolu la longitude. Harrison fut décisif, mais la chronologie réelle est beaucoup plus riche. Dès la fin du XVIIe siècle et tout au long du XVIIIe, des horlogers anglais, français et suisses ont expérimenté des solutions destinées à conserver l’heure en mer.
Certains ont mis au point des machines qui ont échoué, d’autres sont parvenus à des solutions techniquement remarquables mais difficiles à fabriquer, et d’autres encore ont créé des idées qui ne seraient intégrées que plus tard au chronomètre classique.
C’est la seule image où Sully est probablement représenté, à gauche. Marine timekeeper by Henry Sully, Paris, 1724
Henry Sully (probablement, à gauche) et son chronomètre, le Marine timekeeper by Henry Sully, Paris, 1724
Henry Sully, Anglais établi en France, construisit des horloges marines dans les premières décennies du XVIIIe siècle et publia un travail important sur le sujet. Ses instruments n’ont pas résolu définitivement le problème, mais ils appartiennent à la lignée qui précède Harrison. Les Royal Museums Greenwich eux-mêmes placent Sully parmi les premiers chapitres de l’évolution de la chronométrie de marine.
Portrait attribué à Pierre Le Roy (1717–1785)
Portrait attribué à Pierre Le Roy, schéma de son échappement à detent et photo de son chronomètre
En France, Pierre Le Roy fut une figure fondamentale. L’historiographie horlogère lui attribue l’une des premières formulations de l’échappement à detent et, surtout, une compréhension très claire du fait que la précision chronométrique exigeait de séparer les fonctions : un oscillateur aussi libre que possible, une impulsion brève et contrôlée et la compensation des effets de la température. Le Roy est l’un des exemples classiques d’un nom d’une importance technique considérable qui reste beaucoup moins connu du public que Harrison.
Ferdinand Berthoud
Portrait de Ferdinand Berthoud et photos de son chronomètre de marine
Ferdinand Berthoud mérite également une place de premier plan. Il présenta à l’Académie royale des sciences un projet d’horloge marine en 1760, produisit plusieurs instruments expérimentaux, suivit directement le débat européen sur Harrison et, à partir de 1768, vit ses horloges n° 6 et n° 8 éprouvées lors d’un voyage d’un peu plus d’un an. En 1770, il reçut le titre d’Horloger-Mécanicien du Roi et de la Marine et une commande de vingt horloges à longitude. Berthoud ne fut pas un imitateur tardif : ce fut un chercheur systématique qui publia sur la théorie, la construction, les épreuves et l’usage des horloges marines.
L’histoire de la longitude est donc une histoire internationale. La solution mécanique n’est pas apparue en un instant ; elle s’est formée par l’accumulation d’expériences sur les échappements, la compensation, les ressorts, les balanciers, les matériaux, la lubrification et les méthodes d’épreuve. Harrison occupe le centre du récit britannique, mais l’horlogerie continentale a développé en parallèle des solutions d’une grande profondeur.
4. John Harrison : de H1 à H4 — quatre machines, quatre façons de penser le problème
Harrison commença par attaquer le problème en constructeur d’horloges de grand format. H1, présentée en 1735, est une machine monumentale, presque architecturale. Au lieu d’un pendule, elle utilise deux grands balanciers reliés, afin que les perturbations du navire les affectent tous deux de manière compensée. L’ensemble adopte des solutions à faible frottement et une préoccupation obsessionnelle pour la stabilité thermique et l’isochronisme.
H2 perfectionna certains éléments, mais Harrison décela un problème fondamental dans le comportement du système et décida de ne pas la soumettre aux épreuves océaniques prévues.
H3 occupa Harrison pendant environ dix-neuf ans. Elle est techniquement fascinante parce qu’elle contient des idées qui dépassent la navigation : des éléments bimétalliques de compensation et un système de roulements à rouleaux destiné à réduire les frottements. La machine n’atteignit pourtant pas la constance recherchée. Le plus important est de comprendre que l’échec partiel de H3 poussa Harrison dans une autre direction : au lieu de continuer à accroître la sophistication d’une grande machine, il se rapprocha de l’architecture de la montre portable.
