WO2020152015A1 - Montre avec dispositif d'affichage des croisements de trajectoires d'astres propices à l'apparition d'éclipses - Google Patents

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WO2020152015A1
WO2020152015A1 PCT/EP2020/050974 EP2020050974W WO2020152015A1 WO 2020152015 A1 WO2020152015 A1 WO 2020152015A1 EP 2020050974 W EP2020050974 W EP 2020050974W WO 2020152015 A1 WO2020152015 A1 WO 2020152015A1
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WO
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display
moon
display means
sun
axis
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/050974
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English (en)
Inventor
Robert Haldi
Edouard Menoud
François Klaye
Original Assignee
Haldi & Menoud
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    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B19/00—Indicating the time by visual means
    • G04B19/26—Clocks or watches with indicators for tides, for the phases of the moon, or the like
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B19/00—Indicating the time by visual means
    • G04B19/26—Clocks or watches with indicators for tides, for the phases of the moon, or the like
    • G04B19/268—Clocks or watches with indicators for tides, for the phases of the moon, or the like with indicators for the phases of the moon

Definitions

  • the invention belongs to the field of watches and other timepieces. More particularly, the invention relates to a watch or a mechanical or electromechanical timepiece displaying, in a context of coplanar representation and in geocentric vision, the positions of the sun, the moon and a simulation of their trajectories in order to determine the positions. moments conducive to eclipses.
  • the document AT 1,133,299 discloses a celestial motion calculator comprising a first disk rotating at a rate of one revolution per year and comprising, in the form of a circle, the sun which is located at a determined distance from the center of the watch, a second disk rotating at a rate one revolution per lunar month and comprising, in the form of a circle the moon, placed at another distance from the center of the watch in relation to the sun and a third disc rotating at the rate of one revolution per saros of a little more than eighteen years old and with openings corresponding to the position of the solar nodes, the chance of seeing an eclipse appearing being linked to the exact or close superposition of the axes of the three elements that are the solar, lunar and that of the nodes, the circles cannot overlap because they are placed on different radii.
  • One of the aims of the invention is to modify known display devices, to increase the visualization of eclipses, between onset and disappearance.
  • the invention relates to a timepiece, mechanical or electromechanical, setting in motion stars or geometric places in space, comprising a case, a time counting mechanism, a display background graduated as well as three display means moved relatively to each other around an axis of rotation of the housing by the time counting mechanism and corresponding, seen from the earth, to the rotation of the moon, the sun and the nodes lunar, characterized in that the three display means comprise the first, a display surface corresponding to one of the two stars, moon or sun, the second, a first display surface corresponding to the star complementary to the display surface of the first display means, sun or moon, and the third, two display surfaces corresponding to the lunar nodes, the display surfaces of the first, second and third display means being arranged relative to the axis of rotation to allow an intersection of said display surfaces corresponding to times conducive to the appearance and disappearance of an eclipse.
  • the display surfaces of the first, second and third display means are delimited such that their intersection presents an area representative of a state of an eclipse, partial or total, between its appearance and its disappearance.
  • the second display means includes a second display surface diametrically opposed to the first display surface.
  • the first display means comprises a fourth display surface corresponding to the moon and the third display means comprises a fifth display surface corresponding to a lunar orbit, the fourth and the fifth display surface being disposed relative to the axis of rotation to allow an intersection of said display surfaces corresponding to a lunar orbit above or below the ecliptic.
  • the display surfaces are delimited by circles, preferably of the same diameter.
  • the display surfaces of the first, second or third display means include a marker or color filter to represent the sun or the moon.
  • the display surfaces of the first, second or third display means are delimited by windows formed in a first, a second or a third disc, respectively, or by contours formed along a first, a second and a third needle, the discs or needles being coaxial.
  • the timepiece is such that it comprises a horizon display disc, adjustable in a fixed position relative to the case or moved by the time counting mechanism relative to the first, second and third means of 'display.
  • a lever is used to orient the rotation of the first, second or third display means clockwise or counterclockwise.
  • a rear face can be used for the display of the stars while the time display is on the front face or for the display of the stars corresponding to one hemisphere while the display of the stars of the other hemisphere is in front face.
  • the invention presented in this document is a simulator produced by means of a mechanical or electromechanical timepiece, comprising at least one case, a time counting mechanism, as well as a display device on a twenty-four hour scale comprising a foreground parallel to the display itself comprising a marker in the form of a rotating window corresponding to the view and the position of one of the two stars, moon or sun, seen from Earth, characterized in that a second plane partially opaque and masking the moon, rotating and concentric in the foreground, this second plane comprises a marker in the form of a window corresponding to the position of the star complementary to the star of the first plane (sun or moon), seen from the earth as well as a third plane, rotating and concentric parallel to the first two planes, which follows the evolution of the lunar orbit with respect to the sun, taking into account its precession of a little over eighteen years old and comprising two windows corresponding to the nodes characterizing the intersection of the lunar trajectory with the plane of the ecliptic, these two nodes allowing to
  • the windows are made by means of openings made in translucent discs or closed windows carried by needles or semaphores and a virtual sun, placed on the same axis as the sun but opposite to the center of rotation participating in the visualization of moon eclipses while solar eclipses are visible when the moon is placed over the sun which corresponds to the physical position of the moon located between the sun and the earth.
