Un cadran antique est un cadran solaire qui était en usage dans l'Antiquité. Il était tracé suivant l'usage de l'époque en heures temporaires.
Il existe à l'inventaire plus de 600 cadrans antiques répertoriés dans 23 types différents.
Le cadran solaire romain La documentation sur les cadrans antiques est très pauvre. Excepté la citation d'Hérodote que l'on trouvera dans les origines (voir infra), les seules informations qui soient parvenues datent de l'époque romaine : elles sont le fait essentiel de Vitruve, et dans une bien moindre mesure de Cetius Faventinus ; quelques brefs extraits de Macrobe et Martianus Capella complètent ces modestes sources.
Origines Un passage d'Hérodote (vers 484 à 420 av. J.-C.), affirme que l'origine des instruments solaires mesurant le temps se trouve à Babylone :
Le polos cité ici est probablement l'instrument qui marquait les heures, mais la documentation à son sujet est inexistante.
Chez les Grecs vignette|Philosophe grec tenant un cadran stylisé ? (médaillon de mosaïque du ). Vitruve, architecte romain du , décrit succinctement différents types de cadrans ainsi que leurs inventeurs supposés tels Bérose vivant au avant notre ère, Aristarque de Samos ( avant notre ère), etc., Mais le texte est obscur, les inventeurs sont mis en doute par les uns ou par les autres. Retenons simplement que les premiers cadrans, probablement hémisphériques ou plan ont leur origine chez les Grecs, aux ; il existe des exemplaires de cadrans antérieurs au , malheureusement non référencés., Calkoen, cité par Delambre « dit que le premier cadran fut placé à Athènes sur la Pnyx, en l'an -434 ».. C'est effectivement dans la civilisation grecque que naissent la plupart des différents types de cadrans que l'on retrouve dans les fiches archéologiques..
Chez les Romains Les premiers cadrans, venant des Grecs, sont introduits chez les Romains au Delambre cite un cadran placé à Rome en l'an -290. Le premier reconnu date de l'an -263 ; c'est le célèbre cadran de Catane.. Toujours d'après Delambre, « En -164, le censeur Q. Marcius Philippus fait construire le premier cadran pour Rome ». Le premier témoignage archéologique est un cadran sphérique trouvé à Bevagna en Ombrie ; ce cadran daterait de la fin du . De tous types, les cadrans sont largement diffusés et utilisés quotidiennement durant toute l'Antiquité.
Typologie La classification proposée ici correspond à une dénomination moderne. Elle s'inspire de la proposition de Jérôme Bonnin, avec quelques simplifications : les 16 premières catégories inventorient les cadrans publics ou privés classiques réalisés en pierre. Ils sont classés suivant leurs formes fonctionnelles. La dernière catégorie s'attache aux cadrans portatifs réalisés en bois, en os ou en métal. Certains sont utilisables à différentes latitudes. Dans les champs de cette classification, la « Désignation antique » correspond le plus souvent aux références de VitruveVoir le texte latin et sa traduction sur le site de Philippe Remacle, Remacle, lire en ligne.. Elle est vue sous l'angle de spécialistes français actuels tels Jérôme Bonnin et Denis SavoieD'après .. La correspondance entre le type de cadran et une désignation antique s'essaie d'être la plus judicieuse possible.
