1. Les cartographes de la Grèce antique

Déjà le soleil, sorti à peine du sein de l’Océan aux eaux calmes et profondes,
éclairait les campagnes de ses premiers rayons

Homère (II. VII, 421)

Les voyageurs de la Grèce antique, marins, marchands, pirates et diplomates ne disposent d’aucun instrument de navigation, d’aucune carte. Pourtant la navigation hauturière comme le commerce au long cours ou la politique internationale se trouvent régulièrement pratiqués, que les époques soient archaïques, classiques ou hellénistiques. Ce sont d’abord des listes de ports et de cités, des temps de parcours que l’on retrouve sous la forme de périples dont certains prennent un aspect mythologique. Avec l’histoire de Jason, d’Argo et des Argonautes, de premiers grecs atteignant la Colchide en actuelle Géorgie pour y chercher la Toison d’Or.

Que l’on soit sur terre ou sur mer, l’observation des astres se montre toujours possible et donne avec la hauteur de l’étoile polaire ou du soleil à midi une indication de la latitude des lieux, du climat. Comme le précise par exemple Strabon, la géométrie et l’astronomie apportent une aide indispensable à la géographie. Les noms et les apports de quelques marins, géomètres et astronomes de l’antiquité grecque se trouvent ici évoqués. Navigation, géométrie, astronomie et géographie s’emmêlent quelque peu pour ne faire émerger que progressivement les premiers modèles cosmogoniques et géodésiques et tardivement l’art de la cartographie, de la mesure de la longitude.

Rose des vents d’Homère et son interprétation par Strabon : Lien
  • Les routes de la navigation antique, itinéraires en Méditerranée, Pascal Arnaud

Maintenant, que l’étude de la géographie exige une grande variété de connaissances, beaucoup l’ont dit avant nous ; Hipparque notamment, dans sa Critique de la Géographie d’Ératosthène, fait remarquer très judicieusement que la connaissance de la géographie, si utile à la fois au simple particulier et à l’érudit de profession, ne saurait absolument s’acquérir sans quelques notions préliminaires d’astronomie et sans la pratique des règles du calcul des éclipses. Comment juger, par exemple, si Alexandrie d’Égypte est plus septentrionale ou plus méridionale que Babylone et de combien elle peut l’être, sans recourir à la méthode des climats ? De même, comment savoir exactement si tel pays est plus avancé vers l’orient et tel autre vers l’occident, autrement que par la comparaison des éclipses du soleil et de celles de la lune ?

Strabon, Géographie, I, 1, 11
  • 1.1 De la navigation à l’écriture et à la monnaie
  • 1.2 Des hommes, des écoles de pensée
    • 1.2.1 Les présocratiques, époque classique
    • 1.2.2 Après Socrate (469)
    • 1.2.3 Après Alexandrie, époque hellénistique
  • 1.3 Des monuments, observatoires et instruments
  • 1.4 La machine d’Anticythère
  • Conclusion

1.1 De la navigation à l’écriture et à la monnaie

Remontons le temps de quelques milliers d’années si vous le voulez bien pour revenir à notre sujet principal : la mesure de l’espace et du temps, les cartes géographiques et astronomiques en Grèce antique. Pour les archéologues, l’approvisionnement en obsidienne de l’île volcanique de Milos en mer Égée constitue une indication de déplacements par mer d’individus et de peuples anciens datés de quelque 11 000 ans avant notre ère. Il faut cependant imaginer un niveau des mers environ 100 m plus bas, des côtes et un climat assez différent. L’agriculture apparaît vers 6300 sur les rivages de la Grèce néolithique.

Reconstitution du site de Dimini en Thessalie, proche de la mer au moment de son occupation, néolithique de 5000 à 3200 environ : Lien
Fresque de la procession nautique de Santorin, détail d’un voilier, vers 1600 av. J.-C. : Lien

Suite à l’effondrement des civilisations mycéniennes, cycladiques et minoennes en Grèce, mer Égée et Crète (1650 à 1100 avant notre ère), vient l’époque dite des âges obscurs (XIIe au VIIIe siècle). Les écritures « Linéaire A » (1900 à 1400) et « Linéaire B » (1500 à 1200) de même que les palais achéens tombent dans l’oubli. Puis, l’ornementation des céramiques excavées permet de caractériser une période proto-géométrique suivie d’une période géométrique, marques peut-être d’une forme de renouveau culturel. Des vases et sans doute leurs contenus sont échangés. De nouveaux lieux publics – foyer, agora, temple – deviennent aménagés, protégés par d’épaisses murailles de pierre. Un style, des mots et des pensées communes se développent.

Les premières mentions de cosmologie grecque parvenues jusqu’à nous datent de l’an 800 environ. Des mythes mélangés de faits historiques transmis oralement se trouvent consignés dans les poèmes homériques, l’Iliade et l’Odyssée. Des cités-États et les noms de leurs rois deviennent mémorisés. Des marins alternativement commercent, deviennent pirates et guerriers, de part et d’autre d’une mer Égée entourée de terres. Contemporain de l’apparition de l’écriture grecque, les textes d’Homère ne sont pas que poétique. Son catalogue des vaisseaux préfigure également la géographie et une politique menée à l’échelle de ce qui sera un jour une nation.

Pour des raisons commerciales, religieuses et politiques, le modèle de la cité grecque se développe, marche et s’exporte. Des colonies, comptoirs et places fortes se développent progressivement dont l’édification se trouve souvent relatée sous forme de mythe fondateur. Le lien avec la métropole reste privilégié. Ainsi, la légende dit que des habitants de la région de Phocis (Delphes) auraient fondé tout d’abord Phocée sur l’actuelle côte turque de la mer Égée vers le 9ème siècle. D’après Hérodote, Phocée constitue vers 450 l’une des 12 cités de la Confédération ionienne parmi lesquelles Milet, Samos, Éphèse, Clazomènes. Le dialecte ionien, les croyances, calendriers et style architectural ionien se développent au fil des années au pied du Mont Mycale visible de loin avec ses 1200 mètres d’altitude, lieu d’un sanctuaire dédié à Poséidon.