  • the device can be completed by at least one additional moon and the introduction of at least one window on the mask making it possible to materialize the high trajectory of the moon which is above the ecliptic or the low trajectory of the moon which is above the ecliptic. is below the ecliptic.
  • the horizon can be simulated by a motionless translucent disc serving as a reference for the other three movements.
  • it is one of the other three variables of the moon, the sun, and the lunar orbital mask that can be made fixed and used as a reference.
  • the documents below present the object of the invention developed for an observation of the stars from the northern hemisphere with stars which rise in the east (on the left on the display) then set in the west ( right on the display).
  • the use of the object in the southern hemisphere implies that the rotation of the stars is reversed with the survey in the east (to the right of the display) and the lying down on the other side.
  • This aspect can be achieved by means of a lever positioned on the northern or southern hemisphere, see the realization of two solutions of a reversible object with one configuration on the front face of and the other on the back face.
  • FIG. 1 presents the basics of celestial mechanics.
  • FIG. 2 shows the effect of the moon's precession.
  • FIG. 3 presents three discs making it possible to simulate the trajectories of the stars.
  • FIG. 5 also has elongated elliptical orbits.
  • FIG. 8 shows all the components fitted to a watch.
  • FIG. 9 shows a watch with horizon marking.
  • FIG. 11 presents a solution for displaying the stars using hands.
  • FIG. 12 presents an assembly with discs and gears.
  • Fig. 1 presents the bases of the celestial mechanics of the three stars sun (11), earth (12) and moon (13).
  • the earth orbits the sun (14) in a counterclockwise direction (20).
  • the trajectory of this orbit (14) is called an ecliptic, it is an ellipse, very close to a circle, which is traveled in one year.
  • the moon orbits the earth on an elliptical path in a plane inclined at ⁇ 5 ° (15).
  • the lunar orbit crosses the plane of the ecliptic (14) at two points called lunar nodes (16) and it is when the axis of the lunar nodes merges with the axis of the sun that the 3 stars are aligned on an axis which is favorable to the appearance of an eclipse, in particular when the alignment is almost perfect.
  • a lunar eclipse when the moon is located behind the earth seen from the sun, it is a full moon with visibility of the shadow of the earth which hides part or all of the surface of the moon and we will speak solar eclipse when the moon is located between the sun and the earth it is the black moon or new moon that masks part or all of the sun's surface.
  • Fig. 2 shows the precession of the moon's trajectory, whose cycle is about one turn or 360 ° in just over eighteen years, which gives an angle of 19.35 ° per year. If we take the position of the nodes on the plane a) as a reference for the start of the cycle, we note that after three months, the precession angle (18) has gone from 0 ° to ⁇ 5 ° visible on the plane b) then at ⁇ 10 ° on plane c) to be at ⁇ 14.5 ° on plane d).
  • Fig. 3 presents a display background (9) with a fixed twenty-four hour scale (10) and three rotating discs (23, 27, 21) making it possible to simulate the trajectories of the so-called ecliptic sun (22), the position of which indicates the hour on the twenty-four hour dial, of the moon (25) reported on the same plane as the path of the sun when in reality, it orbits in a plane inclined about 5 ° with respect to the plane of the path of the ecliptic as well as a mask (27) to reveal the moments favorable to the appearance of an eclipse.
  • ecliptic sun 22
  • the position of which indicates the hour on the twenty-four hour dial, of the moon reported on the same plane as the path of the sun when in reality, it orbits in a plane inclined about 5 ° with respect to the plane of the path of the ecliptic as well as a mask (27) to reveal the moments favorable to the appearance of an eclipse.
  • the speed of rotation of the solar disk (21) is one revolution per day.
  • the speed of rotation of the lunar disk (23) is 0.966136874 revolutions / day this last figure highlights the daily delay that the moon (25) takes in relation to the sun (22).
  • These rotational speeds are obtained by sets of gears starting from the rotational speed of the solar disk.
  • the speed of rotation of the so-called mask disc (27) is 1.002885198 revolutions / day which corresponds to the period of precession of the nodes (16) and which means that it performs one revolution more than the sun during the precession cycle of over eighteen years.
  • This speed of rotation is also obtained by a set of gears starting from the speed of rotation of the solar disk.
  • the disc (23) carrying the moon (25) is light in color while the moon is pastel in color.
  • the moon (25) is tripled (24, 26) this making it possible to visualize it outside the times favorable to eclipses.
  • the so-called mask disk (27) is opaque and has four transparent windows (28, 29, 30, 31), the two windows (30, 31) reveal the moments favorable to the appearance of eclipses while the interior window ( 29) allows you to view the moon (26) when it is in low orbit, that is to say that its orbit is below the ecliptic and the outer window (28) allows you to view the moon (24) when 'it is in high orbit, that is to say that its orbit is above the ecliptic.
  • the disc carrying the sun (21) is transparent with an opaque band making it possible to mask the moon (25) and comprising a first window (22) consisting of a warm color filter representing the sun and participating in the visualization of solar eclipses as well as a second transparent window (32) placed opposite to the center of rotation and participating in the visualization of lunar eclipses.
  • the device reveals a solar eclipse when the moon (25) passes under one of the windows of the mask and that it is visible through the warm color filter (22) which corresponds to an alignment on an axis of the three stars , alignment conducive to the appearance of an eclipse.
