La cathédrale Santa Maria del Fiore (« Sainte Marie de la Fleur », baptisée ainsi en rapport au Lys de Florence) également appelée le Duomo, marque le début de l'architecture de la Renaissance. Elle est classée au patrimoine mondial de UNESCO depuis 1982.

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Santa Maria del Fiore est la cinquième église d'Europe par sa taille, après la basilique Saint-Pierre de Rome, la cathédrale Saint-Paul de Londres, la cathédrale de Séville et le Dôme de Milan. Elle mesure 153 mètres de long et la base de la coupole mesure 41,98 mètres de large, avec un plan basilical comportant

  • une nef à trois vaisseaux,  
  • un chevet comportant trois chapelles rayonnantes,
  • l'immense dôme/coupole de Filippo Brunelleschi.

La coupole est la plus grande jamais construite. 

L'église est consacrée le 25 mars 1436 par le Pape Eugène IV.

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A gauche le baptistère, dans le fond la cathédrale, à droite le campanile.

Édifices pré-existants 

À la fin du XIIIe siècle, l'ensemble épiscopal de Florence comprend les trois édifices qui le composent encore actuellement mais avec des proportions complètement différentes : le baptistère Saint-Jean, l'église/cathédrale Santa Reparata et l'ancienne église San Michele Visdomini, plus tard déplacée plus au nord. Au sud se dressent les habitations des chanoines, organisées autour d'un cloître central.

L'église Santa Reparata, bien qu'ancienne et vénérée, ne convient plus pour une cité en forte expansion, riche et puissante, qui vient juste de régler ses comptes avec sa rivale, Sienne, et a imposé son hégémonie sur un échiquier toscan chaotique. Par ailleurs cet édifice religieux sert de siège au gouvernement de la République florentine qui décide, en 1294, d'ordonner la reconstruction de l'église avec des dimensions telles qu'elle devra éclipser les cathédrales des cités adverses, dont Notre-Dame de l'Assomption de Pise et Notre-Dame-de-l'Assomption de Sienne.

Le chantier 

Le cardinal Pietro Valeriano Duraguerra pose solennellement la première pierre de la nouvelle basilique pendant la fête de la Nativité de la Vierge en 1296.

La construction de l'édifice est un vaste projet qui dure au moins 170 ans (bien plus si l'on tient compte de la fin de la réalisation de la façade du XIXe siècle), auquel ont participé de nombreux artistes importants. Ce chantier qui a duré des siècles reflète les fortunes diverses de l'histoire politique et économique de Florence, des changements de goûts et des personnalités des maîtres d'œuvre qui se sont succédés tout autant qu'un des moments majeurs dans le développement de l'ingénierie moderne.

Les travaux commencent par le creusement des fondations puis par l'élévation des murs des nefs latérales. On procéda ainsi pour laisser le plus longtemps possible l'église Santa Reparata en état de fonctionner comme cathédrale. À la tête du chantier, on place Arnolfo di Cambio.

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Il est probable qu'Arnolfo ait déjà pensé à une église dotée d'une grande coupole, inspirée du modèle roman de Santa Maria della Rotonda (Panthéon de Rome), et avec l'intention de dépasser les dimensions du baptistère. À la mort d'Arnolfo (1302), les travaux subissent un ralentissement et sont ensuite suspendus pendant environ 30 ans.

En 1330, on retrouve sous l'église Santa Reparata les reliques du vénéré évêque de Florence Saint Zénobe de Florence, ce qui donne une nouvelle impulsion à la construction. En 1334, on confie la direction des travaux à Giotto di Bondone, assisté par Andrea Pisano. Giotto se concentre sur le Campanile. Il meurt 3 ans plus tard en 1337. Andrea Pisano continue le travail, surtout celui sur le campanile, mais il meurt de l'épidémie de peste noire de 1348 et les travaux se trouvent à nouveau bloqués.

Ils repartent guidés par Francesco Talenti, auquel on doit la finition du campanile et un nouveau projet qui change celui d'Arnolfo en modifiant la façade, avec un enchevêtrement décoratif de marbre sur les parois latérales. 