Les phocéens, habiles constructeurs de monères, pentécontères (bateau de guerre à 50 rameurs apparus vers le XIIe siècle) et navires de commerce, fondent en France successivement Marseille / Massalia (v. 600), Empúries / Emporion en actuelle Espagne (v. 600), puis Aléria / Alalia (565 av J.-C) en Corse. Les massaliotes fondent à leur tour Avignon (vers 539), Arles, Antibes et Hyères (IVe siècle), Nice (IIIe siècle). Globalement, les marchandises prisées incluent le blé, l’huile et le vin, les vases décorés, l’étain en provenance de Bretagne, le cuivre de Chypre, l’or, l’argent, l’ambre des îles de la Frise. Le même mot ἤλεκτρον / ḗlektron, lui-même dérivé de ἠλέκτωρ / ēléktōr – brillant – propriété solaire désigne à la fois l’ambre et l’alliage d’or et d’argent qui compose les toutes premières monnaies frappées en Lydie, non loin de Phocée.

La coupe de Nestor retrouvée sur l’île d’Ischia en mer Tyrrhénienne en vue de la Campanie montre l’un des premiers textes en alphabet grec peint sur vases et daté de l’an 740 avant notre ère. Le grec ancien hérite de l’alphabet phénicien pratiqué alors à Tyr (Liban), Carthage (Tunisie) et sur les routes commerciales du sud de la Méditerranée. Plusieurs alphabets proches deviennent pratiqués en Grèce antique. Des voyelles sont rajoutées, le sens de l’écriture de gauche à droite devient adopté. Des lois, croyances, histoires orales et échanges vont pouvoir être inscrits sur des supports parvenus pour certains jusqu’à nous tels que des vases ou des monnaies, des ostracons.

Support métallique de poids et composition fixée, les premières monnaies apparaissent en Mer Égée vers 680 environ. Hérodote en attribue l’invention aux lydiens alors qu’une variété de monnaies sont retrouvées lors des fouilles menées au temple d’Artémis à Éphèse. Ces innovations quasiment contemporaines de l’écriture et de la monnaie ont pu jouer un rôle en favorisant le développement des échanges aussi bien commerciaux que littéraires, philosophiques, politiques et religieux.

Colonies grecques (bleu) et phéniciennes (rouge) vers 550 avant notre ère : Lien

Avec la maîtrise simultanée de la navigation à voile et rames, de l’écrit et de la numération, le partage d’unités de mesure et de poids, les idées circulent sur le pourtour méditerranéen et en actuelle Mer Noire (Pont-Euxin, Πόντος εύξεινος). Les connaissances géographiques et astronomiques deviennent signées d’auteurs qui se citent mutuellement, se copient, se critiquent, observent et mesurent, calculent et innovent en temps de guerre comme de paix. Les mêmes auteurs écrivent à la fois sur la géographie, l’astronomie et parfois la géométrie que les époques soient archaïques, classiques, hellénistiques ou gréco-romaines.

Le bouclier d’Achille décrit par Homère, concept précurseur de la carte géographique ? : Lien
Le vase aux sirènes, stamnos vers 480-470, vase attique, British Museum : Lien
Statère d’or de Phocée (Ionie), avec un griffon, vers 580 : Lien
La monnaie des marseillais, 2013, 7:43 : Lien

1.2 Des hommes, des écoles de pensée

Commence la moisson quand les Pléiades, filles d’Atlas, se lèvent dans les cieux, et le labourage quand elles disparaissent ; elles demeurent cachées quarante jours et quarante nuits, et se montrent de nouveau lorsque l’année est révolue, à l’époque où s’aiguise le tranchant du fer.

Les Travaux et les Jours, Hésiode, vers 730, Traduction par Ernest Falconnet, Wikisource : Lien

Dès l’époque archaïque et sans doute bien avant, les levers et couchers héliaques sont observés avec attention par les rois, les savants, les paysans, les marins. Ces moments précèdent de peu l’apparition du soleil ou suivent sa disparition. L’horizon de même que les étoiles les plus brillantes sont à ces heures simultanément bien visibles. L’observation de certaines constellations et leur hauteur par rapport à l’horizon donnent des indications sur les saisons et les travaux qui les accompagnent. Du calendrier archaïque d’Hésiode, il est possible de retenir une année rythmée à la fois par les lunaisons qui déterminent le jour du mois et par les saisons fixées par l’observation du soleil, des étoiles, des plantes et des animaux, notamment les oiseaux migrateurs.

  • Le calendrier archaïque d’Hésiode, icalendrier.fr : Lien
  • Le calendrier agricole dans Les Travaux et les Jours d’Hésiode, Germaine Aujac, 1982 : Lien

Les connaissances astronomiques savantes émergent à la fois de savoirs populaires et de savoirs partagées avec les égyptiens, les phéniciens et les chaldéens de Babylone. L’émergence de la cartographie terrestre comme céleste suppose le calcul et la connaissance des points cardinaux. La course du soleil et la mesure des ombres portées de même que la hauteur de l’étoile polaire doivent être observés. Les écrits géographiques et astronomiques des premiers auteurs ne sont parvenus à nous que sous forme de citations, de fragments d’auteurs postérieurs pour certains de plusieurs centaines d’années aux scripteurs.

1.2.1 Les présocratiques, époque classique

Les auteurs grecs considèrent que les mathématiques débutent avec Thalès de Milet (v. 624 – 548) dont il est dit qu’il aurait étudié en Égypte dans la colonie de Naucratis localisée dans le delta du Nil. Ses travaux concernent la géométrie, l’astronomie et la physique. Thalès envisage une terre plate flottant sur l’eau ce qui fournit une explication aux tremblements de terre. Il aurait souligné le premier l’intérêt de la petite ourse proche du pôle nord géographique pour la navigation nocturne. Suite à Thalès, une école ionienne de philosophie naturelle dont l’influence s’étend jusqu’au Ve siècle voit le jour. Les noms d’Anaximandre, Anaximène, Héraclite d’Éphèse, Anaxagore de Clazomènes, Archélaos de Milet y restent attachés.

