El reloj hidráulico primitivo más antiguo conocido, tradicionalmente llamado clepsidra , es la clepsidra de Karnak ; es egipcio y data del reinado de Amenhotep III (ca. -1350). Sin embargo, un documento probaría que el diseño de este instrumento es anterior a este reinado. Las paredes de la tumba del escriba Amenemhet que ofició durante el reino de Ahmose I st , Amenhotep I st y Tutmosis I st (ca. -1500) están cubiertos incluyendo la descripción de tales reloj un agua.
El calendario civil egipcio se dividió en doce meses, los meses se dividen en tres décadas , definiendo el período de los decanatos . Sin embargo, solo doce decanatos fueron visibles durante el solsticio de verano . Por tanto, los egipcios decidieron dividir la noche en doce horas correspondientes a estos doce decanatos. La división del día en unidades de tiempo nació y contribuyó al desarrollo de un instrumento de medición nocturna. Por tanto, la noche siempre duraba doce horas y la duración de estas horas variaba con la de la noche entre los equinoccios y los solsticios .
El conocimiento matemático de los antiguos egipcios , y más particularmente su dominio del cálculo de volúmenes, les permitió desarrollar este instrumento que, si bien ofrece medidas aproximadas, fue el primero en su tipo y el más eficiente de su tiempo.
El reloj de arena de Karnak es un lavabo en forma de alabastro ahusado descubierto en 1904 por Georges Legrain ( Museo Egipcio de El Cairo n o 37525).
La pared exterior presenta una descripción astronómica y mitológica del cielo nocturno egipcio, mientras que la pared interior está grabada con signos de medición.
Un pequeño orificio ubicado en la base del objeto permitió que el agua goteara.
Los doce meses (cuatro meses por temporada) están grabados en todo el contorno de la cara superior del borde de la cuenca. Once marcas circulares están grabadas verticalmente debajo de cada uno de estos meses. Estas marcas forman bandas relacionadas con las diferentes horas de la noche. Estas columnas tenían una altura acorde al mes actual. El mes del solsticio de verano tuvo el día con la noche más corta. La columna correspondiente tenía doce dedos de altura . El mes del solsticio de invierno fue el de la noche más larga. Por lo tanto, la columna era más alta y tenía catorce dedos de altura .
Así, Ludwig Borchardt explicó doce columnas de medidas :
| Mes actual del año calendario egipcio | Altura total de la serie de graduaciones |
|---|---|
| 10 º mes | 12 dedos |
| 11 º y 9 º mes | 12 1/3 dedos |
| 12 º y 8 th mes | 12 2/3 dedos |
| 1 st y 7 th mes | 13 dedos |
| 2 nd y 6 th mes | 13 1/3 dedos |
| 3 ª y 5 ª meses | 13 2/3 dedos |
| 4 º mes | 14 dedos |
La pared exterior de la clepsidra presenta una descripción del cielo y las estaciones. Los doce meses del año están asociados con los nombres de las fiestas. Tres filas comparten el espacio grabado.
La fila superior, que va de derecha a izquierda, representa las decenas . La diosa Isis , asociada a la estrella Sothis está en el medio mientras que a la izquierda están representados los cuatro planetas Júpiter , Saturno , Mercurio y Venus :
| Planeta | Nombre egipcio | Traducción |
|---|---|---|
| Júpiter | Ḥr tȝš tȝ.wy | Horus que demarca las dos tierras |
| Saturno | Ḥr kȝ pt | Toro horus del cielo |
| Mercurio | sbg | Sebeg |
| Venus | sbȝ ḏȝ | cruce de estrellas (el cielo) |
La fila del medio describe las constelaciones del hemisferio norte .
La fila inferior, finalmente, se divide en seis casillas, cada casilla representa dos meses del año egipcio y cada mes está asociado con un dios.
La apertura de la clepsidra se encuentra en la parte inferior, entre el primer y el sexto traste.
La tumba de Amenemhat contiene la descripción que hizo el alto dignatario de una clepsidra (alrededor de -1500). Afirma haberlo concebido mediante el estudio de los textos antiguos. Este último le habría enseñado que la duración de la noche variaba de doce a catorce horas a lo largo del año. Está escrito en la línea 14 que Amenemhat construyó un instrumento ( mrḫyt ) para medir el tiempo. El texto luego designa este instrumento con el término dbḥt . La línea 16 finalmente explica que el agua contenida en este objeto fluye a través de una abertura.
Un papiro tardío pero descubierto en Egipto en Oxyrhynchus trata del volumen de un cono truncado identificado con una clepsidra . La descripción de este instrumento recuerda mucho a la clepsidra de Karnak . Aunque los separan mil años, la similitud entre los dos instrumentos muestra que los egipcios desarrollaron sus instrumentos utilizando sus conocimientos matemáticos , y más particularmente sus conocimientos geométricos , ya muy amplios en ese momento.
Gaston Maspero descubrió en Edfu una clepsidra de época tardía y de forma cilíndrica. Esto funcionó de manera diferente a la clepsidra "tradicional" del Imperio Nuevo en que consistía en recolectar una fina corriente de agua a un flujo constante. Se trata, por tanto, de un tanque cuya pared interior está graduada según una convención atribuyendo siempre a la noche más corta una duración de doce horas, ya la noche más larga una duración de catorce horas. Varias filas de graduaciones se suceden según el mes en el que se realiza la medición.
También se han descubierto otras clepsidras de este tipo y con vocación votiva. Más estéticas, estas clepsidras estaban adornadas con esculturas cinocefálicas que superan su orificio de evacuación.
La concepción de la clepsidra del Imperio Nuevo , a la vista de los testimonios de este período, obedece a unas reglas basadas en la observación. El dignatario Amenemhat declara haber descubierto la duración variable de la noche. Luego propone una relación entre la noche más larga y la más corta de 14/12. En realidad, la proporción en Egipto es 14/10.
Además, el reloj de arena de Karnak dice que el mes de solsticio de verano es el 10 º mes del año calendario. Sin embargo, este evento de calendario se encuentra bajo el reinado de Amenhotep I er , unos 120 años antes. Es muy probable que este instrumento se haya fabricado siguiendo las pautas de un documento anterior. Por tanto, es muy curioso que se haya decidido construir un instrumento de este tipo sin tomar la precaución o el cuidado de sincronizar el calendario con la noche más corta del solsticio de verano .
La forma cónica de la cubeta estaba destinada a compensar el cambio de presión. La presión es más fuerte cuando la altura del nivel del agua es máxima. Bajo este efecto, el agua se drena más rápidamente. Por eso la cuenca es más ancha en su parte superior. El volumen de agua a evacuar es mayor ya que fluye más rápido. El diámetro del cono disminuye con el nivel del agua, lo que provoca una disminución de la presión. El flujo aquí es menor. Luego, el agua fluye más lentamente. Por tanto, los egipcios habían comprendido plenamente el concepto de presión y habían tratado de corregir los errores de medición que implicaba. A pesar de esto, sus observaciones privadas de una teoría precisa solo pudieron corregir las mediciones aproximadamente. Las primeras horas fueron demasiado cortas mientras que las últimas fueron demasiado largas. A pesar de estas observaciones, la precisión obtenida fue bastante notable para la época.