Après 1359 Giovanni di Lapo Ghini succède à la direction des travaux, et termine les trois premières travées, dont la principale caractéristique est le plan presque carré au lieu des travées en rectangle très prononcées du gothique français, le modèle dominant de l'époque. Les immenses travées doivent couvrir un espace immense avec très peu de soutènement. La nef est pensée comme une salle dans laquelle les vides prévalent sur les néanmoins remarquables structures de l'architecture. Le rythme des soutènements est décidément différent de la forêt de pierre typique du gothique d'au-delà des Alpes, ou des églises fidèles à ce modèle, comme le Dôme de Milan. Il n'y a pas de précédents du point de vue des dimensions et de la structure qui puissent être cités comme antérieurs à ce projet. En 1375 l'ancienne église de Santa Reparata est définitivement abattue. Les nefs seront complétées et couvertes entre 1378 et 1380.

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Les parois sont recouvertes à l'extérieur d'une fastueuse décoration de marbres polychrome : marbre de Carrare (blanc), du Prato (vert serpentine), de Sienne et Monsummano (rouge), Lavenza et quelques autres localités. Les bandes de marbre reproduisent la décoration soit du baptistère, soit du campanile.

Les quatre portes latérales sont réalisées. Les six baies géminées latérales, au dessin typiquement gothique avec des ornements fins, et les quatre dernières du transept donnent de la lumière à l'intérieur.  

Les fenêtres supérieures de la nef centrale sont en revanche des œils circulaires, une caractéristique découlant de la volonté de ne pas élever trop haut la nef centrale et assurer quand même une bonne luminosité.  

Le choix de simplifier la décoration des murs extérieurs découle non pas tant de raisons de style où de goût mais plutôt de contenir les dépenses. Les tambours octogonaux sont élevés avec les mêmes grandes fenêtres circulaires. En 1421 la basilique est terminée et il ne reste à construire que la coupole.

Le 19 août 1418, un concours public est lancé pour le projet du dôme, et des machineries aptes à soulever des poids à des hauteurs encore jamais atteintes pour une construction sur voûte, auquel de nombreux compétiteurs participent. Ce concours ne décerne finalement la victoire officielle à personne. Le considérable prix mis en jeu ne sera jamais attribué. Filippo Brunelleschi, qui est revenu exprès de Rome pour travailler sur la coupole, est déjà en train de construire un modèle pour le compte de L'Opera del Duomo ; ses rivaux expriment le désir de voir son modèle. Brunelleschi refuse de le montrer mais propose que le choix se porte sur celui qui sera capable de faire tenir un œuf debout sur une plaque de marbre, faisant ainsi la démonstration de son talent. Chacun essaie sans réussir alors Brunelleschi leur montre la solution en l'écrasant légèrement à la base, ce qui le fait maintenir droit en équilibre... À la fin, il est décidé de lui confier la construction ainsi qu'à Lorenzo Ghiberti.

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Dans la description des travaux que dresse Filippo, il est établi que l'on choisit de commencer à construire la coupole jusqu'à une certaine hauteur, puis, suivant le comportement des murs, de décider comment continuer. Pour se souvenir des périls qui guettent une construction mal ajustée, il suffit de regarder quelques mètres plus bas pour voir la vaste crevasse qui s'est ouverte dans le mur, encore frais, d'une des demi-coupoles du chevet en arc trilobé...

Mais la difficulté majeure, pour Brunelleschi, réside dans l'impossibilité d'ériger, comme le font habituellement les bâtisseurs de cathédrales, un cintre de bois sur lequel modeler la voûte. En effet la base octogonale et ses 41,98 mètres de diamètre est beaucoup trop large pour une telle entreprise. Il s'inspire alors de la coupole du Panthéon antique, à Rome, construite en 27 av. J.-C., constituée d’anneaux de maçonneries de tailles décroissantes ainsi que de la coupole à nervures du Baptistère Saint-Jean de Florence, reposant elle aussi sur une base octogonale. Le dôme est donc constitué d’une base, de nervures de pierres visibles extérieurement, renforcées à l’intérieur par 8 autres nervures formant un polygone de huit arcs en ogive, joints en leur sommet par un imposant lanternon de marbre. Elles sont reliées entre elle par des anneaux de maçonnerie de briques, de tailles décroissantes, de façon à absorber les poussées latérales qui s’exercent sur elle. Le tout est maintenu par deux coques de briques légères, une externe, de 80 centimètres d’épaisseur, une interne de 2 mètres d’épaisseur.

