Le cadran solaire équatorial.

 

Principe de fonctionnement et construction.

Les premiers hommes ont remarqué que l'ombre portée sur le sol par un bâton vertical décroissait depuis le lever du soleil jusqu'à sa position la plus haute dans le ciel puis s'allongeait jusqu'au coucher. Cette observation a sans doute été le point de départ d'une réflexion sur la notion de temps et de la possibilité de le mesurer , conduisant ainsi à l'ébauche des premiers cadrans solaires puis à leur perfectionnement.

Le soleil semble tourner autour de la terre en 24 h décrivant un angle de 360°. Une heure sur le cadran correspondra donc à un angle de 15°.

Un cadran solaire équatorial est constitué d'une table dont le plan est parallèle au plan de l'équateur et d'un style perpendiculaire à cette table et donc parallèle à l'axe du monde. Sur la table , sont dessinées des lignes horaires sur les deux faces , séparées d'un angle de 15° ou de 7,5°. L'ombre portée sur la table par le style nous permettra de lire l'heure solaire. Du printemps à l'automne l'heure sera lue sur la face supérieure du cadran , en effet la déclinaison du soleil est positive , le soleil est au-dessus de l'équateur ; De l'automne au printemps la lecture se fera sur la face inférieure de la table.

Pour fabriquer le cadran , il faut connaître la latitude du lieu A ou tu te trouves. C'est l'angle au centre L entre l'équateur et le point A. Sur la figure tu remarqueras certainement que L c'est aussi l'angle entre le style et la planchette horizontale. En fait , pour construire ton cadran il te faut juste deux planchettes et une aiguille à tricoter. L'angle entre les deux planchettes fera donc 90-L .

 

 

 

 

 

Après avoir dessiné les lignes horaires comme sur la figure , il te faut orienter correctement le cadran. Prend une boussole et détermine l'axe nord-sud. Trace sur le sol une ligne matérialisant cet axe , cette ligne correspond au méridien du lieu (méridien magnétique proche du méridien géographique). Quand le soleil passe au méridien , il est midi solaire.

Tu devras placer le cadran sur ce méridien , le style étant orienté vers le nord.

Suivant la saison tu liras l'heure solaire sur la face supérieure ou inférieure de la planchette.

Et là.....grosse déception , l'heure solaire lue sur le cadran ne correspond pas du tout à l'heure de ta montre.

La lecture de l'heure .

Pour passer de l'heure solaire à l'heure de ta montre qui est l'heure légale HLEG il faut faire trois corrections :

1/ Correction en longitude G.

Le soleil se lève à l'est et se couche à l'ouest. L'heure solaire n'est donc pas la même à Strasbourg et à Brest mais c'est la même le long d'un méridien. Pour la France, le méridien central est celui de Greenwich. (longitude 0°). 1° est parcouru par le soleil en quatre minutes , on enlèvera donc 4 minutes par degré de longitude Est et on ajoutera 4 minutes par degré de longitude Ouest à l'heure lue sur le cadran. Il te faut donc connaître la longitude du lieu où tu habites.

Autrefois cela n'avait pas d'importance car chacun voyait "midi à sa porte". Dans la vie moderne ce n'est plus possible , et la terre a été divisée en fuseaux horaires de façon à ce que les horloges donnent la même heure sur une certaine portion du territoire.La correction en longitude , permet donc d'ajuster l'heure à l'heure légale, en faisant la correction expliquée ci-dessus par rapport au méridien central du fuseau horaire.

Quelques valeurs pour ds villes françaises:

Brest : +17Min 57 S Rennes : + 6 MIN 41 S Le Havre : - 0 Min 9 S Paris : - 9 Min 21 S Nice : - 29 MIN 12 S

 

2/ Correction en fonction de la date : l'équation du temps (ET).

Cette correction est due à des irrégularités de rotation et de révolution de la terre autour du soleil. Cela se traduit par une légère avance ou un léger retard du passage du soleil au méridien. En fait la durée du jour solaire est variable , on ne peut le prendre pour unité dans la mesure précise du temps. L'unité adoptée est le jour solaire moyen. L'intervalle de temps qui sépare le midi moyen du midi vrai est l'équation du temps (ET). Les écarts peuvent atteindre (avance ou retard) 15 à 16 minutes suivant l'époque de l'année. L'heure solaire moyenne HSM sera donc l'heure lue au cadran HCAD + ET.

HSM = HCAD+ET

Quatre fois par an ET = 0 et donc HSM = HCAD

3/ Correction heure d'hiver , heure d'été.

Ajouter une heure l'hiver et deux heures l'été soit HHE.

En résumé : HLEG = HCAD + 4G + ET + HHE

 

Un exemple de calcul.

Le premier novembre 2000 un cadran solaire indique 9H à St Malo. G = 2° ouest

ET = -1000 s = - 16,6 min

HHE = 1 H (heure d'hiver)

HLEG = 9 + 2x4 - 16,6 + 1 = 10 - 8,6 = 10h - 8 min - 36 s = 9h 51 min 24 s

Il existe d'autres types de cadrans solaires , verticaux et horizontaux avec comme pour le cadran équatorial des avantages et des inconvénients.


Retour Astro jeunes

Retour Astro instruments