+ Classification des cadrans antiques N° Volume-type Spécificité Désignation antiqueD'après . Commentaires Nbre (en 2015) 1 Sphère hémisphérique creux scaphe / hemispherium à l'origine polos ? 9 2 Sphère creux tronqué hemicyclium 169 3 Sphère à œilleton arachne 33 4 Sphère plein : globulaire 2 5 Cône tronc de cône conus 170 6 Cône à œilleton conarachne 2 7 Cylindre demi-cylindre 6 8 Cylindre creux (alésage) et incliné plinthium sive lacunar 1 9 Plan horizontal pelecinum ? 27 10 Plan vertical méridional 15 11Plan vertical déclinant pharetra 2 mini. 12 Plan vertical déclinant circulaire discus in planitia 2 13 Plan vertical dièdre pelecinum 4 14 Plan incliné 2 15 Divers miniature sphère, cône, plan 14 16 Multiples formes diverses 22 17 Portatif « Jambon de Portici » Πρὸς τὰ ἱστορούμανα* * Pour une ou plusieurs latitudes 1 18 Portatif disque Πρὸς τὰ ἱστορούμανα 1 + 1 19 Portatif cylindrique vertical Πρὸς τὰ ἱστορούμανα type « Cadran de berger » 3 20 Portatif disques perforés Πρὸς τὰ ἱστορούμανα disques en boîte 6 21 Portatif anneau à 3 cercles Πρὸς τὰ ἱστορούμανα type « Anneau astronomique » 1 22 Portatif disque à bras pivotant πρὸς πᾶν κλῖμα* * Pour toute latitude 11 23 Portatif pseudo-cadran disque Indicateur de latitude 2
Les cadrans sphériques
Le cadran hémisphérique D'après Vitruve, le cadran hémisphérique ou scaphe / hemispherium « est, dit-on, de l'invention d'Aristarque de Samos » (vers le début du ). La demi-sphère d'usage est creusée dans un bloc parallélépipédique. Le gnomon peut être implanté verticalement ou horizontalement. Son extrémité, qui elle seule est fonctionnelle, est localisée au centre de la sphère. Les arcs diurnes correspondant aux saisons peuvent y être tracés ; ils sont généralement au nombre de trois : les deux arcs des solstices et l'arc des équinoxes, mais on trouve parfois des cadrans comportant les sept arcs indiquant l'entrée du Soleil dans les différents signes du zodiaque (voir en illustration le cadran de Neuss). Le réseau de lignes horaires, toujours de type temporaire, complète le tracé. Il n'existe aucune marque indiquant les différents signes zodiacaux ni la chiffraison des heures, sauf dans l'Antiquité tardiveVoir les vestiges d'un cadran conservé au Musée du Vatican : ..
C'est le cadran le plus simple à tracer si l'on admet que le Soleil se déplace sur une sphère, la sphère célesteIl est d'ailleurs possible que l'acquisition du concept de « sphère céleste » ait conditionné l'émergence de ce type de cadran.. Le tracé du cadran est alors une simple homothétie centrée sur l'extrémité du gnomon. Il correspond aux déplacements du Soleil tout au long de l'année et de la journée.
Ce type de cadran, probablement un des premiers - sinon le premier - à voir le jour a pu servir de « cadran-étalon » pour tracer des cadrans d'autres formes et étalonner des horloges hydrauliques. Malheureusement la documentation sur le sujet est inexistante.
Ce cadran originel présentait quelques inconvénients : sa forme en bol retenait l'eau et toutes sortes d'autres déchets nuisibles à sa lecture ; il était nécessaire de se pencher au-dessus du cadran pour pouvoir y lire l'heure. Il lui sera préféré d'autres types de cadrans plus adaptés au service à rendreD'après ..
Le cadran sphérique tronqué Toujours d'après Vitruve, ce cadran, l'hémicyclium, creusé dans un carré et construit suivant l'inclinaison du pôle, est, dit-on, de l'invention de Bérose le Chaldéen (fin du ). Ce cadran n'est que le cadran hémisphérique réduit à sa partie fonctionnelle : toute la portion de sphère inutile est supprimée ; ainsi il n'a plus la forme de réceptacle nuisible à sa fonction et la lecture de l'heure est facilitée. Le gnomon ne peut plus qu'être horizontal et dans le plan du méridien quand le cadran est en place. Son assise sur le sol est souvent l'objet de décorations, notamment avec des pattes de lion stylisées.
Les arcs diurnes sont variables en nombre comme pour les cadrans hémisphériques, quant aux lignes horaires, on peut signaler qu'à l'époque tardive, certains cadrans, tel celui d'Éphèse, se voyaient agrémentés d'une chiffraison horaire exprimée en lettres grecques.
Le nombre d'exemplaires retrouvés souligne la vulgarisation de cette famille de cadransD'après ..