Vers 1751-1753, John Jefferys construisit une montre selon les spécifications de Harrison. Le comportement de cette montre convainquit Harrison qu’un balancier relativement grand, oscillant à haute fréquence et avec une grande amplitude, pouvait mieux résister aux perturbations du navire que les grands systèmes de balanciers couplés. C’est ainsi que naquit H4, commencée en 1755 et achevée en 1759.
H4 ressemble à une énorme montre de poche, mais la ressemblance est trompeuse. Son balancier bat cinq alternances par seconde, très rapidement pour les normes de l’époque, et avec une énergie élevée. Harrison utilise un échappement à verge profondément raffiné, avec des palettes en diamant, et un système de remontoir/force constante destiné à isoler le régulateur des variations de la transmission. Contrairement à ce que laissent entendre de nombreuses synthèses, H4 n’est pas encore le chronomètre classique à detent qui dominera le XIXe siècle ; c’est une solution très personnelle de Harrison, d’une grande complexité et difficile à reproduire.
John Harrison, H4, 1759. Illustration d’après une photographie du National Maritime Museum, Greenwich. John Harrison, H4, 1759. Illustration d’après une photographie du National Maritime Museum, Greenwich. John Harrison, H4, 1759. Illustration d’après une photographie du National Maritime Museum, Greenwich.
John Harrison, H4, 1759. Avec environ 13 cm de diamètre et un balancier à haute fréquence et grande amplitude, la quatrième horloge à longitude de Harrison représenta un changement radical par rapport aux grands mécanismes antérieurs. Illustration d’après une photographie du National Maritime Museum, Greenwich, inv. ZAA0037 (fond modifié).
Les voyages d’essai de H4 prouvèrent que la voie mécanique pouvait fonctionner. L’instrument respecta les limites les plus exigeantes prévues par le Longitude Act, même si l’attribution intégrale du prix fut politiquement et institutionnellement mouvementée. Harrison finit par être récompensé par le Parlement, mais la véritable question restée en suspens était autre :
comment transformer un chef-d’œuvre presque impossible à reproduire en un instrument que des dizaines ou des centaines de navires pourraient acheter, entretenir et utiliser ?
5. Le problème suivant : il ne suffisait pas de fonctionner, il fallait pouvoir fabriquer
Harrison démontra la possibilité. Larcum Kendall, John Arnold et Thomas Earnshaw contribuèrent à la transformer en une technologie reproductible. Kendall construisit K1, copie très fidèle de H4. L’instrument accompagna James Cook lors de son deuxième voyage dans le Pacifique, entre 1772 et 1775, et Cook nota favorablement son exactitude. K1 eut une importance considérable, car il montra que la solution pouvait sortir de l’atelier de Harrison et fonctionner en service réel, même si son coût restait trop élevé pour une adoption généralisée.
John Arnold suivit une stratégie différente : simplifier. Il mit au point des chronomètres moins coûteux, travailla intensément sur les balanciers compensés et les spiraux hélicoïdaux et perfectionna l’échappement à detent. Son n° 36, de 1778, est historiquement important et associé à la consolidation du terme chronometer appliqué à un garde-temps de précision portable. Arnold comprit que l’avenir ne consistait pas à copier H4 pièce par pièce, mais à réduire le nombre d’éléments, à rationaliser le réglage et à rapprocher la production d’une échelle commerciale.
Portrait à l’huile de John Arnold avec sa famille, peint par Robert Davy entre 1783 et 1787. Chronomètre de marine John Arnold & Son, Londres, vers 1795. Photographie : Daderot / Wikimedia Commons, CC0.
À gauche : John Arnold avec sa famille, accompagné de son fils John Roger Arnold et de sa femme, Margaret. Peinture de Robert Davy, vers 1783–1787. Clockmakers’ Museum / Science Museum Group. À droite : chronomètre de marine John Arnold & Son, Londres, vers 1795. Photographie : Daderot / Wikimedia Commons, CC0.
Thomas Earnshaw poussa cette simplification encore plus loin. La querelle de priorité entre Arnold et Earnshaw au sujet du spring detent escapement n’a jamais entièrement disparu de l’historiographie, mais la conséquence pratique est sans équivoque : la configuration associée à Earnshaw devint le standard dominant du chronomètre de marine aux XIXe et XXe siècles. En 1804, le Board of Longitude alla jusqu’à faire construire des modèles des systèmes d’Earnshaw et de John Roger Arnold pour étudier la question. Tous deux reçurent des récompenses pour leur contribution au progrès des timekeepers de marine.
