Un balancier de montre mécanique bat quatre fois par seconde. Près de sept cent mille alternances par jour, chacune arrachée à un fluide qu'on oublie parce qu'il est transparent. Le balancier repousse l'air, en entraîne une partie avec lui, le laisse retomber, et recommence. Au bord de la mer, personne ne s'en soucie. Au sommet de l'Everest, où l'atmosphère ne pèse plus qu'un tiers de ce qu'elle pèse à Brest, la question devient légitime : que fait vraiment une montre mécanique en altitude ?
La réponse qui circule sur les forums et sur quelques calculateurs en ligne a le mérite d'être simple. Elle annonce une avance de tant de secondes par tranche de mille mètres, comme si le garde-temps obéissait à une règle de trois. Ce que disent les laboratoires est plus intéressant, et nettement moins confortable.
L'EPFL, Asulab et l'air embarqué par le balancier
Au Laboratoire de mécanique des fluides et instabilités de l'EPFL, le professeur François Gallaire a mené avec Thierry Hessler, d'Asulab, la division de recherche du Swatch Group, un projet au titre inhabituellement modeste : « Effet de l'air embarqué sur la fréquence propre d'un balancier spiral ». Le titre suffit déjà à déplacer le problème : l'air qui entoure le balancier n'est pas neutre. Il est connu depuis longtemps, écrivent les deux hommes, que la marche d'une montre varie avec la pression atmosphérique. Une seconde par jour paraît dérisoire. Pour un mouvement mécanique, c'est pourtant une marge minuscule : à chaque oscillation, le balancier doit reproduire presque exactement le même mouvement. À cette échelle, même l'air compte. Le balancier le repousse, en entraîne une petite quantité avec lui et rencontre une résistance qui varie avec sa densité. C'est ce phénomène, invisible au poignet, que les chercheurs de l'EPFL et d'Asulab ont cherché à mesurer et modéliser, en observant également l'influence des éléments qui entourent le balancier à l'intérieur du mouvement. Un balancier ne bat pas dans une atmosphère abstraite : il bat dans le peu d'air enfermé sous un verre.
Reste la question que tout le monde pose. En altitude, l'air se raréfie. Le balancier rencontre donc moins de résistance et peut osciller avec une amplitude légèrement différente. Moins d'air, donc moins d'amortissement, donc plus d'amplitude : jusque-là, la physique est docile. Mais cela ne signifie pas pour autant que la montre va systématiquement avancer. Tout dépend de la manière dont son mouvement réagit à cette variation d'amplitude. Les horlogers parlent d'isochronisme : dans l'idéal, une grande oscillation devrait durer exactement aussi longtemps qu'une plus petite. Dans la réalité, aucun mouvement n'est parfaitement indifférent à ces variations. Chaque calibre possède donc son propre comportement.
Selon son réglage, son spiral et son échappement, une même ascension pourra ainsi provoquer une légère avance sur une montre et un retard sur une autre. À cela s'ajoutent le froid, la position au poignet, l'état de la lubrification ou encore le magnétisme. Autrement dit, personne ne peut prédire sérieusement ce que votre montre fera à 4 000 mètres à partir de la seule altitude. C'est moins spectaculaire qu'une formule toute faite, mais beaucoup plus proche de la réalité.
Riefler et Shortt : la précision par le vide
Les horlogers n'ont pas attendu l'EPFL pour se méfier de l'atmosphère. Ils ont simplement traité le problème par la manière forte, en retirant l'air.
À Munich, dès la fin des années 1880, Siegmund Riefler enferme ses régulateurs astronomiques dans des boîtiers étanches maintenus à pression réduite, avec compensation barométrique intégrée. En 1921, l'ingénieur britannique William Hamilton Shortt va plus loin encore. Son horloge à pendule libre, la Shortt-Synchronome, suspend son pendule maître dans une enceinte sous vide et cesse presque de le toucher : une impulsion électromagnétique de trois dixièmes de seconde toutes les trente secondes, et le pendule reste libre le reste du temps, soit quatre-vingt-dix-neuf pour cent de son existence. L'objet a servi de référence aux observatoires pendant plus de vingt ans, d'Édimbourg à Greenwich. En 1984, l'US Naval Observatory a ressorti une Shortt et l'a confrontée à une horloge atomique : une seconde d'erreur en dix ans.
