La montre à quartz, celle qui contenait un "bout de montagne"…

Depuis que l'horloge, puis la montre mécanique existent, les horlogers et les ingénieurs se sont attelés sans relâche à les rendre de plus en plus précises, à tel point que cela en est devenu une compétition à l'échelle mondiale.

Un peu d'histoire…

Aux environs du VIII^ème siècle en Europe, les fidèles étaient appelés pour suivre l'office, par le son d'une ou plusieurs petites cloches suspendues dans un campanile situé à côté de l'église ou dans un clocher au-dessus du toit. Ces cloches avaient plusieurs fonctions, elles sonnaient les baptêmes, les mariages, etc. ainsi que les alarmes et par la suite, les heures.

En effet, dès le XIII^ème siècle, chaque église de village qui le pouvait, intégrait une horloge dans son clocher, ce qui donnait l'heure tout en rythmant la journée entre le travail et l'office. Il est à noter que le sablier était souvent utilisé pour vérifier la précision de ces horloges.

A cette époque, la précision et donc la justesse de l'heure donnée, était dépendante de deux facteurs : le premier était lié à la fréquence de contrôle par la personne qui réglait l'heure, et le deuxième la bonne marche (précision) de l'horloge elle-même.

Pourquoi cette recherche de la précision extrême?

C'est pour les besoins de la navigation qu'il est devenu nécessaire d'avoir des horloges avec la plus grande précision possible. En effet, à l'époque des découvertes, des grands voyages et des échanges commerciaux avec les contrées lointaines, le transport maritime était en plein essor. De ce fait et grâce à la concurrence, toutes les entreprises de transport essayaient de diminuer leurs coûts, en optimalisant entre autres la durée des voyages par une plus grande précision des itinéraires, ce qui permettait aussi d'éviter les échouages qui représentaient une perte sèche, humaine et financière non négligeable pour les compagnies maritimes.

Longitude?

A l'époque, la longitude (position est-ouest) était souvent déterminée par l'observation des astres, en mesurant les distances angulaires de la lune au soleil ou à une autre étoile, puis reportées à des tables. Et après de nombreux et savants calculs, le résultat (approximatif) tombait. Il est à noter que la grande majorité des marins de l'époque n'avaient pas les connaissances nécessaires pour effectuer ces calculs.

En 1707, une flotte entière s'échoua au nord des îles Scilly, situées au sud-ouest de l'Angleterre,  provoquant le décès de plus de 2000 marins. Cette catastrophe fut la conséquence directe d'une erreur du calcul de la longitude.

Ce fait ayant marqué le pays tout entier, le parlement britannique vota la loi "The Longitude Act" en 1714. Par cette loi ainsi qu'un décret, un concours international doté d'une récompense énorme pour l'époque, soit jusqu'à 20'000 £, environ cinq millions de CHF actuels, est lancé. Le montant de la récompense est directement lié à la précision de la solution trouvée.

Cette somme était destinée à l'inventeur d'un moyen transportable sur un navire, assurant le calcul de la longitude en mer avec une précision inconnue jusqu'alors, puisque l'erreur ne doit pas dépasser un demi-degré de longitude soit 55,55 km après 6 semaines de navigation.

Pour l'horlogerie, le défi était ardu. Il a fallu travailler sur de nouvelles solutions tout en optimalisant les formes, les fonctions et les matériaux de tous les composants de l'horloge pour en obtenir une précision inédite et très stable, indépendante des variations de température, et de positions dans le temps.

Une condition incontournable était que l'horloge soit de dimensions réduite et surtout qu'on puisse la fabriquer de façon industrielle afin d'en équiper tous les navires de la marine anglaise.

Après environ un demi-siècle de recherches et après de nombreux prototypes, essais et échecs, un anglais, ébéniste de formation et horloger autodidacte, présenta une horloge marine (H4), soit son 4^ème prototype dont les résultats de marche ont été publiés par le Parlement britannique, après en avoir vérifié son fonctionnement pendant cinq longues années.