Thomas Earnshaw (1749–1829). Portrait avec un chronomètre du type qu’il contribua à imposer comme standard de la chronométrie de marine. Thomas Earnshaw (1749–1829). Portrait avec un chronomètre du type qu’il contribua à imposer comme standard de la chronométrie de marine.
Thomas Earnshaw (1749–1829). Portrait avec un chronomètre du type qu’il contribua à imposer comme standard de la chronométrie de marine. National Maritime Museum, Greenwich.
Thomas Mudge, Josiah Emery et d’autres constructeurs ont également mis au point des chronomètres et des échappements de grand intérêt. L’histoire réelle est moins linéaire qu’une séquence « Harrison → chronomètre moderne » : plusieurs familles techniques étaient en concurrence, et le choix du standard final résulte autant des performances que du coût, de la facilité de réglage, de l’entretien et de la capacité de production.
6. L’échappement : de Harrison au detent
L’échappement est l’organe qui transforme l’énergie continue du rouage en une suite d’impulsions et qui, en même temps, permet à l’oscillateur de déterminer le rythme de la montre. Dans un chronomètre de précision, l’idéal est que l’échappement interfère le moins possible avec le balancier. Plus le balancier reste libre longtemps, moins sa période dépend de l’état de la transmission de force, de la lubrification ou de la géométrie des surfaces de contact.
H4 constitue une exception historique importante. Harrison utilisa une forme extrêmement perfectionnée du verge escapement, habituellement considéré comme un échappement archaïque à fort recul. Avec des palettes en diamant, une fréquence élevée, des amplitudes soigneusement contrôlées et un système sophistiqué de force constante, il parvint à tirer de ce principe des performances extraordinaires. Cela montre qu’en horlogerie il ne suffit pas d’identifier le « type » d’échappement : la qualité de la conception d’ensemble et du réglage peut modifier radicalement le résultat.
Chronomètre de marine dans une boîte en bois, suspendu à la cardan. À droite, vue du mouvement à l’intérieur du bowl, mettant en évidence l’architecture mécanique de précision typique de ces instruments.
La voie qui finit par s’imposer fut le detent escapement. Dans la version pivoted detent, la detent tourne sur des pivots. Dans la version spring detent, l’élément élastique lui-même remplace les pivots et réduit les frottements. Le principe est celui d’un échappement libre : pendant presque toute l’oscillation, le balancier n’est pas en contact avec l’échappement. Lors d’un seul passage, le balancier libère la roue d’échappement et reçoit l’impulsion ; lors de l’oscillation de retour, le système le laisse passer sans nouvelle impulsion.
Les avantages sont considérables : peu de frottement de glissement, une impulsion brève et proche d’une tangente, un besoin réduit de lubrification sur les surfaces critiques et la liberté du balancier pendant la plus grande partie du cycle. L’inconvénient est la délicatesse. Le detent escapement est sensible aux chocs, exige des tolérances très précises et, dans de nombreuses configurations, ne démarre pas de lui-même. Dans une montre de poche d’usage courant, ce serait problématique ; dans un chronomètre protégé, monté à la cardan et manipulé par des professionnels, le compromis avait du sens.
Chronomètre de Thomas Earnshaw associé au HMS Beagle. Le mouvement utilise une fusée, le maintaining power de Harrison, un échappement spring-detent, un balancier bimétallique compensé et un spiral hélicoïdal libre. Photographie : BabelStone / Wikimedia Commons, CC0.
7. La fusée (Fusée), la chaîne et le maintaining power : comment transmettre la force sans dégrader la marche
Le ressort moteur ne fournit pas le même couple lorsqu’il est entièrement armé et lorsqu’il approche de la fin de sa réserve. Dans une montre ordinaire, l’échappement et le régulateur peuvent tolérer une partie de cette variation. Dans un chronomètre de marine, une modification de l’amplitude du balancier peut entraîner une modification de la marche et donc une erreur de longitude. La fusée à chaîne est une solution mécanique élégante pour linéariser la transmission de la force.