  • the eclipse is total when the three circles (25, 30 or 31, 22) are in perfect phase, it is partial when they are not in phase.
  • the duration of the phenomenon, which begins with the appearance of enlarging segments then passes through entire circles to end with lens-shaped segments diminishing then disappearing (Fig. 10).
  • the device reveals a lunar eclipse when the moon (25) passes under one of the mask windows and is visible through the window (32) of the solar mask opposite the warm color filter (22).
  • Figs. 4, 5, 6, 7 are intended to position the two windows in the form of circular holes (30, 31) making it possible to mark the presence of eclipses.
  • Figs. 4 and 5 present, for the purposes of understanding, elongated elliptical orbits with the astral focus (35) and the other focus (36) marked with a cross and placed on the side of the high culmination.
  • the center of the ellipse (37) is located halfway between the two foci.
  • Fig. 5 shows the outer circle (38) tangent to the ellipse, the inner circle (39) and the median circle (40).
  • Figs. 6 and 7 have an orbit similar to that of the moon around the earth. It is close to a circle with the minimum earth-moon distance of 356,700 km and maximum of 406,300 km for an average eccentricity of 5.5%.
  • a circle is drawn in dotted lines, it is the middle circle (40) having its center (43) represented by the small circle.
  • Fig. 8 shows all of the components mounted on a watch that displays 10:10 am (AM).
  • the components are the sun (22), whose position indicates the time on the twenty-four hour dial, the moon (24) which is about four hours ahead of the sun, the eclipse windows (30, 31), as well as the windows (28, 29) making it possible to visualize the high (28) and low (29) trajectories of the moon and the window (32) of the solar mask (21) window which is opposite the sun and which allows to visualize lunar eclipses.
  • Fig. 9 shows a variant of a watch equipped with an additional mask (52) stationary representing the horizon.
  • This mask can be more or less opaque depending on whether or not one wishes to visualize the invisible stars because they are located below the horizon.
  • the watch also features a decentralized 12 o'clock display (53) as well as an adjustable bezel to adapt to time zones (54).
  • the watch displays 2:14 p.m. with the sun set at 2:14 p.m. She is in a situation of total eclipse (65).
  • Fig. 10 presents various eclipses given by the geometric intersection of the stars and nodes with the sun (61) represented by a horizontal hatching instead of the translucent warm-colored filter, the moon (62) by a vertical hatching and the node window being in the axis of the sun or the moon.
  • the crosshatch is to be seen as the appearance of the moon behind the sun itself translucent.
  • the duration of the phenomenon which begins with an appearance of growing segments (63, 64) then passes through a whole circle (65) for a total eclipse to end with decreasing segments (66, 67) then disappearing is about two days, i.e. one day before the appearance of the whole circle then one day after.
  • a partial eclipse (68) will remain limited to segments of a circle.
  • the orientation of the eclipse depends on its time of appearance, the segments are radiating like a needle, they are vertical (68) if it is noon (axis ii) or oblique at 45 ° (axis ii) if it is is 3:00 p.m. (69).
  • Fig. 11 presents a display solution by means of needles instead of the disks described in the previous figures with the circle corresponding to the moon (70) and its symbol (71), the circle corresponding to the sun (72) and participating in the visualization of solar eclipses, the circle corresponding to the virtual sun (73) and participating in the visualization of moon eclipses as well as the symbol of the sun (74), the two circles relating to the lunar nodes (75, 76).
  • This display can be supplemented by a display of the time at 12 o'clock (77), a display of auxiliary information such as the seconds (78) or the phases of the moon (79).
  • Each of the three markers can be chosen as a fixed point which gives three other presentations of the phenomena.
  • the three discs or markers can be superimposed in a different order by adjusting the transparent areas.

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Abstract

Pièce d'horlogerie, mécanique ou électromécanique, mettant en mouvement des astres ou des lieux géométriques de l'espace (16), comprenant un boîtier, un mécanisme de comptage du temps, un fond d'affichage (9) gradué (10) ainsi que trois moyens d'affichage (25, 30, 31, 22, 32, 70, 72, 73, 75, 76) déplacés relativement les uns aux autres autour d'un axe de rotation du boîtier par le mécanisme de comptage du temps et correspondant, vus de la terre, à la rotation de la lune, du soleil et des nœuds lunaires. Selon l'invention, les trois moyens d'affichage comprennent le premier, une surface d'affichage (25, 70) correspondant à l'un des deux astres, lune ou soleil, le deuxième, une première surface d'affichage (22, 72) correspondant à l'astre complémentaire de la surface d'affichage (25, 70) du premier moyen d'affichage, soleil ou lune, et le troisième, deux surfaces d'affichage (30, 31, 75, 76) correspondant aux nœuds lunaires, les surfaces d'affichage du premier, du deuxième et du troisième moyen d'affichage étant disposées par rapport à l'axe de rotation pour permettre une intersection desdites surfaces d'affichage correspondant à des moments propices à l'apparition et à la disparition d'une éclipse.

Description

Montre avec dispositif d’affichage des croisements de trajectoires d’astres propices à l’apparition d’éclipses
L’invention appartient au domaine des montres et autres pièces d’horlogerie. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à une montre ou une pièce d’horlogerie mécanique ou électromécanique affichant, dans un contexte de représentation coplanaire et en vision géocentrique, les positions du soleil, de la lune et une simulation leurs trajectoires afin de déterminer les moments propices aux éclipses.
