L'orrery, un système solaire à manivelle

Avant l'orrery, un naufrage

L'idée de reproduire le ciel avec des roues dentées est très ancienne. En 1901, des pêcheurs d'éponges remontent d'une épave grecque, au large de l'île d'Anticythère, un bloc de bronze corrodé. Il faudra des décennies d'études, puis des radiographies, pour comprendre qu'il s'agit d'un calculateur astronomique à engrenages, vieux de plus de deux mille ans, capable de prédire des éclipses.

Mais les machines antiques plaçaient la Terre au centre de tout. Il faut attendre 1543 et Nicolas Copernic pour que le Soleil prenne la place centrale, puis Kepler et Newton pour que le mouvement des planètes soit vraiment compris. Une fois le modèle héliocentrique admis, une question s'impose aux horlogers : peut-on le faire tourner ?

Deux horlogers et un comte

Vers 1704, à Londres, George Graham et Thomas Tompion, les deux plus grands horlogers anglais de leur temps, construisent une petite machine où la Terre tourne autour du Soleil pendant que la Lune tourne autour de la Terre. Le fabricant d'instruments John Rowley en réalise ensuite une copie pour Charles Boyle, quatrième comte d'Orrery, un aristocrate passionné de sciences.

C'est le comte qui donne son nom à toute la famille : depuis, on appelle « orrery » ces machines qui font tourner le système solaire sur une table. Au XVIIIe siècle, elles deviennent la vedette des conférences publiques. Le peintre anglais Joseph Wright of Derby en fait, vers 1766, le sujet d'un tableau célèbre : un savant présente l'orrery à une assemblée fascinée, les visages éclairés par une lampe posée à la place du Soleil.

Un salon transformé en ciel

Le planétaire le plus spectaculaire de l'époque n'est pas sorti d'un atelier londonien, mais d'une maison des Pays-Bas. En 1774, un prédicateur annonce la fin du monde à l'occasion d'une conjonction de planètes. Pour rassurer son entourage, un cardeur de laine passionné d'astronomie, Eise Eisinga, entreprend de montrer comment les planètes se déplacent vraiment.

Pendant sept ans, il construit dans le plafond de son salon un planétaire entraîné par une horloge à pendule, où chaque planète avance à sa vraie vitesse. Achevé en 1781, il fonctionne encore aujourd'hui à Franeker : c'est le plus ancien planétaire en état de marche au monde.

Mettre le ciel en équations, puis en dents

Construire un orrery, c'est traduire des durées astronomiques en nombres de dents. La Terre fait le tour du Soleil en un peu plus de 365 jours. La Lune fait le tour de la Terre en 27,3 jours par rapport aux étoiles, et revient à la même phase tous les 29,5 jours. Mars boucle son orbite en 687 jours, presque deux années terrestres.

Chaque astre reçoit donc son propre train d'engrenages, entraîné depuis la manivelle. Le rapport entre Mars et la Terre, environ 1,88, doit être approché par des fractions de nombres entiers, car une roue ne peut pas porter 1,88 dent. Tout l'art du concepteur consiste à trouver des couples de roues assez simples pour être fabriqués, et assez justes pour que la machine ne dérive pas à vue d'œil.

Un détail trahit le savoir-faire : la Lune. Elle doit tourner autour de la Terre pendant que la Terre elle-même tourne autour du Soleil. Son mécanisme est donc porté par le bras de la Terre, comme les satellites d'un train planétaire, et il doit tenir compte du mouvement de ce bras pour que la durée du mois reste juste.

Le mensonge nécessaire : l'échelle

Aucun orrery n'est à l'échelle, et aucun ne peut l'être. Si la Terre mesurait un centimètre, le Soleil serait une boule d'environ un mètre dix, placée à plus de cent mètres. Mars tournerait à plus de cent cinquante mètres du Soleil. Impossible sur une table.

Les constructeurs font donc un choix assumé : ils respectent les durées, pas les distances ni les tailles. L'orrery n'est pas une photographie du système solaire, c'est une horloge. Il dit quand chaque astre sera où, pas à quelle distance il se trouve.

Pourquoi Mars recule

C'est là que l'orrery devient un outil de compréhension. Vue de la Terre, Mars semble parfois s'arrêter dans le ciel, repartir en arrière pendant plusieurs semaines, puis reprendre sa route. Ce mouvement rétrograde a intrigué les astronomes pendant des siècles, et obligé le modèle géocentrique à empiler les cercles.

Sur l'orrery, l'explication saute aux yeux. La Terre, plus proche du Soleil, tourne plus vite que Mars. Tous les vingt-six mois environ, elle la rattrape et la double par l'intérieur, comme un coureur dans le virage d'une piste. Pendant ce dépassement, vue depuis la Terre, Mars semble reculer sur le fond des étoiles.

Sur votre bureau

Notre Orrery Solaire réunit le Soleil, la Terre, la Lune et Mars sur un seul mécanisme : 230 pièces, 30 × 30 × 22 cm, un montage classé expert d'une dizaine d'heures. C'est l'une des pièces maîtresses du catalogue, et l'une des plus généreuses : chaque engrenage a une raison astronomique d'exister.

Prenez votre temps pour l'assembler, puis pour le faire tourner. Trois siècles après Graham et Tompion, le plaisir est intact : voir le ciel obéir à une manivelle.