Le ressort entraîne une chaîne — ou, dans certains chronomètres, une lame métallique souple — enroulée entre le barillet et une pièce conique appelée fusée. Lorsque le ressort est fort, la chaîne agit sur une zone de petit rayon ; à mesure que le ressort faiblit, elle passe sur une zone offrant un bras de levier plus long. Le profil de la fusée est calculé pour compenser la courbe de couple du ressort. Le résultat idéal est une force beaucoup plus constante appliquée au rouage.
Un autre problème surgit alors : pendant le remontage, si la transmission est interrompue, le chronomètre cesse momentanément de recevoir de l’énergie. Harrison mit donc au point un dispositif maintenant la marche pendant le remontage, qui continue d’alimenter le rouage au moins pendant que l’on arme le ressort moteur. Ce mécanisme devint une caractéristique classique de nombreux chronomètres de grande qualité et montre bien à quel point chaque opération susceptible de perturber la marche était traitée comme une source potentielle d’erreur chronométrique.
La régularité du remontage était tout aussi importante. Il était d’usage de remonter le chronomètre approximativement à la même heure chaque jour, afin de le maintenir dans une zone de fonctionnement plus prévisible et d’éviter des variations inutiles de l’état de tension du ressort moteur. L’indicateur de réserve de marche — Up/Down ou Auf/Ab — n’était donc pas une complication décorative, mais un élément fonctionnel de contrôle de l’instrument.
8. Balancier et spiral : là où la précision se gagne ou se perd
L’organe réglant est la véritable montre dans la montre. Le balancier oscille ; l’échappement transforme ces oscillations en avance régulière du rouage. Dans un chronomètre classique, on recherche un balancier grand, à forte inertie, soigneusement équilibré et associé à un spiral dont le développement soit aussi concentrique que possible. Le spiral hélicoïdal, en forme de cylindre, devint une solution fréquente, car il permet une dilatation et une contraction plus symétriques que de nombreux spiraux plats de l’époque.
De nombreux chronomètres utilisent un balancier à réglage libre (free-sprung), sans raquette conventionnelle pour modifier la longueur active du spiral. Le réglage se fait par l’inertie du balancier, au moyen de masses ou de vis de compensation. Cela élimine un point de perturbation sur le spiral et rend le système potentiellement plus stable. Le réglage fin exige toutefois une immense habileté.
La température fut longtemps le grand ennemi. Le module d’élasticité de l’acier du spiral varie avec la température ; dans le même temps, les composants du balancier se dilatent. Le balancier bimétallique coupé exploite la différence de dilatation entre deux métaux : lorsque la température monte, les bras se courbent et rapprochent de la masse vers l’axe, compensant la tendance du spiral à faire retarder la montre. Des vis réparties sur la serge permettent à l’horloger d’ajuster soigneusement la compensation.
Même cette solution n’est pas parfaite. Un balancier bimétallique peut être correctement compensé aux extrémités d’une plage de température et présenter encore une erreur aux températures intermédiaires — la fameuse middle-temperature error. Au XIXe siècle apparurent des systèmes de compensation auxiliaire puis, plus tard, des alliages spéciaux comme le Guillaume balance et des spiraux peu sensibles à la température.
L’histoire du chronomètre est, dans une large mesure, l’histoire d’une lutte successive contre des erreurs toujours plus petites.
9. Isochronisme, amplitude, équilibre statique du balancier et erreurs de position
Un régulateur idéal aurait la même période quelle que soit l’amplitude. En réalité, les variations d’amplitude modifient légèrement la marche. Le but de l’isochronisme est de réduire cette dépendance. Le dessin du spiral, la forme des courbes terminales, le rapport entre balancier et spiral, la constance de la force et l’échappement participent tous au résultat. C’est pourquoi la chronométrie ne peut se comprendre en ne regardant qu’un composant isolé.
L’équilibre statique du balancier — et, idéalement, son équilibre dynamique — est tout aussi critique. Si le centre de masse ne coïncide pas avec l’axe, la gravité introduit des erreurs dépendant de la position. Dans un chronomètre en boîte, la suspension à la cardan réduit la diversité des positions du mouvement en le maintenant approximativement horizontal, mais elle ne supprime pas la nécessité d’un équilibrage précis. Les deck watches et les pocket chronometers, en revanche, sont réglés dans plusieurs positions, car ils passent beaucoup plus de temps à la verticale ou inclinés.