C'est ainsi que l'horloger John Harrison, anglais de Foulby (au sud de Leeds), remporta le prix du "The Longitude Act". Cependant et en dépit de sa réussite, le parlement n'accorda que la moitié de la somme promise. Il a probablement été jugé que son horloge n'offrait pas la précision maximale recherchée. Certains émettent l'hypothèse que le parlement voyait d'un mauvais œil que ce soit le fils d'un menuisier qui remporte ce concours !

Les travaux de John Harrison au 18^ème siècle, préparèrent le terrain à la recherche de la précision absolue. Comme c'est le cas pour toute découverte et/ou avancée technologique, tout le monde en profite à court ou à moyen terme.

Quartz ???

C'est en 1817 que les qualités du quartz furent découvertes par le père de la cristallographie, l'abbé René Just Haüy de Saint-Just-en-Chaussée (Oise). Cet éminent professeur et officier de la Légion d'honneur (reçue des mains de Napoléon Bonaparte en 1815), participa aussi à la définition du décilitre et à la fabrication du kilogramme-étalon. Il est à noter que Valentin, le frère de l'abbé Haüy, ouvrit la première école pour aveugles où il mit au point la première écriture pour aveugles, qui servit de base à son élève Louis Braille, dans l'élaboration de son alphabet.

Les travaux de l'abbé Haüy sur le quartz, ouvrirent la voie aux frères Curie pour la découverte en 1880, de la piézo-électricité directe. Un matériau est piézoélectrique du moment qu'il produit une charge électrique lorsqu'il est soumis à une déformation mécanique. A l’inverse, le matériau se déforme lorsqu'on lui applique une tension électrique. En partant de cette découverte, de nombreuses applications possibles ont été étudiées et surtout, l'idée d'utiliser la fréquence du quartz dans la mesure du temps, prit forme.

Quelques années plus tôt, aux alentours de la moitié du XIX^ème siècle, la première horloge à énergie électrique vit le jour. Cela fut possible grâce à la découverte de l'électromagnétisme par Pierre-Marie Ampère en 1820.

C'est avec la mise en place et le développement du réseau électrique au début du XX^ème siècle, que les horloges électriques ont été diffusées.

L'aventure continue…

En 1918, l'oscillateur mécanique est remplacé par le premier oscillateur électronique. Stabilisé par un quartz, il fonctionne et donne naissance dix ans plus tard, à la première horloge à quartz aux USA. La précision de cette horloge est dix fois supérieure à une horloge mécanique.

Les années suivantes et ceci jusqu'au début des années 60, de nombreux systèmes, horloges, prototypes, de tous types virent le jour.

Vers la fin de la deuxième guerre mondiale, le quartz synthétique commença à remplacer le quartz naturel.

La montre à quartz

En 1962 et afin de rester dans la course avec les japonais et les américains, le CEH (Centre Electronique Horloger) vit le jour avec la participation d'une vingtaine de fabricants de montres suisses. Ce centre était à Neuchâtel et il était piloté par la Fédération Horlogère et Ebauche SA.

C'est au CEH (actuellement CSEM) que naquit en 1966, la première montre-bracelet à quartz de l'industrie horlogère suisse. Cette même année, "la seconde", unité du système international, est définie lors de la 13^ème Conférence générale des poids et mesures, selon les vibrations de l'atome de césium7.

Il est à noter qu'en 1978, les ventes de montres à quartz dépassaient les ventes des montres mécaniques.

Et quelques années plus tard, en 1981, les japonais présentent la première montre quartz à remontage automatique.

En 1983, le monde assiste au lancement de la Swatch…

C'est ainsi que les montres à quartz et la majorité des appareils électroniques que nous utilisons tels que les GPS, téléphones portables, ordinateurs, etc. contiennent "un bout de montagne" synthétique…

¹trimmer n. m. : Dans un oscillateur, élément généralement capacitif permettant d'ajuster la fréquence (condensateur variable).

Crédit photos : Sara Hofmann