Anaximandre de Milet (v. 610 – v. 546 av. J.-C.) publie un récit qui tient lieu de carte de la Méditerranée. Il aurait tracé les premières cartes géographiques grecques, enseigné également la pratique du gnomon pour mesurer les heures, solstices et équinoxes. Les méridiennes destinées à mesurer le midi en un lieu s’avèrent déduites de cette pratique. Une ligne en direction du nord est tracée sur le sol reliant le pied d’un gnomon – un piquet vertical – au point où l’ombre projetée est minimum. La ligne indique le nord géographique et l’ombre indique l’heure de même que les saisons.

En vérité Anaximandre fut le premier à rendre public une table géographique, tandis que Hécatée laissa après sa mort un dessin, confirmant qu’il était d’Anaximandre, sur la base d’autres dessins de celui-ci.

Strabon (60 av. J.-C. – 20 ap. J.-C.), 1, 1,11, DK 12A6, cité par Giorgio COLLI

On dit qu’Anaximandre de Milet fut le premier lors de la 58ème olympiade à comprendre l’obliquité du zodiaque et à ainsi ouvrir la voie à une connaissance correcte du sujet.

Pline (23 – 79 ap. J.-C.), Histoire naturelle, cité par John Bostock et H.T. Riley
Projections méridiennes à l’aide d’un gnomon, tel qu’enseigné par Anaximandre : Lien

Hécatée de Milet (v 550- v 480) écrit d’après Strabon une périégèse, littéralement une chronique du tour de la terre en deux volumes. Le premier livre décrit l’Europe et le second l’Asie, l’Égypte et la Lybie. Le voyage commence à Tartessos en Espagne, au-delà des colonnes d’Hercule et se termine en actuel Maroc. Il est également l’auteur d’une carte géographique qui décrit un écoumène – l’ensemble du monde connu des grecs – entouré de l’océan.

Carte du monde connu décrit par Hécathée de Milet

Du côté des théories, Pythagore (569-470 av. JC) envisage une terre sphérique et non plate car « la sphère est une forme parfaite ». Né à Samos et établi à Métaponte en Grande-Grèce (Italie du sud), le fondateur de l’école pythagoricienne ne laisse possiblement aucune œuvre écrite mais inspire les écrits des membres d’une école de mathématiciens et astronomes aux influences également égyptiennes et babyloniennes. On attribue à Pythagore le fait de reconnaître en l’étoile du matin (eosphoros / phosphoros) et l’étoile du soir (hesperos) une seule et même planète à savoir Vénus / Aphrodite. Pour les pythagoriciens, le monde obéit aux règles de l’harmonie et du nombre. La musique comme l’astronomie relèvent des sciences mathématiques et forment les deux disciplines appliquées dont les aspects théoriques sont l’arithmétique et la géométrie.

Contemporain de Pythagore, Parménide d’Élée (v. 540 – v. 470) est l’un des représentants de l’école éléatique localisée en Campanie (Italie du sud). Diogène Laërce (180 – 240 de notre ère) affirme qu’il précède Pythagore dans la démonstration du caractère sphérique de la terre. Il propose d’après Posidonios, une théorie des cinq zones climatiques qui divise le globe terrestre en deux zones glacées près des pôles, deux zones tempérées, et une zone particulièrement chaude à proximité de l’équateur. Ses écrits sont cependant perdus pour la plupart. Le terme climat, dérivé du grec κλίμα klima et du latin clima désigne la position par rapport à l’équateur. Les régions les plus méridionales connues vont jusqu’en actuelle Inde et Éthiopie.

Méton (v. 500 – v. 450) collabore avec Euctémon pour définir vers 432 le cycle métonique. Méton établit une équivalence de durée entre 19 années solaires et 235 mois lunaires. Ses mesures sont réalisées à l’observatoire d’Athènes – l’héliotropion – localisé derrière le podium de la tribune des orateurs au Pnyx et dont quelques pierres restent visibles de nos jours.

Il devient alors possible de calculer et faire coïncider les calendriers lunaires et solaires avec plus de précision. Pour mémoire, la durée moyenne de l’année tropique est d’environ 365.2422, la durée des lunaisons varie entre 29,3 et 29,8 jours selon les années et les saisons, les orbites de la terre autour du soleil (considérées alors comme du soleil autours de la terre) sont légèrement elliptiques si bien que la durée des saisons terrestres varie et compte entre 90 et 93 jours. Les peuples antiques ne connaissent pas les chiffres décimaux et ceux-ci sont approchés à l’aide de sommes de fractions.

Les nombres irrationnels (incommensurables) ne peuvent être que mesurés approximativement mais intriguent. Ainsi, le nombre d’or se trouve calculé par le pythagoricien Hippase de Métaponte (v. 500). Appolonios de Perga (v. 250) approche de son côté le nombre π avec le rapport 377 / 120 soit 3,14166. La racine carrée de deux reste avant tout la réponse à un problème de géométrie : la mesure de la diagonale d’un carré de côté unitaire, plus que le chiffre qui multiplié par lui-même donne 2.

Le ionien Anaxagore (v. 500 – 428 av. J.-C.) tente de donner une explication scientifique aux éclipses ainsi qu’aux météorites et propose que les phases de la lune résultent de la réflexion de la lumière du soleil. La terre pour lui est plate, la lune et ses montagnes sont habitées. Il est accusé de scepticisme religieux à Athènes car il affirme que le soleil ne serait pas la figure d’Hélios mais une boule de métal en fusion.

Natif d’Halicarnasse, Hérodote (v. 480 – 425 av. J.-C.) livre dans son ouvrage Histoires (L’enquête) un témoignage remarquable dans lequel s’entremêlent non seulement les faits historiques des guerres médiques, mais encore des éléments géographiques et ethnographiques. Des digressions de même que quelques inventions pimentent son récit. Les rouleaux étaient en effet écrits non seulement pour être lus par les individus mais aussi racontés en public.