Les ébats axiaux, la géométrie des pivots, la qualité des pierres et la viscosité des lubrifiants modifient également l’amplitude et la marche. Le chronomètre est un système dans lequel quelques micromètres d’écart, de petites contaminations ou une huile vieillie peuvent se traduire par des secondes par jour. C’est pourquoi l’entretien d’un chronomètre exige des méthodes d’horlogerie de précision, et pas seulement « nettoyer et huiler ».
10. Réglage et épreuves : la valeur réside dans une marche connue, non dans l’heure exacte affichée aujourd’hui
Un principe essentiel de la chronométrie navale est souvent mal compris : il n’est pas indispensable que le chronomètre indique exactement l’heure juste à chaque instant ; il est indispensable de connaître son erreur et, surtout, que sa marche soit régulière. Si un chronomètre avance de 0,8 seconde par jour de façon extrêmement constante, cet écart peut être appliqué mathématiquement. Une montre qui est à l’heure aujourd’hui, retarde de trois secondes demain et avance de deux le surlendemain est beaucoup moins utile.
Les observatoires et les services hydrographiques ont mis au point des épreuves systématiques : marche à différentes températures, changements de position, variations d’amplitude et longues périodes d’observation. Les concours et essais des XIXe et XXe siècles n’étaient pas de simples démonstrations commerciales ; ils fonctionnaient comme des laboratoires où l’on évaluait la stabilité d’un instrument dans des conditions normalisées.
La fiche d’un chronomètre pouvait enregistrer chaque jour l’écart par rapport à l’étalon. De cette série, on tirait la marche moyenne et l’on observait les variations. Pour la navigation, l’officier appliquait à l’heure indiquée l’erreur connue de l’instrument.
Cette culture de la mesure — mesurer l’erreur de l’instrument de mesure lui-même — est l’une des idées les plus importantes héritées de la chronométrie de marine.
11. La suspension à la cardan et la boîte : une partie du mécanisme, pas un simple meuble
Le récipient métallique qui contient le mouvement est monté sur deux anneaux à axes perpendiculaires — la suspension à la cardan. Lorsque le navire roule ou tangue, la gravité tend à maintenir l’ensemble intérieur approximativement horizontal. Cela réduit les erreurs de position et préserve la relation géométrique de l’échappement et du régulateur. C’est pourquoi la suspension doit être comprise comme une partie fonctionnelle de l’instrument chronométrique.
La boîte en bois remplit elle aussi des fonctions précises : amortir les chocs, limiter la poussière, protéger le verre et la suspension et permettre un transport sûr. Beaucoup possèdent des couvercles à deux niveaux, des fenêtres de lecture, un logement pour la clé et des plaques d’instructions. Certains modèles comportent des dispositifs pour bloquer la cardan pendant le transport. Transporter un chronomètre non bloqué ou le poser sans égard pour la suspension peut produire des efforts pour lesquels le système n’a pas été conçu.
Le chronomètre du Sagres dans sa boîte. On distingue la suspension à la cardan, la boîte de transport et la configuration d’instrument naval. Photographie de l’auteur.
12. Comment on utilisait un chronomètre à bord
Avant le départ, le chronomètre était comparé à une référence horaire connue.
À bord, il fonctionnait en continu et, normalement, on ne touchait pas aux aiguilles chaque jour pour le « remettre à l’heure ». On consignait l’erreur et la marche. Lorsqu’il fallait obtenir l’heure de Greenwich — ou d’un autre méridien de référence —, on appliquait la correction calculée à ce qu’indiquait l’instrument.
La détermination de la longitude par chronomètre impliquait en outre un sextant, des observations du Soleil ou des étoiles, des almanachs nautiques et des calculs. Le chronomètre ne « donnait pas la position » ; il fournissait la variable temporelle indispensable. La qualité de l’ensemble du processus dépendait autant de l’horlogerie que de l’observation et de la rigueur mathématique du navigateur.
