cadran solaire.

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cadran solaire. dispositif utilisant le déplacement diurne de l'ombre d'un objet fixe pour
repérer l'heure. Tous les cadrans solaires possèdent des graduations horaires et un style
rectiligne dont l'ombre portée indique l'heure. La construction d'un cadran solaire serait facile
si le Soleil avait la même trajectoire apparente dans le ciel tout au long de l'année, puisque
n'importe quel cadran, une fois gradué, redonnerait fidèlement chaque jour la même heure
pour une même position du soleil. On sait que ce n'est pas le cas et que, sous nos latitudes,
le Soleil reste bas sur l'horizon en hiver et atteint presque le zénith en été. Quel que soit le
bâton, l'ombre, à une même heure, change de jour en jour de longueur et en général
d'orientation.

Le principe du cadran solaire.
Il est commode de considérer la trajectoire apparente du Soleil comme celle d'un point sur
une demi-sphère centrée sur le lieu d'observation et limitée par la ligne d'horizon. Cette
trajectoire est un cercle parcouru à vitesse constante, et le Soleil parcourt en une heure un
angle de 15o (il fait ainsi un tour complet en vingt-quatre heures). Ce cercle est incliné audessus de l'horizon d'un angle égal à 90o moins la latitude du lieu : à Paris, cet angle vaut :
90 o - 49o = 41o . Le cercle se déplace parallèlement à lui-même au cours de l'année, du
sud vers le nord entre le 21 décembre et le 21 juin et du nord vers le sud durant l'autre
moitié de l'année. À mi-course, c'est-à-dire aux équinoxes, il coupe l'horizon exactement
aux deux points cardinaux est et ouest.
Le Soleil peut être considéré comme l'aiguille d'une horloge dont le cadran, dépourvu de
graduations, serait le ciel. Les cadrans solaires sont des représentations de l'horloge
céleste sur lesquels on a tracé des graduations. La plus simple de ces représentations
serait une demi-sphère creuse ouverte vers le ciel, avec en son centre une petite boule
opaque dont l'ombre sur la sphère serait l'image fidèle du Soleil dans le ciel. Les Romains
construisirent de tels cadrans où la boule était portée par une tige, soit verticale, soit
horizontale. Quand elle était verticale, la tige portait le nom de gnomon. La sphère était
divisée en douze secteurs que parcourait l'ombre de la pointe de la tige entre le lever et le
coucher du Soleil, découpant ainsi le jour en douze heures, égales entre elles à l'intérieur
d'une même journée, mais de durées inégales au long de l'année.

L'indication des heures.
Lorsque les heures égales, nées avec les horloges, devinrent les heures légales, on
s'aperçut que le Soleil était capable lui aussi de les donner, à condition de bien choisir le
cadran sur lequel on les affichait : en orientant l'ouverture de la demi-sphère, non plus vers
le zénith, mais vers le point qu'occupe le Soleil à midi le jour de l'équinoxe, ce qui amène le
diamètre nord-sud de la sphère parallèlement à l'axe du monde, on obtenait une
représentation du ciel bien mieux adaptée aux mouvements apparents des corps célestes.
Quel que soit le moment de l'année, l'ombre d'une tige diamétrale pointée vers l'étoile
polaire, c'est-à-dire parallèle à l'axe du monde, projette sur la sphère une ombre qui se
déplace d'un mouvement uniforme et qui affiche donc des heures égales.

Les différents cadrans solaires.
Tous les cadrans solaires que nous connaissons dérivent aujourd'hui de ce principe. La tige
dont l'ombre indique l'heure, inclinée sur l'horizon d'un angle égal à la latitude du lieu, porte
le nom de polos, et la surface sur laquelle se fait la projection de l'ombre définit le type de
cadran. On connaît ainsi les cadrans équatoriaux ou équinoxiaux, qui n'ont gardé de la
sphère que son cercle équatorial ; les cadrans horizontaux, éclairés par le Soleil de son
lever à son coucher en toutes saisons ; les cadrans verticaux, simples s'ils sont orientés
plein sud, plus compliqués si le mur qui les porte regarde un peu vers l'est ou vers l'ouest.
On peut aussi construire des cadrans à gnomon vertical et mobile au cours de l'année,
appelés analemmatiques.
Sur un cadran vertical (par exemple), l'ombre du style indique l'heure par son
orientation, mais sa longueur, à une heure donnée, dépend du jour de l'année : en été,
lorsque le Soleil est haut dans le ciel, elle est longue, et courte en hiver lorsque le soleil
reste près de l'horizon. On pourrait donc tracer les courbes, dites courbes de déclinaison,
que décrit l'extrémité de l'ombre chaque jour de l'année, chaque courbe étant parcourue
deux fois par an, à des dates symétriques par rapport à un équinoxe. Un tel cadran, qui
donnerait l'heure et la date, serait malheureusement illisible. On se contente seulement de
tracer quelques-unes des courbes diurnes, en général celles des solstices, qui sont des arcs
d'hyperboles, et celle des équinoxes, qui est un segment de droite.
Complétez votre recherche en consultant :
Les livres
cadran solaire équatorial, page 799, volume 2
cadran solaire - schéma de principe des cadrans verticaux et horizontaux,
page 799, volume 2
Complétez votre recherche en consultant :
Les corrélats
gnomon
heure
temps - La notion physique - Historique de la mesure du temps - Les temps du jour
et de la nuit