Reconstruction du monde décrit par Hérodote dans son Enquête (Histoires) : Lien

Le pythagoricien Philolaos de Crotone en Grande-Grèce (v. 470 – v. 490 av. J.-C.) soutient le caractère sphérique des astres. Il évalue à 29,5 jours le mois lunaire et 365,5 jours l’année solaire et soumet l’hypothèse que la Terre tourne sur elle-même ce qui expliquerait l’alternance des jours et des nuits.

1.2.2 Après Socrate (469)

Dans La République, Platon (428 – 348 av. J.-C.) reprend en grande partie les travaux de son jeune contemporain Eudoxe de Cnide. Il semble également influencé par les pythagoriciens lorsqu’il évoque l’harmonie des sphères et décrit le mythe d’Er : huit sirènes situées sur les planètes et la sphère du firmament émettent un son différent et tel que l’ensemble semble harmonieux. Le fondateur de l’Académie d’Athènes (387 – 86), l’une des première organisation d’enseignement supérieur pourrait on dire, recourt aux mythes également dans son Tymée – par obligation politique d’après Plutarque. Il fixe en tous cas l’idée d’un monde géocentrique et reprend l’idée d’Eudoxe d’une terre sphérique et immobile. Ses écrits concernent les notions d’espace et de temps vus sous leurs aspects cosmogoniques, métaphysiques et mathématiques, mais non géographique ou historique.

Sur les rives Est de la mer Égée, Eudoxe de Cnide (408 – 355 av. J.-C.) mesure tout comme Méton le nombre de jours de l’année : 365 jours 1/4. Contemporain et fidèle de Platon, il le remplace provisoirement à la direction de son Académie. Eudoxe est principalement connu pour sa théorie dite des « sphères homocentriques » autrement dit la théorie géocentrique du système solaire. Chaque astre est enchâssé dans une sphère centrée sur la Terre et animé lui-même d’un mouvement circulaire autour d’un de ses diamètres. Les rétrogradations des planètes par rapport au constellations du zodiaque trouvent une explication logique en faisant intervenir des sphères secondaires. Il écrit un traité disparu Phénomènes et institue une correspondance entre les douze signes zodiacaux, les douze mois du calendrier attique et les douze dieux de la religion officielle. Il fixe ainsi la correspondance Bélier / Athéna, Taureau / Aphrodite, Gémeaux / Apollon, Cancer / Hermès, Lion / Zeus, Vierge / Déméter, Balance / Héphaistos, Scorpion / Arès, Sagittaire / Artémis, Capricorne / Hestia, Verseau / Héra, Poissons / Poséidon.

Cependant, son Phénomènes illustré de dessins connaît un succès considérable et se trouve repris un siècle plus tard sous forme d’un poème titré Les Phénomènes et les Pronostics, accompagné d’illustrations. L’auteur Aratos de Soles (315 – 240) est traduit en latin successivement par Cicéron, Germanicus et Avienus. Les carolingiens s’emparent de l’œuvre dont 78 copies, d’après le projet autrichien aratea-digital, se trouvent localisés en plusieurs bibliothèques européennes. Une carte des constellations grecques est par exemple numérisée à la British Library. Une autre copie se trouve à la bibliothèque de Boulogne-sur-Mer. 22 constellations se trouvent représentées et commentées en latin.

Harley MS 647, projection planaire de la voûte céleste et de ses constellations, d’après Eudoxe et Aratos, copie médiévale de la traduction latine. Constellations nommées, au centre l’étoile polaire axe du monde pour les grecs, IXème siècle : Lien
La voûte céleste et ses constellations, d’après Eudoxe et Aratos, copie médiévale. Dans la sphère centrale, grande et petite ourse, dragon. La voie lactée (LACTEUS CIRCULUS) et le cercle zodiacal en orange, Xème siècle : Lien

Anaxagore, qui le premier comprit les phases de la lune et eut le courage d’en donner une explication écrite, était encore peu connu et son livre peu estimé. En fait, il circulait en secret, peu le lisaient et on le recevait prudemment. Car à cette époque il n’y avait aucune tolérance à l’égard des philosophes naturalistes ou de ces «bavards qui s’occupent des choses des cieux» comme on les appelait. On les accusait de repousser le divin et d’y substituer des causes irrationnelles, des forces aveugles et la domination de la nécessité.  Aussi Protagoras fut-il banni, Anaxagore fut mis en prison et tout ce que Périclès put faire, fut de l’en sortir; enfin Socrate, bien qu’il n’ait rien à voir dans cette histoire, fut exécuté parce qu’il était  philosophe. Ce ne fut que beaucoup plus tard, grâce à la réputation brillante de Platon, que les études astronomiques perdirent leur mauvais renom et que leur accès fut ouvert à tous. Ce fut parce que son genre de vie était respecté et parce qu’il avait subordonné les lois naturelles à l’autorité des principes divins.

Plutarque (46 – 125 ap. J.-C.), Les vies des hommes illustres

À la recherche de routes alternatives pour l’approvisionnement en étain et en ambre, Pytheas (v 380 – 310 av. J.-C.) navigue de Massalia (Marseille) vers 325 en direction des mers du Nord de l’Europe. Il décrit de manière géographique et ethnologique la Grande-Bretagne, effectue des mesures de latitude à l’aide d’un gnomon. Des aurores boréales sont observées lors de son voyage en mer du Nord.

  • Pytheas de Marseille à la découverte de l’Europe du nord, Gaston E. Broche, 1935 : Lien

Héraclide du Pont (385 – 322 av. J.-C.) propose un modèle original nommé géo-héliocentrique repris ultérieurement par Aratos de soles puis mille an plus tard par Tycho Brahe (1546 – 1601). Les planètes inférieures Vénus et Mercure tournent autour du soleil alors que les autres planètes du système ainsi que le soleil tournent autour de la terre. Héraclide tout comme le présocratique Philolaos soutiennent que la terre est en rotation autour de son axe. Dans son modèle, les orbites restent circulaires mais ne sont plus parfaitement géocentrées.