A ce jour, certaines horloges astronomiques indiquent la position des nœuds lunaires sur l'écliptique à l'aide d'une aiguille particulière en forme de dragon, appelée « aiguille draconitique » ou « aiguille du dragon », une telle aiguille indique les chances qu'une éclipse survienne quelque part dans le monde lorsqu’elle se retrouve en phase ou proche de l’axe d’une aiguille d’affichage de la position du soleil qui effectue un tour par jour et de l’axe d’une autre aiguille indiquant la position de la lune qui effectue un peu moins d’un tour par jour. Une version « montre » de ces horloges est divulguée dans le document US 4 711 583 .
Le document AU 1 133 299 divulgue un calculateur de mouvements célestes comportant un premier disque tournant à raison d’un tour par an et comportant, sous forme d’un cercle, le soleil qui est situé à une distance déterminée du centre de la montre, un deuxième disque tournant à raison d’un tour par mois lunaire et comportant, sous forme d’un cercle la lune, placée à une autre distance du centre de la montre par rapport au soleil et un troisième disque tournant à raison d’un tour par saros d’un peu plus de dix-huit ans et comportant des ouvertures correspondant à la position des nœuds solaires, la chance de voir apparaître une éclipse étant liée à l’exacte ou proche superposition des axes des trois éléments que sont l’axe solaire, lunaire et celui des nœuds, les cercles ne pouvant pas se superposer du fait qu’ils sont placés sur des rayons différents.
L’un des buts de l’invention est de modifier les dispositifs d’affichage connus, pour augmenter la visualisation des éclipses, entre l’apparition et la disparition.
A cet effet, l’invention a pour objet une pièce d’horlogerie, mécanique ou électromécanique, mettant en mouvement des astres ou des lieux géométriques de l’espace, comprenant un boîtier, un mécanisme de comptage du temps, un fond d’affichage gradué ainsi que trois moyens d’affichage déplacés relativement les uns aux autres autour d’un axe de rotation du boîtier par le mécanisme de comptage du temps et correspondant, vus de la terre, à la rotation de la lune, du soleil et des nœuds lunaires, caractérisée en ce que les trois moyens d’affichage comprennent le premier, une surface d’affichage correspondant à l’un des deux astres, lune ou soleil, le deuxième, une première surface d’affichage correspondant l’astre complémentaire de la surface d’affichage du premier moyen d’affichage, soleil ou lune, et le troisième, deux surfaces d’affichage correspondant aux nœuds lunaires, les surfaces d’affichage du premier, du deuxième et du troisième moyen d’affichage étant disposées par rapport à l’axe de rotation pour permettre une intersection desdites surfaces d’affichage correspondant à des moments propices à l’apparition et à la disparition d’une éclipse.
Les surfaces d’affichage du premier, du deuxième et du troisième moyen d’affichage sont délimitées de façon telle que leur intersection présente une aire représentative d’un état d’une éclipse, partielle ou totale, entre son apparition et sa disparition.
Le deuxième moyen d’affichage comprend une deuxième surface d’affichage diamétralement opposée à la première surface d’affichage.
Le premier moyen d’affichage comprend une quatrième surface d’affichage correspondant à la lune et le troisième moyen d’affichage comprend une cinquième surface d’affichage correspondant à une orbite lunaire, la quatrième et la cinquième surface d’affichage étant disposées par rapport à l’axe de rotation pour permettre une intersection desdites surfaces d’affichage correspondant à une orbite lunaire en-dessus ou en-dessous de l’écliptique.
Les surfaces d’affichage sont délimitées par des cercles, de préférence de même diamètre. Les surfaces d’affichage du premier, du deuxième ou du troisième moyen d’affichage comprennent un marqueur ou un filtre de couleur pour représenter le soleil ou la lune.
Les surfaces d’affichage du premier, du deuxième ou du troisième moyen d’affichage sont délimitées par des fenêtres pratiquées dans respectivement un premier, un deuxième ou un troisième disque ou par des contours formés le long d’une première, d’une deuxième et d’une troisième aiguille, les disques ou les aiguilles étant coaxiaux.
La pièce d’horlogerie est telle qu’elle comprend un disque d’affichage de l’horizon, réglable dans une position fixe par rapport au boîtier ou déplacé par le mécanisme de comptage du temps relativement au premier, au deuxième et au troisième moyen d’affichage.
L’usage d’un cercle en lieu et place d’une ellipse implique une correction de la position de l’axe des surfaces d’affichage représentant les nœuds lunaires, d’un déplacement correspondant à une fraction de l’excentricité de l’orbite lunaire autour de la terre, le déplacement de l’axe étant opéré de l’axe de rotation vers le foyer astral.
Un levier permet d’orienter la rotation du premier, deuxième ou du troisième moyen d’affichage dans les sens horaire ou antihoraire.
Une face arrière peut être utilisée pour l’affichage des astres alors que l’affichage de l’heure est en face avant ou pour l’affichage des astres correspondant à un hémisphère alors que l’affichage des astres de l’autre hémisphère est en face avant.
