La construction débutera lorsque Kheops sera intronisé. Edifiée en une vingtaine d'années par environ 100 000 hommes selon Hérodote, 20.000 ouvriers selon des estimations récentes, cette pyramide de la quatrième dynastie sera recouverte de calcaire en provenance de Touràh dans sa partie supérieure.
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Le parement de couleur blanche était visible à plusieurs dizaines de kilomètres. La pointe était enduite d'électrum, un composite d'or et d'argent. Reposant sur une base carrée de 230,40 mètres de coté à l'origine, sa surface occupait environ 53 000 m2 et son volume était d'environ 2 600 000 m3. Sa hauteur initiale de 146.59 mètres, sera réduite à 139 mètres en raison des prélèvements, de l'érosion, du sable et de la pollution. Considérée comme une carrière bon marché par certains entrepreneurs au cours des millénaires, les bases de la pyramide seront également réduites d'environ 3 mètres.
Les quatre cotés de la pyramide, construite à 44 mètres au-dessus du niveau normal du Nil, coïncident avec les quatre points cardinaux. Les angles d'inclinaison sont de 51° 50' 40". Constituée de 210 couches de pierres (201 aujourd'hui), la pyramide nécessitera environ 2,3 millions de blocs d'environ 2/2.5 tonnes. Elles seront amenés par traîneaux de la rive est du Nil, puis posées les unes au dessus des autres en respectant des interstices qui ne devaient pas dépasser 5 millimètres. Des blocs de granit de la carrière d'Assouan seront utilisés pour la chambre du pharaon. Ceux du plafond pèsent entre 25 et 40 tonnes. Napoléon calculera que les pierres ayant servies à la construction de la pyramide de Khéops auraient suffi pour édifier un mur de trois mètres de hauteur le long des frontières terrestres de la France.
L'entrée de la pyramide située au nord, sera construite d'après des calculs faits à partir de l'étoile Cyrius. Son pignon est formé d'énormes blocs de pierre. Les visiteurs empruntent un couloir creusé quelques mètres en contrebas par le calife Al-Mamoun, en 820 après Jésus-Christ, qui désirait s'emparer du trésor. Il arrivera trop tard. La cavité permet d'accéder au couloir ascendant d'origine - fermé par des bouchons de granit - une quarantaine de mètres plus loin. Un deuxième couloir conduit à la grande galerie de 47 mètres de longueur, recouverte d'une voûte impressionnante. Les banquettes et les cavités situées le long de ses parois permettaient de retenir les blocs de granit détachés après les funérailles afin d'obstruer les couloirs. Les visiteurs n'ont pas accès à la chambre inachevée, construite 35 mètres sous terre, ni à celle de la reine, à l'extrémité de la grande galerie. La chambre du roi, d'une taille imposante, est située à 43 mètres de hauteur. Précédée d'un vestibule bas de plafond et entièrement recouverte de granit rose, elle renferme le sarcophage en granit du pharaon dont la momie a disparu.
Un temple funéraire s'élevait autrefois près de la face orientale de la pyramide. Il n'en subsiste que quelques dalles en basaltes. Deux fosses naviformes d'une cinquantaine de mètre de longueur, placées le long du temple, renfermaient les barques permettant d'effectuer le voyage céleste. La façade sud de la pyramide conserve deux autres fosses, sur les cinq construites à l'origine. Un archéologue égyptien découvrira dans l'une d'entre elles, en 1954, une barque solaire manoeuvrée à l'aide de six paires de rames, parfaitement conservée. Fabriquée avec des bois de cèdre du Liban, de sycomore et de jujubier, elle mesure 43 mètres le longueur et 6 de largueur. Ses poupe et proue étaient en forme de lotus. La barque, démontée en 1224 morceaux avant d'être remontée, est aujourd'hui visible dans un musée construit au dessus de la fosse. Le bâtiment est particulièrement inesthétique.
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