Sur les navires importants, il était fréquent d’avoir plusieurs chronomètres. Leur comparaison permettait de détecter un changement anormal de marche sur l’un d’eux. La redondance était essentielle car, en plein océan, une panne ne pouvait pas être résolue simplement en envoyant l’appareil à l’atelier. La montre de pont, lorsqu’il y en avait une, était synchronisée avec le chronomètre principal et servait à porter l’heure jusqu’au lieu d’observation sans déplacer l’instrument maître.
À partir du XIXe siècle, les signaux horaires visuels dans les ports — comme les time balls — puis le télégraphe et la radio facilitèrent la comparaison et la correction. Le chronomètre n’en demeurait pas moins important comme réserve autonome et comme lien entre l’observation astronomique et l’heure légale.
13. Glashütte : quand la chronométrie allemande prend la mer
Au cours du XIXe siècle, Glashütte devint un centre d’horlogerie de précision et commença à produire des chronomètres de marine en 1886. La tradition allemande mit au point des instruments pour les marines, les observatoires et la navigation commerciale, en combinant l’architecture internationale du chronomètre classique avec ses propres normes de production et d’épreuve.
Après la Seconde Guerre mondiale, l’industrie de Glashütte, située en Allemagne de l’Est, fut réorganisée. En 1951, plusieurs entreprises furent regroupées au sein du VEB Glashütter Uhrenbetriebe, GUB. La production de chronomètres de marine mécaniques se poursuivit pendant des décennies. Le Deutsches Uhrenmuseum Glashütte documente par exemple le chronomètre GUB n° 8888 comme produit en 1965 et indique que l’usine maintint la production de chronomètres mécaniques jusqu’en 1978, parallèlement à des chronomètres à quartz à partir de 1974.
Les chronomètres GUB s’inscrivent pleinement dans la tradition du chronomètre en boîte : mouvement de grandes dimensions, échappement de chronomètre, balancier compensé, spiral adapté au service chronométrique, indication des secondes et de la réserve de marche, ainsi que suspension à la cardan. L’école de Glashütte privilégiait la finition fonctionnelle et la précision ; dans ces instruments, la décoration passe après la stabilité et la facilité d’entretien.
14. Le GUB n° 7986 du navire-école Sagres
Sur les photographies prises à bord du navire-école Sagres, on identifie clairement un chronomètre GUB — Glashütter Uhrenbetriebe — portant le numéro 7986 sur le cadran. La disposition est classique : heures et minutes au centre, petite seconde à 6 heures, chiffres romains et indicateur de réserve de marche à 12 heures. Les inscriptions « AUF » et « AB » correspondent à l’indication allemande de la réserve de marche.
Chronomètre de marine GUB n° 7986 du NRP Sagres, monté à la cardan à l’intérieur de sa boîte en bois. On distingue le cadran principal, la petite seconde et l’indicateur de réserve de marche Auf/Ab. Photographie : IPR. © IPR
L’ensemble est monté dans un bowl métallique suspendu à la cardan à l’intérieur d’une boîte en bois. La lecture par le dessus et la grande lisibilité du cadran ont été pensées pour le service instrumental. Par comparaison avec des numéros GUB documentés, le numéro 7986 situe vraisemblablement l’exemplaire au début des années 1960. Le musée allemand indique lui-même posséder la documentation commerciale des chronomètres GUB et pouvoir fournir des informations d’archives.
Il est tout aussi important de ne pas extrapoler à partir du seul cadran. Pour documenter techniquement cet exemplaire de manière définitive, il faudrait ouvrir l’instrument dans des conditions contrôlées et photographier le mouvement : échappement, balancier, spiral, fusée, rouages, marques du fabricant, numéros internes et éventuelles traces de réparation. Dans un instrument qui a servi pendant des décennies, des pièces peuvent avoir été remplacées et les réglages peuvent ne pas correspondre exactement à l’état d’origine.
La valeur du n° 7986 est double. C’est un exemple matériel de la chronométrie de Glashütte au XXe siècle et, en même temps, un objet inscrit dans l’un des plus grands symboles de la marine portugaise. Sur un navire-école, le chronomètre a en outre une valeur pédagogique : il rend tangible la relation entre horlogerie, astronomie, navigation et discipline de bord.