Autrement dit, l’invention présentée dans ce document est un simulateur réalisé au moyen d’une pièce d’horlogerie mécanique ou électromécanique, comprenant au moins un boîtier, un mécanisme de comptage du temps, ainsi qu’un dispositif d’affichage sur une échelle de vingt-quatre heures comportant un premier plan parallèle à l’affichage lui-même comportant un marqueur en la forme d’une fenêtre tournante correspondant à la vue et à la position d’un des deux astres, lune ou soleil, vue de la terre, caractérisé en ce qu’un deuxième plan partiellement opaque et masquant la lune, tournant et concentrique au premier plan, ce deuxième plan comporte un marqueur en la forme d’une fenêtre correspondant à la position de l’astre complémentaire à l’astre du premier plan (soleil ou lune), vue de la terre ainsi qu’un troisième plan, tournant et concentrique parallèle aux deux premiers plans, qui suit l’évolution de l’orbite lunaire par rapport au soleil en tenant compte de sa précession d’un peu plus de dix-huit ans et comportant deux fenêtres correspondant aux nœuds caractérisant l’intersection de la trajectoire lunaire avec le plan de l’écliptique, ces deux nœuds permettant de révéler, lors de l’alignement avec les deux autres marqueurs du soleil et de la lune, les moments propices à l’apparition d’une éclipse.
Les fenêtres sont réalisées au moyen d’ouvertures pratiquées dans des disques translucides ou des fenêtres fermées portées par des aiguilles ou des sémaphores et qu’un soleil virtuel, placé sur le même axe que le soleil mais à l’opposé par rapport au centre de rotation participant à la visualisation des éclipses de lune alors que les éclipses de soleil sont visibles lorsque la lune est placée sur le soleil ce qui correspond à la position physique de la lune située entre le soleil et la terre.
Afin de corriger l’usage d’un cercle en lieu et place d’une ellipse correspondant à la trajectoire de la lune autour de la terre, il est pratiqué un déplacement de l’axe des nœuds d’une grandeur correspondant à une fraction de l’excentricité de l’orbite de la lune autour de la terre, le déplacement étant opéré depuis le centre du cercle vers le foyer astral.
Un des modes de réalisation des marqueurs du soleil et de la lune, tout comme des deux fenêtres qui matérialisent les nœuds est l’usage des cercles qui peuvent être de même diamètre.
Le dispositif peut être complété par au moins une lune supplémentaire et l’introduction d’au moins une fenêtre sur le masque permettant de matérialiser la trajectoire haute de la lune qui est au-dessus de l’écliptique ou la trajectoire basse de la lune qui est au-dessous de l’écliptique.
Par ailleurs, l’horizon peut être simulé par un disque translucide immobile servant de référence aux trois autres mouvements. De même, c’est l’une des trois autres variables que sont la lune, le soleil, et le masque orbital lunaire qui peut être rendu fixe et servir de référence.
Les documents ci-dessous présentent l’objet de l’invention élaboré pour une observation des astres depuis l’hémisphère nord avec des astres qui se lèvent à l’est (à gauche sur l’affichage) puis se couchent à l’ouest (à droite sur l’affichage). L’usage de l’objet dans l’hémisphère sud implique que la rotation des astres soit inversée avec le levé à l’est (à droite de l’affichage) et le couché de l’autre côté. Cet aspect peut être réalisé au moyen d’un levier positionné sur hémisphère nord ou sud voir la réalisation de deux solutions d’un objet réversible avec une configuration sur la face avant de et l’autre sur la face arrière.
Les figures ci-dessous représentent, à titre non limitatif, un exemple de réalisation :
- [Fig. 1] présente les bases de la mécanique céleste.
- [Fig. 2] présente l’effet de la précession de la lune.
- [Fig. 3] présente trois disques permettant de simuler les trajectoires des astres.
- [Fig. 4] présente des orbites elliptiques allongées.
- [Fig. 5] présente aussi des orbites elliptiques allongées.
- [Fig. 6] présente des orbites quasi circulaires.
- [Fig. 7] présente aussi des orbites quasi circulaires.
- [Fig. 8] présente l’ensemble des composants monté sur une montre.
- [Fig. 9] présente une montre avec marquage de l’horizon.
- [Fig. 10] présente diverses éclipses.
- [Fig. 11] présente une solution d’affichage des astres au moyen d’aiguilles.
- [Fig. 12] présente un ensemble avec disques et engrenages.
La fig. 1 présente les bases de la mécanique céleste des trois astres soleil (11), terre (12) et lune (13). La terre orbite autour du soleil (14) dans le sens antihoraire (20). La trajectoire de cette orbite (14) est appelée écliptique, il s’agit d’une ellipse, très proche d’un cercle, qui est parcourue en un an. De même, la lune orbite autour de la terre sur une trajectoire elliptique dans un plan incliné de ~5° (15). Ainsi, l’orbite lunaire traverse le plan de l’écliptique (14) en deux points appelés nœuds lunaires (16) et c’est lorsque l’axe des nœuds lunaires se confond avec l’axe du soleil que les 3 astres sont alignés sur un axe ce qui est propice à l’apparition d’une éclipse, en particulier lorsque l’alignement est quasi parfait. On parlera d’éclipse lunaire lorsque la lune est située derrière la terre vue du soleil, il s’agit d’une pleine lune avec visibilité de l’ombre de la terre qui masque une partie ou toute la surface de la lune et on parlera d’éclipse solaire lorsque la lune est située entre le soleil et la terre il s’agit de la lune noire ou nouvelle lune qui masque une partie ou toute la surface du soleil.