Système géo-héliocentrique proposé par Héraclide et Aratos, bibliothèque de Boulogne-sur-Mer. Aphrodite/Vénus et Hermès/Mercure tournent autour du soleil symbolysé par Hélios et son char. Pour Héraclide, l’inégale durée des saisons résulte de la trajectoire non parfaitement concentriques du soleil : Lien

Dans son Du Ciel, Aristote (384 – 322 av. J.-C.) s’intéresse tout comme Platon à l’astronomie pour l’enseigner. Précepteur d’Alexandre et contemporain de la création de son empire, le créateur du Lycée d’Athènes (335 – 47) soutient le caractère sphérique de la terre, en propose des mesures. Il enseigne la théorie géocentrique du cosmos en conformité avec Eudoxe, Platon et la plupart de ses contemporains. Il propose la théorie selon laquelle il est possible de distinguer deux types de lois physiques dans le cosmos : celles observées dans une partie supralunaire et celles observées sur terre dans le monde sublunaire, domaine des choses qui « naissent et périssent » et sont soumises à la contingence et au hasard. Bien qu’Aristote ne l’est pas clairement évoqué, les philosophes ultérieurs considèrent celui-ci comme l’inventeur du cinquième élément : la quinte essence. L’éther précède alors le feu, l’air, l’eau et la terre classés du plus léger au plus lourd. L’âme en perpétuel mouvement serait de même nature que l’éther dans lequel se meuvent les astres.

A coté des instruments de mesure apparaissent des maquettes du système solaire. Elles servent à l’enseignement de la mécanique et du mouvement relatifs des étoiles et planètes. La sphéropée peut être considérée comme la science de la construction des planétaires, modèles réduits du mouvement des astres. Autolycos de Pitane (360 – 290 av. J.-C.) se lance dans la construction de tels modèles. Les phénomènes étudiés par les Anciens incluent les variations diurnes et saisonnières du positionnement des astres, les éclipses de lune et de terre, les levers héliaques et la précession des équinoxes, la mesure des latitudes et longitudes, l’observation des comètes, novae et météorites, l’explication de nombreux phénomènes météorologiques.

Contemporain de Platon et Socrate, Calippe de Cyzique (v. 370 – 300 av. J.-C.) aurait mesuré le premier sur plusieurs années la longueur des saisons. Il obtient les résultats de 94 jours pour le printemps, 92 jours pour l’été, 89 jours pour l’automne et 90 jours pour l’hiver, valeurs fort proches du réel. Il attribue ces inégalités à des variations de la vitesse de rotation du soleil autour de la terre. Des orbites circulaires mais non concentriques constituent une hypothèse alternative.

Aratos de Soles (315 – 240) reprend postérieurement à Héraclide son modèle géo-héliocentrique. Les planètes inférieures Vénus et Mercure tournent autour du soleil. Une traduction latine de son œuvre se trouve numérisée à la bibliothèque de Boulogne.

1.2.3 Après Alexandrie, époque hellénistique

Au moyen-orient, les perses Achéménides dont l’empire s’étendait du nord de la Grèce à l’Égypte et aux frontières de l’Inde sont défaits par Alexandre le Grand (356 – 323 av. J.-C.). Un ensemble d’échanges culturels, notamment dans les domaines de la mesure des angles, de l’astronomie, de la mesure du temps, de l’astrologie se développent depuis la Grande Grèce (Sicile) jusqu’aux contreforts de l’Himalaya en passant par la ville nouvelle d’Alexandrie. La traduction de tablettes perses est entreprise.

La fondation simultanée du Mouseîon et de la bibliothèque en Alexandrie vers 290 avant notre ère marque une étape dans la circulation des savoirs antiques. L’institution peut être considérée comme une sorte de structure de recherche bâtie en imitation du musée athénien de l’Hélicon. L’organisme bénéficie de moyens financiers considérables et sert en retour le prestige des Ptolémées. Cependant Athènes et ses colonies et emporions du pourtour méditerranéen poursuivent des activités commerciales tout autant que scientifiques.

Aristylle de Samos et Timocharis observent et mesurent tous deux à Alexandrie dans les années 290. Ils établissent un premier catalogue d’étoiles cité en référence par plusieurs successeurs parmi lesquels Hipparque et Ptolémée.

Bérose le chaldéen (actif v. 290) acquiert un grand renom à Athènes pour son histoire de Babylone et sa théorie de la Grande Année du cosmos, thèse selon laquelle le temps revêt un aspect cyclique. Il est considéré comme l’un des fondateur de l’astrologie grecque en complément de pseudo-auteurs égyptiens comme Hermès Trismégiste.

L’astronome et géomètre Aristarque de Samos (v. 310 – v. 230 av. J.-C.) s’intéresse au triplet terre – lune – soleil pour en évaluer les orbites et les tailles respectives. Ses observations et calculs d’angles conduisent à la possibilité de l’héliocentrisme, bien que ses estimations numériques se montrent grandement erronées. Aristarque ne dispose d’aucune table de corde rendant possible le calcul des distances.

Distance terre-lune et terre-soleil calculée par Aristarque à l’aide de mesures d’angles : Lien

Le sicilien Archimède (287 – 212 av. J.-C.) dans son ouvrage Sphéropée s’intéresse particulièrement aux modèles physiques du mouvement des astres et est considéré comme un auteur possible de la mécanique d’Anticythère. Les mécanismes construits à cette époque prennent d’une part la forme de sphères se mouvant dans des bassins, d’autre part de sphères armillaires et de globes célestes.

Dans les années 280 à 270, Timosthène de Rhode était pilote et amiral de la marine lagide du roi Ptolémée II. Il écrit un périple en dix volumes maintenant perdu mais abondamment cité par les géographes ultérieurs. Les localisations et distances entre ports sont listées. Timosthène développe également un système de douze vents nommés en lieu et place des systèmes de six ou huit préexistants.