15. Du chronomètre mécanique au quartz, à la radio et au GPS
Le XXe siècle a progressivement modifié le rôle opérationnel du chronomètre mécanique. D’abord, les signaux horaires radio permirent de comparer l’heure du bord à des étalons extérieurs sans entrer au port. Ensuite, les oscillateurs à quartz offrirent une stabilité bien supérieure avec beaucoup moins d’entretien. GUB est un bon exemple de cette transition : des chronomètres mécaniques continuèrent d’être fabriqués jusqu’en 1978, tandis que la production à quartz commença en 1974.
Les systèmes de navigation par satellite ont fini par transformer complètement le problème. Le GPS fournit à la fois la position et une référence temporelle extrêmement précise. Ce qui, pendant deux siècles, exigeait un chronomètre, un sextant, un almanach et des calculs peut aujourd’hui être obtenu électroniquement en quelques secondes. Mais cela ne rend pas le chronomètre historiquement insignifiant ; cela rend encore plus remarquable ce que les horlogers ont réussi à accomplir avec seulement des ressorts, des roues, des pivots, des pierres, des métaux compensateurs et un oscillateur mécanique.
Il y a aussi une leçon contemporaine de redondance. La navigation moderne repose sur des systèmes électroniques d’une efficacité extraordinaire, mais la formation maritime continue de valoriser des méthodes indépendantes. Connaître la navigation astronomique et comprendre le chronomètre de marine, c’est comprendre comment se construit une chaîne de détermination de la position qui ne dépend pas d’une seule technologie.
16. Pourquoi le chronomètre de marine est l’une des grandes machines de l’histoire de l’horlogerie
Le chronomètre de marine a obligé les horlogers à transformer des concepts abstraits — isochronisme, élasticité, dilatation thermique, frottement, couple — en métal travaillé à la main. Le résultat ne fut pas seulement une montre plus précise. Ce fut une technologie qui transforma la navigation, la cartographie, le commerce, l’exploration scientifique et la puissance navale. Peu de domaines montrent aussi directement le passage de l’horlogerie de l’art mécanique à la science de précision.
Harrison prouva que c’était possible. Le Roy et Berthoud développèrent leurs propres solutions et une théorie rigoureuse. Kendall démontra la viabilité en service. Arnold simplifia et miniaturisa. Earnshaw contribua à établir l’architecture qui allait dominer la production pendant plus d’un siècle. Vinrent ensuite des fabricants britanniques, suisses, américains, allemands et d’autres, qui portèrent le chronomètre à un degré de maturité presque industriel sans renoncer à l’exigence artisanale du réglage fin.
Le GUB n° 7986 du navire-école Sagres est une pièce tardive de cette longue tradition. Son cadran, la suspension à la cardan, la réserve de marche et l’ensemble en boîte de bois sont le résultat visible de plus de deux cents ans de tentatives pour accomplir une chose en apparence simple : porter l’heure exacte à travers l’océan.
Bibliographie et sources de référence
Musées royaux de Greenwich (Royal Museums Greenwich) — collections et documentation relatives aux garde-temps H1, H2, H3 et H4, à l’histoire du problème de la longitude, à John Harrison, John Arnold, Thomas Earnshaw, au K1 de Larcum Kendall et aux registres de chronomètres de l’Observatoire royal de Greenwich.
Musée allemand de l’horlogerie de Glashütte (Deutsches Uhrenmuseum Glashütte) — collection de chronomètres de marine et documentation historique sur le développement, la production et la commercialisation de ces instruments à Glashütte, y compris ceux fabriqués par le VEB Glashütter Uhrenbetriebe (GUB).
Ferdinand Berthoud — documentation historique relative aux horloges marines n° 1, 6 et 8, aux essais navals français, aux publications de Ferdinand Berthoud et à son activité en tant qu’Horloger-Mécanicien du Roi et de la Marine.
Jonathan Betts, Marine Chronometers at Greenwich: A Complete History of the Marine Timekeepers at the Royal Observatory from John Harrison to the Present Day.
Jonathan Betts, John Harrison and the Quest for Longitude.
Rupert T. Gould, The Marine Chronometer: Its History and Development.
Hans von Bertele, Marine- und Taschenchronometer.
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