La fig. 2 met en évidence la précession de la trajectoire de la lune dont le cycle est d’environ un tour ou 360° en un peu plus de dix-huit ans ce qui donne un angle de 19.35° par année. Si l’on prend la position des nœuds sur le plan a) comme référence de début de cycle, on constate qu’après trois mois, l’angle de précession (18) est passé de 0° à ~5° visible sur le plan b) puis à ~10° sur le plan c) pour être à ~14.5° sur le plan d).
Les critères importants pour réaliser un simulateur mécanique des trajectoires sont :
  • - la durée d’une journée soit la durée d’une rotation de la terre sur elle-même vue du soleil est de vingt-quatre heures soit un jour
  • - la durée de deux passages successifs identiques de la terre par rapport au soleil vue de l’observateur terrestre (intervalle moyen entre deux solstices) est de 365.242436 jours de vingt-quatre heures en moyenne.
  • - la durée de deux passages de la lune qui séparent deux phases identiques de la lune est de 29,530646 jours de vingt-quatre heures en moyenne.
  • - la période de précession des nœuds que les anciens nommaient « Saros » est de 6585,33405 jours de vingt-quatre heures en moyenne soit un peu plus de dix-huit ans.
Les influences négligées et approximations :
  • - représentation coplanaire en vision géocentrique des mouvements des trois astres que sont le soleil, la lune et la terre.
  • - l’écliptiques est admise circulaire
  • - l’orbite lunaire est simulée par des arcs de cercle concentriques.
  • - les vitesses orbitales sont prises en moyenne
  • - les variations de dimensions apparentes et relatives des astres sont adaptées au design
Ci-dessous est décrit un mode ou un exemple de réalisation de l’invention.
La fig. 3 présente un fond d’affichage (9) avec une échelle fixe (10) de vingt-quatre heures et trois disques tournants (23, 27, 21) permettant de simuler les trajectoires du soleil (22) dite écliptique, dont la position indique l’heure sur le cadran de vingt-quatre heures, de la lune (25) rapportée sur le même plan que la trajectoire du soleil alors qu’en réalité, elle orbite dans un plan incliné d’environ 5° par rapport au plan de la trajectoire de l’écliptique ainsi que d’un masque (27) permettant de révéler les moments propices à l’apparition d’une éclipse.
La vitesse de rotation du disque solaire (21) est de un tour pas jour. La vitesse de rotation du disque lunaire (23) est de 0,966136874 tour/jour ce dernier chiffre met en évidence le retard journalier que prend la lune (25) par rapport au soleil (22). Ces vitesses de rotation sont obtenues par des jeux d’engrenages partant de la vitesse de rotation du disque solaire.
La vitesse de rotation du disque dit masque (27) est de 1.002885198 tour / jour ce qui correspond à la période de précession des nœuds (16) et qui signifie qu’il effectue un tour de plus que le soleil durant le cycle de précession de plus de dix-huit ans. Cette vitesse de rotation est aussi obtenue par un jeu d’engrenages partant de la vitesse de rotation du disque solaire.
Sur le plan graphique, le disque (23) porteur de la lune (25) est de couleur claire alors que la lune est de couleur pastel. On note que la lune (25) est triplée (24, 26) ceci permettant de la visualiser en dehors des moments propices aux éclipses. Le disque dit masque (27) est opaque et comporte quatre fenêtres transparentes (28, 29, 30, 31), les deux fenêtres (30, 31) permettent de révéler les moments propices à l’apparition des éclipses alors que la fenêtre intérieure (29) permet de visualiser la lune (26) lorsqu’elle est en orbite basse c’est-à-dire que son orbite est en dessous de l’écliptique et la fenêtre extérieure (28) permet de visualiser la lune (24) lorsqu’elle est en orbite haute c’est-à-dire que son orbite est en dessus de l’écliptique. Le disque porteur du soleil (21) est transparent avec une bande opaque permettant de masquer la lune (25) et comportant une première fenêtre (22) constitué d’un filtre de couleur chaude représentant le soleil et participant à la visualisation des éclipses de soleil ainsi qu’une deuxième fenêtre (32) transparente placée à l’opposé par rapport au centre de rotation et participant à la visualisation des éclipses de lune.
Le dispositif révèle une éclipse de soleil lorsque la lune (25) passe sous l’une des fenêtres du masque et qu’elle est visible au travers du filtre de couleur chaude (22) ce qui correspond à un alignement sur un axe des trois astres, alignement propice à l’apparition d’une éclipse. L’éclipse est totale lorsque les trois cercles (25, 30 ou 31, 22) sont en phase parfaite, elle est partielle lorsqu’ils ne sont pas en phase. La durée du phénomène qui commence avec une apparition de segments grossissant puis passe par des cercles entiers pour terminer par des segments en forme de lentille diminuant puis disparaissant (Fig. 10). Le dispositif révèle une éclipse de lune lorsque la lune (25) passe sous l’une des fenêtres du masque et qu’elle est visible au travers de la fenêtre (32) du masque solaire opposé au filtre de couleur chaude (22).
Les fig. 4, 5, 6, 7 ont pour but de positionner les deux fenêtres en forme de trous circulaires (30, 31) permettant de marquer la présence des éclipses.