Rose des vents de Timosthène : Lien

Directeur de la bibliothèque d’Alexandrie, Ératosthène de Cyrène (v. 276 – v. 194) évalue la circonférence terrestre en se servant de l’ombre portée par le soleil en deux latitudes distinctes. Il publie également une carte plus précise et étendue que celle d’Anaximandre, propose un catalogue de 675 étoiles, calcule l’écliptique, est crédité par les romains de l’invention de la sphère armillaire. Géographie, astronomie et climatologie vont de pair à cette époque. Il publie Les Catastérismes, seul ouvrage qui nous soit parvenu de manière non fragmentaire. Son récit inclut des descriptions mythologiques et astronomiques. La division du cercle en 360° promue par les chaldéens devient à cette époque adoptée par les géomètres grecs.

Construction d’une carte d’après Ératosthène, avec estimation et calcul des latitudes et longitudes mesurées en stades : Lien

Dans son volume De l’ascension des signes zodiacaux cité par Strabon, Hypsiclès (v. 190 – v. 120) prouve un certain nombre de propositions sur les progressions arithmétiques et en utilise les résultats pour calculer les valeurs approchées pour que les signes zodiacaux s’élèvent au dessus de l’horizon. Hypsiclès contribue également dans son traité à l’adoption de la division du cercle en 360 parties.

Hipparque de Nicée (v. 190 – v. 120 av. J.-C.) écrit son fameux Des grandeurs et des distances du Soleil et de la Lune. Il se sert d’une dioptre pour mesurer les angles. L’invention de l’astrolabe lui est attribuée. L’instrument décliné en plusieurs modèles sert à l’observation et au relevé de la position des étoiles, au calcul de la latitude, à la mesure des angles et est en quelque sorte un lointain ancêtre du sextant. L’analemme dans sa signification antique lui est attribuée. Cette construction purement géométrique sert d’instrument géométrique pour graduer les « horloges » solaires – horloge méridienne qui n’indique que l’heure de midi, et cadran solaire qui indique toutes les heures du jour.

Hipparque évalue postérieurement à Aristarque les distances terre-lune et terre-soleil exprimées en nombre de diamètre de la sphère terrestre. Il met également en évidence la précession axiale (précession des équinoxes) dans son livre sur le changement des solstices et équinoxes printanières. Ce phénomène astronomique désigne le lent et faible changement sur une période de 26000 ans de l’axe de rotation de la terre et donc du pôle nord géographique. Les conséquences concernent le positionnement du zodiaque le long de l’écliptique. L’astronome et mathématicien est considéré comme le premier à avoir disposé de tables de cordes. Il introduit la théorie des épicycles pour expliquer les mouvements rétrogrades des planètes.

Hipparque, en effet, ainsi qu’il le dit lui-même, a décrit les différences qu’offre l’aspect du ciel pour chaque endroit de la terre… Dans la région de Byzance… le gnomon, au solstice d’été, présente avec son ombre le rapport suivant : cent vint à quarante deux, moins un cinquième.

Strabon, II, V, 34
Analemme (Vitruve, Ptolémée) appliqué à une méridienne, d’après Claude Perrault : Lien

Posidonios d’Apamée (135-51) né en actuelle Syrie fonde l’école de Rhodes dans le contexte de la conquête romaine de la Méditerranée. La géométrie, l’astronomie et la physique sont quelques unes de ses disciplines favorites. Une infime partie de son œuvre connue par les citations de Strabon ou de Diogène Laërce, a traversé les ans. Posidonios s’occupe postérieurement à Ératosthène du calcul géométrique de la circonférence de la Terre. Il prend comme référence l’étoile Canopus dont l’angle tangent à l’horizon à la latitude de Rhodes est également mesuré dans le ciel d’Alexandrie. Ses calculs – en stades – le conduisent à évaluer la circonférence terrestre à 39 000 km, grandeur proche des 40 000 km actuellement connus. Il est considéré comme l’un des constructeur possible du mécanisme d’Anticythère.

Marinos de Tyr (v. 70 – v. 130) écrit un traité perdu qui indique la latitude et la longitude de multiples lieux. Le méridien premier est fixé aux environs des Canaries; le parallèle de l’île de Rhode, haut lieu de l’astronomie de l’époque sert de référence pour le calcul de la latitude.

Premier des grands ouvrages du genre, La Géographie du gréco-romain Strabon (20 av. J.-C. – 23 apr. J.-C) en 17 livres constitue après celui d’Hérodote un ouvrage majeur parvenu jusqu’à nous. L’écoumène se fait progressivement plus vaste et précis : Lien

La carte de Strabon précise celle d’Ératosthène, illustration de 1903 : Lien

Avec ses ouvrages multiples Ptolémée (v. 100 – v. 168) rassemble un vaste ensemble de connaissances astronomiques, géographiques et mathématiques en provenance de Grèce, de Babylone et d’Égypte. Son Γεωγραφικὴ Ὑφήγησις (Geographike Hyphegesis), latinisé en Geographia ou Cosmographia référence les coordonnées d’environ 8000 lieux. Deux types de projections géographiques sont proposés. Ptolémée reprend finalement dans son traité Harmoniques des idées développées précédemment par les pythagoriciens. Cette portion de texte mainte fois discutée devient ultérieurement connue sous le nom d’Harmonie des sphères et va inspirer Kepler pour son Harmonices Mundi publié en 1619. Son astronomie Μαθηματική σύνταξις – (Composition mathématique ou Almageste) va cependant faire date. L’astrologie avec Tetrabiblos complète ces écrits.