Les briques constituent en réalité, d’immenses tuiles dont la disposition, dite « spina di pesce » (en arête de poisson), est une technique de construction héritée des Étrusques, formant d'immenses spirales de briques, qui permettent de répartir le poids.

Ces techniques combinées entre elles, ont permis de constituer une structure autoportante, sans cintrage.

Enfin, la lanterne de pierre en marbre leste la coupole et empêche la structure de s’écarter. La construction s'étale de 1420 à 1436. Brunelleschi n'utilise aucun échafaudage ni étai mais des poulies qui permettent de hisser chaque jour 7 tonnes de matériel. 

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Décoration de la coupole

Au départ, Filippo Brunelleschi a prévu de recouvrir la coupole de mosaïques dorées, sur le modèle du baptistère situé juste en face, afin de refléter au maximum la lumière provenant de la lanterne. Sa mort, en 1446, met fin au projet et la coupole est finalement simplement enduite de blanc.

En 1568, le Grand-duc de Toscane Cosme Ier de Médicis décide de la décorer. Il confie le projet à son artiste officiel Giorgio Vasari. Souhaitant rivaliser avec le défunt Michel-Ange, Vasari choisit le thème du Jugement Dernier pour recouvrir les quelque 4 000 m2 de surface. Il conçoit le contenu du programme iconographique avec son ami humaniste Raffaello Borghini et commence les études préparatoires dès 1571. Il meurt trois ans plus tard, laissant les trois quarts du décor inachevés. C'est Federigo Zuccaro qui prendra la suite.  

L'ensemble est achevé en 1579 et inauguré le 30 août.

Astronomie dans la cathédrale

L'astronome Paolo Toscanelli (qui avait aidé Brunelleschi pour les calculs de la construction de la coupole) établit, en 1468, le premier gnomon (instrument astronomique permettant d'établir la hauteur du soleil) moderne en faisant pratiquer une ouverture circulaire sur le dôme de la cathédrale, qui, donnant une image grande et nette du Soleil sur la ligne méridienne tracée par une bande de marbre du pavé, lui sert à déterminer les points solsticiaux, les variations de l'écliptique et pour corriger les tables alphonsines.

L'utilisation la plus importante du gnomon à l'époque est de stabiliser le solstice, c'est-à-dire la hauteur annuelle maximale atteinte par le soleil à midi et, de ce fait, la durée de l'année elle-même. Ces observations, et d'autres analogues, ont permis de convaincre le pape Grégoire XIII de la nécessaire réforme du calendrier en alignant la date solaire avec la date officielle et donne lieu à la création du calendrier grégorien en 1582 (passage du calendrier julien au calendrier grégorien).

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Dans les siècles suivants, l'instrument est utilisé pour des expériences plus ambitieuses, comme celles en 1754, de l'astronome Leonardo Ximenes, de la cour grand-ducale, qui se propose d'étudier si l'inclinaison de l'axe terrestre varie dans le temps, une question qui fait l'objet de débats animés entre astronomes de l'époque. Ses observations, confrontées à celles de 1510, sont encourageantes ; répétées au fil des ans elles lui permettent de calculer une valeur de l'obliquité de l'écliptique, d'ailleurs pertinente par rapport aux données actuelles. C'est lui aussi qui trace la ligne méridienne en bronze située sur le pavement de la chapelle de la Croce. Il laisse à sa mort une rente pour l'institution de la chaire d'astronomie expérimentale qui devient le premier noyau de l'observatoire Ximéniano.

Quelques décennies plus tard, le gnomon de Sainte Marie des Fleurs devint obsolète tant par l'invention de moyens d'observation plus précis, que parce qu'on s'aperçoit que les mesures sont faussées par les petits mouvements de la coupole du fait des variations de la température extérieure.

De nos jours l'évocation de ces observations a pris une tournure historique et touristique, et a lieu tous les ans le 21 juin à 12 heures, heure solaire (13 heures, heure légale). 

D'après Wikipédia