Le cadran sphérique à œilleton Dans l'énumération des différents types de cadrans donnée par Vitruve se trouve larachne (l'araignée). Longtemps sujet d'hypothèses diverses, il semble, d'après des études récentes, que cette appellation corresponde au cadran à œilleton où le réseau de lignes tracées est complexe et d'une forme évoquant une toile d'araignée, d'après ..
Ce type de cadran est un scaphé atypique. Pour un usage correct, la demi-sphère est placée verticalement et inclinée vers le sud. Le gnomon est remplacé par un œilleton, situé au zénith, qui laisse passer les rayons du Soleil. La tache de lumière est projetée à l'intérieur de la partie concave qui se trouve dans l'ombre du fait de son inclinaison. La concavité reçoit le réseau des lignes de déclinaison pouvant varier, quand elles existent, de trois à sept comme pour les cadrans sphériques précédents ; un réseau d'heures temporaires complète le tracé. L'inclinaison du cadran correspond à peu près à la latitude du lieu d'implantation, de telle sorte qu'au jour du solstice d'été, à midi, la lecture de l'heure se fasse pratiquement vers le plan limite de l'hémisphère.
Un des plus beaux cadrans de ce type est le scaphé de Carthage conservé au Musée du Louvre à Paris. Il est daté du de notre ère. Une étude gnomonique complète - en ligne - est proposée par Denis Savoie. Cette étude comporte aussi la description et la traduction des inscriptions en grec accompagnant les sept lignes de déclinaison qui y sont tracées.
Le cadran globulaire C'est un cadran tracé sur une boule (solide) c'est-à-dire sur une sphère pleine comme le globe terrestre. Il ne comporte pas de gnomon. C'est l'ombre portée de la boule sur elle-même qui peut donner des informations sur les saisons et les heures au niveau du terminateur (limite entre ombre et partie éclairée), grand cercle de la sphère. Mais le passage de la lumière à l'ombre sur le terminateur n'est pas net, son appréhension est difficile.
Le tracé des réseaux des signes zodiacaux et horaires sont semble-t-il complexes ; il n'existe pas de documentation « grand-public » disponible en français. Le globe étant disposé comme la Terre, on pourrait lire l'entrée dans les signes zodiacaux à l'intersection du terminateur et du méridien à midi. Ainsi, aux équinoxes le terminateur passe par les pôles, aux solstices par les extrémités du cercle polaire ; on en déduit le lieu enveloppe de l'entrée dans les signes zodiacaux que l'on veut représenter : ce sont des cercles centrés sur le pôle de rayons adéquats. Le réseau des heures semble plus difficile à appréhender : les heures équinoxiales peuvent être lues sur l'équateur divisé en "fuseaux horaires", mais qu'en était-il des heures temporaires autres que celles lues sur l'équateur ? Sur la dernière figure ci-dessous, il a été représenté un essai de détermination de l'heure temporaire pour une date donnée.
Commentaires cadran boule de l'époque moderne : seul le terminateur visible ici est concerné. On peut constater que sa détermination est difficile à localiser. Néanmoins, on peut lire qu'il coupe le cercle de l'équateur un peu après la graduation de six heures, donc vers l'heure de midi au Soleil ; en effet, le terminateur est un grand cercle, à midi il passe au niveau des six heures du matin et de l'après-midi. sa représentation schématique : pour lire directement l'heure équinoxiale au terminateur, il suffit de graduer le cercle de l'équateur avec un décalage de six heures. autre exemple : vers la mi-février (voir la position du terminateur par rapport au cercle polaire), il est environ 14 h 30 équinoxiales sur l'équateur. Sur un canevas schématique simplifiéles lignes tracées d'heures temporaires sont en réalité des arcs de cercle. des heures temporaires, on peut trouver qu'il est environ 8,5 heures temporairesLe canevas d'heures temporaires n'est qu'un abaque intégré sur la sphère pour faciliter la correspondance heure équinoxiale - heure temporaire ; en aucun cas la lecture de l'heure temporaire ne peut se faire directement sur la grille..