Une partie de la quête de précision mécanique du XXe siècle a donc consisté à soustraire l'oscillateur à l'atmosphère plutôt qu'à mieux composer avec elle. On ne compense pas l'air, on l'évacue. La montre-bracelet n'a jamais eu ce luxe. Son balancier bat dans l'air ambiant, et cet air change avec la météo autant qu'avec l'altitude : une montre posée sur une table subit des variations de pression sans avoir bougé d'un mètre. Entre l'observatoire sous vide et le sommet himalayen, l'échelle change, mais le problème reste le même : le milieu dans lequel oscille le régulateur n'est pas une constante.
Comment la NASA a poussé l'Omega Speedmaster hors de l'air
Un seul chronographe mécanique a été poussé jusqu'au bout de cette logique, et ce n'était pas une montre d'alpinisme.
Le 1er mars 1965, la NASA qualifie l'Omega Speedmaster pour le vol habité. Pour y parvenir, le chronographe doit subir une série d'épreuves particulièrement sévères : humidité, atmosphère riche en oxygène, chocs, vibrations, bruit, températures extrêmes et très basse pression. Pour y parvenir, le chronographe doit subir une série d'épreuves particulièrement sévères : humidité, atmosphère riche en oxygène, chocs, vibrations, bruit, températures extrêmes et très basse pression. Un millionième d'atmosphère, le sommet de l'Everest, à côté, est un salon bien chauffé. La Speedmaster ressort pourtant de cette campagne en état de fonctionnement, ce qui contribue à sa qualification par la NASA. Les chronographes concurrents de Rolex et Longines-Wittnauer soumis aux mêmes essais n'ont pas tous franchi l'ensemble des épreuves. Comment ne pas relever l'ironie : le seul garde-temps mécanique dont on sache exactement comment il se comporte quand l'air disparaît est un chronographe non pas conçu pour l’alpinisme mais pour chronométrer des courses automobiles.
Favre-Leuba Bivouac, 1962 : la montre mécanique qui mesurait l'altitude
Il existe pourtant une famille de garde-temps qui ne subit pas la pression, mais la lit.
En 1962, Favre-Leuba présente la Bivouac, première montre-bracelet mécanique à réunir un baromètre et un altimètre. Le principe tient dans une capsule anéroïde, petit accordéon métallique scellé qui se dilate quand l'air se raréfie et se contracte quand il se densifie. Son mouvement est transmis à une aiguille. La première Bivouac permet ainsi de mesurer jusqu'à 3 000 mètres sans pile ni électronique. Tout repose sur la réaction mécanique de cette fine capsule métallique aux variations de l'air.
La Bivouac a fait ses classes là où il fallait. Walter Bonatti la porte en 1964 dans la face nord de la Pointe Whymper, aux Grandes Jorasses. Junko Tabei l'emmène sur l'Everest en 1975, l'année où elle devient la première femme à en atteindre le sommet. Quand la maison est revenue à la charge en 2017 avec la Raider Bivouac 9000, elle a porté l'échelle à 9 000 mètres, de quoi couvrir les 8 848 mètres de l'Everest, dans un boîtier de titane de 48 millimètres. Un détail résume assez bien la spécialisation de cette pièce : capable de mesurer la très haute altitude, elle n'est en revanche étanche qu'à 30 mètres. Elle a été conçue pour lire la pression dans une seule direction.
Everest, 29 mai 1953 : une question d'horlogerie jamais tranchée
L'Everest réserve d'ailleurs une autre incertitude aux amateurs d'horlogerie. Le 29 mai 1953, à onze heures et demie, Tenzing Norgay et Edmund Hillary atteignent le sommet. On sait que Norgay porte une Rolex Oyster Perpetual, puisqu'il l'a lui-même confirmé. Pour Hillary, la question reste ouverte. Une Oyster Perpetual fabriquée en 1950 lui avait été remise avant l'expédition, et elle est aujourd’hui exposée à Zurich. Mais l'alpiniste a également reconnu avoir emporté une Smiths De Luxe britannique, aujourd'hui conservée au musée de la Clockmakers' Company à Londres. Les deux pièces existent, les deux récits subsistent, et les archives ne permettent pas de dire avec certitude laquelle se trouvait à son poignet au sommet.