  • Composition mathématique, Ptolémée : Lien
  • Traité de géographie, Ptolémée : Lien
  • Quadripartitum, Ptolémée : Lien
Édition de Bologne (1477) de la géographie de Ptolémée, France et Belgique, Tabula Quarta, Digital Bodleian, Oxford. En bleu les chaînes de montagnes, toponymie traduite en latin. (recopié par Sebastian Münster pour sa Tabula Europae III de 1542) : Lien 1, (Lien 2)

1.3 Des unités, des instruments, des observatoires et monuments

Le stade varie de 150 à 300 m selon les cités, empires et époques si bien que les équivalences en kilomètres doivent être considérées avec précaution. Le point zéro d’Athènes se trouve localisé au pied de l’acropole dans le Sanctuaire des Douze Dieux. Construit vers 522 avant notre ère, il met en scène les croyances athéniennes : 12 dieux, 12 signes du zodiaque, 12 mois dans l’année, 12 heures le jour et 12 heures la nuit (de durée variable selon les saisons).

Parmi les instrument en usage et hormis les cartes, un certain nombre sont portatifs. Des alidades rendent plus précise la mesure des angles que font les étoiles entre elles. L’armille – élément de visée portatif – devient avec Ératosthène (276 – 194) et Hipparque (190-120) sphère armillaire, alors que l’astrolabe de l’alexandrin Apollonios (295-215) propose une version plane de la sphère armillaire. Ce n’est cependant qu’en période antique tardive que l’astrolabe va s’imposer aussi bien pour des relevés de terrain sommaires que pour les calculs astronomiques. La dioptre désigne un instrument de visée – une alidade – fixé au sol et conçu initialement pour l’arpentage. Son usage pour l’astronomie est mentionné par des auteurs comme Euclide (vers 300) et Geminos de Rhode (vers 50 avant notre ère).

Sphère céleste gravée des symboles grecs des constellations de l’hémisphère Nord, dit « Globe Kugel », vers le IIe ou IIIe siècles avant J.-C., région du lac de Van. La ligne transversale matérialise l’écliptique sur laquelle roule le char d’Hélios : Lien
L’Atlas Farnèse – le Verseau, les Poissons, le Bélier et le Taureau dans le zodiaque représenté comme une bande avec en son centre l’écliptique, au-dessus : les constellations de Persée et d’Andromède, au-dessous : la constellation de l’Éridan. Copie romaine d’une sculpture hellénistique : Lien
Sphère armillaire de Solonte (Sicile), mosaïque, v. 200 av. J.-C. : Lien
Cadran solaire en portion d’hémisphère (scaphé), deux pieds de lion sculptés, Aï Khanoum (Afghanistan), gymnase, IIIe – IIe siècles av. J.-C., 12 gravures verticales pour les heures, 7 horizontales pour indiquer les saisons : Lien
Tour des vents d’Athènes, vers 50 av. J.-C. : Lien
Autel des douze dieux avec signes du zodiaque gravés sur le pourtour, musée du Louvre, possiblement copie romaine de l’autel athénien ? : Lien
Parapegme de Milet pour affichage du calendrier, des prévisions astronomiques et météorologiques, vers 100 av. J.-C. : Lien
Cadran solaire portatif byzantin avec calendrier, Vème siècle, Londres, Musée des sciences : Lien
Astrolabe de Brescia, 1062, seul astrolabe connu pour ses inscriptions grecques, Civici Musei d’Arte e Storia : Lien

Des constructions publiques – cadrans solaires, méridiennes – servent la diffusion de l’heure solaire l’été. Des clepsydres fournissent également l’heure en différents lieux publiques lorsque le temps est couvert ou bien l’hiver. Un réservoir d’eau positionné en hauteur entraîne un mécanisme qui fournit une indication horaire. Construit à Athènes vers 50 avant notre ère, la tour des vents est un monument dédié à la mesure et à l’indication du temps et de la météorologie. Elle combine huit cadrans solaires, une clepsydre et une girouette. La force hydraulique d’un réservoir motorise un mécanisme d’engrenages métalliques maintenant disparu qui doit tenir compte de la durées variable des heures.

Les calendriers grecs de l’époque hellénistique s’avèrent multiples et coexistants. Sparte, Athènes, Thèbes, la Macédoine disposent de leurs propres calendriers. On désigne l’année par le nom d’un magistrat ou d’un prêtre de la cité : à Athènes l’archonte, à Sparte les rois ou les éphores, à Argos la prêtresse d’Héra. On avait dressé la liste des vainqueurs aux jeux d’Olympie à partir de 776 av. JC et ce fut la possibilité d’une chronologie commune. Les calendriers grecs sont dits luni-solaires et se basent sur l’observation de la lune, des solstices et équinoxes. Chaque mois comporte en alternance 29 ou 30 jours. Un mois supplémentaire doit être calculé et introduit pour que les mois lunaires restent en correspondance avec l’année solaire. Chaque mois contient trois décades et la dernière décade précédant la fin du mois est comptée à rebours. L’année compte quatre saisons de trois mois. Les cités nomment différemment les 12 mois de l’année lunaire complétés de jours additionnels pour faire coïncider le calendrier des fêtes, foires et jeux, calendrier politique avec l’année tropique.

Les Anciens de la Grèce romaine pensent que les mouvements des étoiles du zodiaque sont la cause des changements de saisons. Phases de la lune et apparition ou disparition des planètes, conjonctions des planètes, signes du zodiac à la naissance influent aussi bien le cours des saisons, que la météorologie ou le destin des hommes.