Les fig. 4 et 5 présentent, pour les besoins de la compréhension, des orbites elliptiques allongées avec le foyer astral (35) et l’autre foyer (36) marqué d’une croix et placé du côté de la culmination haute. Le centre de l’ellipse (37) est situé à mi-distance entre les deux foyers. La fig. 5 présente le cercle extérieur (38) tangent à l’ellipse, le cercle intérieur (39) ainsi que le cercle médian (40). Ainsi on peut constater que si le simulateur était construit sur la base d’une ellipse, les deux trous seraient situés sur un axe passant par le centre de l’astre. Si par contre, on cherche à simplifier le simulateur en le construisant sur la base d’un cercle médian (40), dont le centre est l’astre, alors l’axe des deux trous se trouverait fort éloigné de l’astre ce qui ne semble pas très heureux.
Les fig. 6 et 7 présentent une orbite similaire à celle de la lune autour de la terre. Elle est proche d’un cercle avec la distance terre-lune minimum de 356’700 km et maximum de 406’300 km ceci pour une excentricité moyenne de 5,5%. Le dessin des fig. 6 et 7, bien que peu précis, respecte les proportions avec le centre de l’astre (41) dessiné en pointillé et visible à l’extrémité de la flèche, le deuxième foyer (42) représenté par une croix et le centre de l’ellipse (43) représenté par le petit cercle (44). Sur la fig. 7, un cercle est dessiné en pointillé, il s’agit du cercle médian (40) ayant son centre (43) représenté par le petit cercle. Ainsi, on constate que si l’on simule la trajectoire de la lune par un cercle tournant autour de la terre plutôt qu’une ellipse, la rigueur exige que l’axe des trous soit légèrement décalé, plus précisément d’une valeur de l’ordre d’une fraction de l’excentricité (45).
La fig. 8 présente l’ensemble des composants monté sur une montre qui affiche 10h10 (AM). Les composants sont le soleil (22), dont la position indique l’heure sur le cadran de vingt-quatre heures, la lune (24) qui a environ quatre heures d’avance sur le soleil, les fenêtres d’éclipses (30, 31), ainsi que les fenêtres (28, 29) permettant de visualiser les trajectoires hautes (28) et basses (29) de la lune et la fenêtre (32) du masque solaire (21) fenêtre qui est opposée au soleil et qui permet de visualiser les éclipses de lune.
La Fig. 9 présente une variante de montre équipée d’un masque supplémentaire (52) immobile représentant l’horizon. Ce masque peut être plus ou moins opaque selon que l’on désire visualiser ou non les astres invisibles car situés sous l’horizon. La montre comporte aussi un affichage sur 12h décentralisé (53) ainsi qu’une lunette ajustable pour s’adapter aux fuseaux horaires (54). La montre affiche 14h14 avec le soleil placé sur 14h14. Elle est dans une situation d’éclipse totale (65).
La fig. 10 présente diverses éclipses données par l’intersection géométrique des astres et nœuds avec le soleil (61) représenté par une hachure horizontale en lieu et place du filtre translucide de couleur chaude, la lune (62) par une hachure verticale et la fenêtre des nœuds étant dans l’axe du soleil ou de la lune. La hachure quadrillée est à voir comme l’apparition de la lune derrière le soleil lui-même translucide. La durée du phénomène qui commence avec une apparition de segments grossissant (63, 64) puis passe par un cercle entier (65) pour une éclipse totale pour terminer par des segments diminuant (66, 67) puis disparaissant est d’environ deux jours soit un jour avant l’apparition du cercle entier puis un jour après. Une éclipse partielle (68) restera limitée à des segments de cercle. L’orientation de l’éclipse dépend de son heure d’apparition, les segments sont rayonnants comme une aiguille, ils sont verticaux (68) si c’est midi (axe i-i) ou oblique à 45° (axe i-i) si c’est 15h00 (69).
La fig. 11 présente une solution d’affichage au moyen d’aiguilles en lieu et place des disques décrits dans les figures précédentes avec le cercle correspondant à la lune (70) et son symbole (71), le cercle correspondant au soleil (72) et participant à la visualisation des éclipses de soleil, le cercle correspondant au soleil virtuel (73) et participant à la visualisation des éclipses de lune ainsi que le symbole du soleil (74), les deux cercles relatifs aux nœuds lunaires (75, 76). Cet affichage peut être complété par un affichage de l’heure sur 12h (77), un affichage d’informations auxiliaires comme les secondes (78) ou les phases de la lune (79).