Vous pouvez lire notre article sur les montres d'alpinisme qui ont vraiment conquis l'Himalaya.
Ce que l'altitude refuse de mesurer
Nous attendons volontiers de l'horlogerie qu'elle réponde par un chiffre précis. L'altitude est justement un domaine où cette précision devient trompeuse. Ce qu'on peut affirmer est finalement assez simple : lorsque la pression diminue, le balancier rencontre moins de résistance dans l'air et son oscillation peut légèrement changer. Ce changement peut modifier la marche de la montre, mais son sens et son importance dépendent du mouvement lui-même, de son réglage et des conditions dans lesquelles il fonctionne.
C'est probablement ce qui rend la question plus intéressante qu'un simple nombre de secondes perdues ou gagnées par tranche de mille mètres. Deux montres peuvent monter ensemble au même sommet et ne pas réagir exactement de la même manière. Les travaux de l'EPFL montrent jusqu'où il faut descendre dans la mécanique des fluides pour comprendre seulement une partie de ce qui se joue entre un balancier et les quelques centimètres cubes d'air qui l'entourent.
Quant à savoir si votre montre avancera ou retardera au prochain col, il faudra l'y emmener. Un réglage ne se devine pas depuis la vallée.
FAQ
De combien une montre mécanique peut-elle dériver en altitude ?
Aucune valeur fiable n'est publiée, et c'est un point à retenir avant de faire confiance aux estimateurs en ligne qui promettent tant de secondes par tranche de mille mètres. Ces calculateurs ignorent la température, la position de la montre, le mouvement concerné et son état d'entretien, quatre facteurs dont l'effet dépasse souvent celui de la pression seule. Les travaux universitaires disponibles décrivent le mécanisme, pas une constante universelle. La bonne méthode reste de relever la marche de votre montre au poignet avant et après le séjour, ce qui vous donnera son comportement à elle plutôt qu'une moyenne théorique.
Ma montre peut-elle être affectée par la pression sans que je quitte le niveau de la mer ?
Oui. La pression atmosphérique ne dépend pas seulement de l'altitude, elle varie aussi avec la météo. Le passage d'une dépression et celui d'un anticyclone modifient la densité de l'air autour du balancier alors que la montre n'a pas bougé de la table de nuit. L'effet reste faible, mais il rappelle qu'une montre mécanique est un instrument ouvert sur son environnement, et pas un système clos.
Pourquoi les horloges d'observatoire étaient-elles sous vide, alors que les montres-bracelets ne le sont jamais ?
Parce qu'une horloge de précision est un meuble et qu'une montre est un objet porté. Isoler un pendule dans une enceinte sous vide, comme l'ont fait Riefler puis Shortt, suppose un volume, une immobilité et une maintenance incompatibles avec un boîtier de quarante millimètres qu'on remonte, qu'on brusque et qu'on ouvre pour l'entretetien. La Shortt-Synchronome équipait des observatoires, pas des poignets. Le compromis retenu pour la montre-bracelet consiste depuis toujours à vivre avec l'air plutôt qu'à s'en débarrasser.
Une montre étanche à 200 mètres est-elle mieux armée pour la haute montagne ?
Pas nécessairement, car il ne s'agit pas de la même contrainte. Un boîtier de plongée est conçu pour encaisser une pression extérieure supérieure à la pression intérieure, alors que l'altitude produit exactement l'inverse : l'air enfermé dans la montre devient plus dense que celui du dehors. La Favre-Leuba Raider Bivouac 9000, capable de mesurer 9 000 mètres d'altitude, n'est étanche qu'à 30 mètres, ce qui illustre bien l'indépendance des deux performances. Pour la montagne, l'état des joints, la tenue du mouvement au froid et la protection contre les chocs comptent davantage qu'un chiffre de profondeur.
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