  • Le système du monde; histoire des doctrines cosmologiques de Platon à Copernic, P. Duhem, 1913 : Lien
  • Le nom des planètes et l’astrolâtrie chez les Grecs, F. Cumont, 1935, L’Antiquité Classique : Lien
  • La sphéropée, ou la mécanique au service de la découverte du monde, G. Aujac, 1970 : Lien
  • Sphérique et sphéropée en Grèce ancienne, G. Aujac, 1976 : Lien
  • Autolycos de Pitane, La sphère en mouvement, Levers et couchers héliaques. G. Aujac, 1982 : Lien
  • Origins of the ancient constellations : II The Mediterranean Traditions, Rogers J. H., 1998, J. Br. Astron. Assoc., 108, 2 : Lien
  • De la source à l’objet : le planétaire d’Archimède, F. Garambois-Vasquez, 2010 : Lien
  • Les Catastérismes d’Ératosthène. Choix mythographiques et production du savoir; J. Pàmias, Revue des Études Grecques, 2014 : Lien
  • Early Greek and Roman Celestial Globes, Gary D. Thompson, 2018 : Lien

1.4 La machine d’Anticythère

Pêcheurs à l’éponge s’amusant, Kalymnos, vers 1950 : Lien

Mer Ionienne, printemps 1900. Lorsqu’Elias Lykopantis plonge à la recherche d’éponges face à Anticythère, il ne se doute pas que c’est son jour de chance. Il revêt son scaphandre lourd lesté aux pieds et descend par 45 mètres pour envoyer rapidement le signal de remontée. Elias évoque dans son récit des statues d’hommes et de chevaux, des amphores, une épave antique. Il prélève parmi les objets remarquables la main d’une statue en bronze. Le bateau n’était là que de passage, retenu par la tempête. Il poursuit sa route vers l’actuelle Libye. C’est qu’en novembre au retour de la saison de pêche que le capitaine prévient les autorités grecques et des campagnes de fouilles officielles vont pouvoir alors débuter sous haute surveillance.

Parmi les trésors antiques découverts se trouvent les restes d’un mécanisme fait de roues dentées corrodées par le séjour marin. La machine d’Anticythère est découvert en 1902. 100 ans après la découverte, les recherches sur l’énigmatique engin durent encore. L’instrument est retrouvé en 80 pièces. Des lettres grecques se trouvent gravées sur les pièces et les parois de bronze. Le système se présente sous la forme d’une boite composée d’engrenages et de cadrans. Quatre équipes différentes proposent autant de reconstitutions de l’instrument : Derek de Solla Price (1959), Tony Freeth (2000), Michael T. Wright (2001), James Evans (2010). Une manivelle disparue motorise le mécanisme qui indique les éphémérides, c’est à dire une prévision du calendrier avec les jours, les mois, les phases de la lune, passages des planètes, le tout sur plusieurs dizaines d’années. Les résultats sont lus sur plusieurs cadrans. Des phénomènes célestes tels que la possibilité d’éclipse peuvent être lus. Les dates des jeux panhelléniques, les cycles métoniques, callipiques, de Saros et d’exeligmos sont calculés.

Le navire échoué est une galère romaine dont le naufrage se serait produit vers 87 avant notre ère en Grèce romaine. James Evans estime possible à 200 avant notre ère la date de la construction. L’auteur en serait-il Hipparque de Nicée ou bien Posidonios d’Apamée ? Les spécialistes se perdent en conjectures, cependant les reconstitutions font avancer de manière inattendue et spectaculaire nos connaissances sur l’histoire de l’astronomie, la construction de calculateurs analogiques plusieurs centaines d’années avant l’apparition des horloges médiévales, la compréhension par les grecs des phénomènes astronomiques. Les fonctions de la machine se montrent essentiellement pédagogiques.

Fragment C montrant des inscriptions zodiacales (Vierge / Virgo, Balance / Libra) et calendaires du calendrier nilotique (Pachon / mars-avril, Payni / avril-mai), par J. Evans
La fabuleuse Machine d’Anticythère, 2015, 7:51 : Lien
  • Machine d’Anticythère : Lien; Liste des géographes gréco-romains : Lien; Astronomie grecque : Lien; L’astronomie dans la Grèce antique : Lien; Armille (astronomie) : Lien; Sphère armillaire : Lien; Astrolabe planisphérique : Lien
  • La machine d’Anticythère, Evans, 2018 : Lien
  • On the Pin-and-Slot Device of the Antikythera Mechanism, with a New Application to the Superior Planets; J. Evans, C. Carman, A. Thorndike, Journal for the History of Astronomy, 2012, PDF : Lien
  • The Cosmos in the Antikythera Mechanism; T. Freeth, A. Jones, ISAW Papers 4, 2012 : Lien
  • A Model of the Cosmos in the ancient Greek Antikythera Mechanism, Tony Freeth, David Higgon, Aris Dacanalis, Lindsay MacDonald, Myrto Georgakopoulou3,4 & Adam Wojcik, 2021 : Lien
  • Figure de la Terre dans l’Antiquité : Lien

Conclusion

Comment les grands Anciens sont ils passés de la géométrie dictée par la ligne droite de l’ombre portée par le gnomon, à l’arithmétique inscrite dans le nombre de dents (224) de la roue principale du mécanisme d’Anticythère. Comment sommes nous passés d’une heure variable selon les saisons – déterminée par la hauteur du soleil – à une heure fixe, équinoxiale, donnée par la mécanique sidérale des aiguilles de nos montres. Enfin « fixe », est-ce vraiment le cas ? Le temps n’est il pas relatif à la longitude, lié à l’espace parcouru par les corps en mouvement ? Il convient d’éclaircir cela et l’appel de la mer se fait alors irrésistible. Il s’agit d’embarquer, de longer les Cyclades et la Crète en direction du Sud, à la découverte de l’Alexandrie d’Euclide, d’Appolonios et de Ménélaos, des cieux mystérieux de l’Égypte antique.

Panorama des Cyclades

Déjà au sein de l’Océan a disparu l’étincelant flambeau du soleil,
attirant après soi sur la terre le sombre voile de la nuit

Homère (Il. VIII, 485)
Mars et Saturne entre février (en haut à droite) et septembre 2016 (en bas à gauche) observés conjointement en mouvement rétrograde. On note la luminosité élevée lorsque la planète rouge se trouve au plus proche de la Terre. En arrière plan Ophiuchus, le Scorpion, la Balance (Libra). Par Tunç Tenzel : Lien
  • 0. Une brève histoire de la cartographie : Lien
  • 1. Les cartographes de la Grèce antique
  • 2. Les cartothèques des rives du Nil : Lien

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