La fig. 12 présente une vue en coupe d’un ensemble correspondant à la fig. 8 avec le mouvement horloger (81), le fond d’écran (87), l’axe qui entraine l’aiguille des minutes (88) à raison d’un tour par heure et au moyen de l’axe central (82) puis, au travers d’un axe extérieur à l’axe des minutes, l’axe des heures (83) entraine l’aiguille des heures (89). Le disque porteur du soleil (90) est entrainé à partir de l’axe des heures (83) au travers d’un jeu d’engrenage 12/24 puis 18/18 ce qui donne une vitesse de rotation de l’axe (84) d’un tour en vingt-quatre heures. C’est ce même axe (84) qui entraine les deux réducteurs destinés à l’entrainement des disques porteurs de la lune (92) et des nœuds (91). Les vitesses de rotation idéale des disques porteur de la lune (86) et des nœuds (85) devraient être de 0,966136874 tour / jour respectivement 1.002885198 tour / jour. Elles sont obtenues à partir des deux jeux d’engrenages suivants :
  • - Lune/Moon = 1t/j * 60/60 * 88/81 * 86/79 * 58/71 = 0.96613687 t/j
  • - Nœud/Node =1t/j * 60/60 * 139/137 * 124/107 * 87/102 = 1.0028852 t/j
La description précédente fait intervenir trois variables tournantes, sur fond d’horizon fixe, variables qui peuvent être des disques ou parfois des marqueurs et qui sont :
  • - la lune
  • - le soleil
  • - le masque orbital lunaire
dont les vitesses angulaires relatives sont adaptées à un horizon fixe. Chacun des trois marqueurs peut être choisi comme point fixe ce qui donne trois autres présentations des phénomènes.
Les trois disques ou marqueurs peuvent être superposés dans un ordre différent en adaptant les zones transparentes.
Ces montres selon l’invention sont particulièrement destinées au marché de l’horlogerie de luxe.

Claims (11)

  1. Pièce d’horlogerie, mécanique ou électromécanique, mettant en mouvement des astres ou des lieux géométriques de l’espace (16), comprenant un boîtier, un mécanisme de comptage du temps, un fond d’affichage (9) gradué (10) ainsi que trois moyens d’affichage (25, 30, 31, 22, 32, 70, 72, 73, 75, 76) déplacés relativement les uns aux autres autour d’un axe de rotation du boîtier par le mécanisme de comptage du temps et correspondant, vus de la terre, à la rotation de la lune, du soleil et des nœuds lunaires, caractérisée en ce que les trois moyens d’affichage comprennent le premier, une surface d’affichage (25, 70) correspondant à l’un des deux astres, lune ou soleil, le deuxième, une première surface d’affichage (22, 72) correspondant à l’astre complémentaire de la surface d’affichage (25, 70) du premier moyen d’affichage, soleil ou lune, et le troisième, deux surfaces d’affichage (30, 31, 75, 76) correspondant aux nœuds lunaires, les surfaces d’affichage du premier, du deuxième et du troisième moyen d’affichage étant disposées par rapport à l’axe de rotation pour permettre une intersection desdites surfaces d’affichage correspondant à des moments propices à l’apparition et à la disparition d’une éclipse.
  2. Pièce d’horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces d’affichage du premier, du deuxième et du troisième moyen d’affichage sont délimitées de façon telle que leur intersection présente une aire (63-69) représentative d’un état d’une éclipse, partielle ou totale, entre son apparition et sa disparition.
  3. Pièces d’horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le deuxième moyen d’affichage comprend une deuxième surface d’affichage (32, 73) diamétralement opposée à la première surface d’affichage (22, 72).
  4. Pièce d’horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier moyen d’affichage comprend une quatrième surface d’affichage (24, 26) correspondant à la lune et le troisième moyen d’affichage comprend une cinquième surface d’affichage correspondant à une orbite lunaire (28, 29), la quatrième et la cinquième surface d’affichage étant disposées par rapport à l’axe de rotation pour permettre une intersection desdites surfaces d’affichage correspondant à une orbite lunaire en-dessus ou en-dessous de l’écliptique.
  5. Pièce d’horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces d’affichage (22, 32, 31, 32, 70, 72, 73, 75, 76) sont délimitées par des cercles, de préférence de même diamètre.
  6. Pièce d’horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces d’affichage du premier, du deuxième ou du troisième moyen d’affichage comprennent un marqueur ou un filtre de couleur pour représenter le soleil ou la lune.
  7. Pièce d’horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces d’affichage du premier, du deuxième ou du troisième moyen d’affichage sont délimitées par des fenêtres (30, 31, 22, 32, 28, 29) pratiquées dans respectivement un premier, un deuxième ou un troisième disque (23, 27, 21) ou par des contours (70, 72, 73, 75, 76) formés le long d’une première, d’une deuxième et d’une troisième aiguille, les disques ou les aiguilles étant coaxiaux.
  8. Pièce d’horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’elle comprend un disque (52) d’affichage de l’horizon, réglable dans une position fixe par rapport au boîtier ou déplacé par le mécanisme de comptage du temps relativement au premier, au deuxième et au troisième moyen d’affichage.
  9. Pièce d’horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’usage d’un cercle (40) en lieu et place d’une ellipse implique une correction de la position de l’axe des surfaces d’affichage (30, 31) représentant les nœuds lunaires, d’un déplacement (45) correspondant à une fraction de l’excentricité de l’orbite lunaire autour de la terre, le déplacement (45) de l’axe étant opéré de l’axe de rotation vers le foyer astral (41).
  10. Pièce d’horlogerie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’un levier permet d’orienter la rotation du premier, deuxième ou du troisième moyen d’affichage dans les sens horaire ou antihoraire.
  11. Pièce d’horlogerie selon les revendications 1, caractérisée en ce qu’une face arrière peut être utilisée pour l’affichage des astres alors que l’affichage de l’heure est en face avant ou pour l’affichage des astres correspondant à un hémisphère alors que l’affichage des astres de l’autre hémisphère est en face avant.
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