Par Kevin Beck
Mis à jour le 30 août 2022

Andreas-Joachim Lins / EyeEm/GettyImages

Entrez dans le cadran solaire :les bases

Un cadran solaire est un simple chronomètre qui utilise l’ombre du soleil projetée par un gnomon pour indiquer l’heure locale. Le gnomon, une tige verticale ou un trou d’épingle, doit être aligné avec l’axe de la Terre et pointer vers le pôle nord céleste (CNP). A une latitude donnée, il est incliné par rapport à l'horizon d'un angle égal à cette latitude. Par exemple, à 40°N (Boulder, Colorado), le gnomon est incliné à 40° au-dessus de l'horizon nord, à mi-chemin vers le zénith.

• Remarque : Cet article est écrit pour les lecteurs de l’hémisphère Nord; inversez les directions nord-sud lorsque cela est approprié pour les emplacements situés au sud.

En savoir plus sur les cadrans solaires

Comprendre un cadran solaire nécessite de se familiariser avec quelques termes clés. La discipline allie astronomie et savoir-faire, offrant un aperçu de l'horlogerie ancienne et de la mécanique céleste qui la rend possible.

L'équateur céleste

Imaginez le système de latitude et de longitude de la Terre projeté sur une sphère imaginaire entourant la planète. Un grand cercle passant par les pôles célestes, appelé équateur céleste, représente l’équateur terrestre étendu vers le ciel. C'est la référence pour de nombreuses coordonnées célestes.

L'Écliptique

L’écliptique est la trajectoire apparente que le Soleil trace au cours d’une année, située dans le plan de l’orbite terrestre. Il est incliné de 23,4° par rapport à l'équateur céleste, ce qui fait apparaître le Soleil au nord ou au sud de l'équateur tout au long de l'année. Les deux points où l'écliptique coupe l'équateur céleste sont les équinoxes de printemps et d'automne.

Autres termes astronomiques standards

La latitude sur Terre correspond à la déclinaison dans le ciel, tandis que la longitude correspond à l'ascension droite. Le méridien, une ligne allant du nord au zénith jusqu'au sud, divise la sphère céleste en moitiés est et ouest et est crucial pour l'alignement d'un cadran solaire.

Histoire du cadran solaire

Les premiers cadrans solaires remontent à environ 1500 avant notre ère en Égypte. Certains étaient au format de poche, utilisant un gnomon à sténopé, permettant aux voyageurs de garder l'heure en déplacement. Les cadrans solaires sont restés utilisés jusque dans les années 1800, même si les horloges mécaniques sont devenues fiables, servant souvent de référence en matière de précision des horloges.

Parties et fonctionnement d'un cadran solaire

• Gnomon : Le composant qui projette l'ombre ; il doit pointer vers le CNP et être incliné selon la latitude de l'observateur.
• Plaque de cadran : Surface (plate ou cylindrique) sur laquelle tombe l'ombre. Il est marqué de lignes horaires qui correspondent à des heures spécifiques.
• Lignes horaires : Indiquez les heures de la journée pendant lesquelles le Soleil se déplace dans le ciel.
• Nodus : Une encoche ou une pointe sur le gnomon qui affine la position de l'ombre pour une lecture précise de l'heure.

Types de cadrans solaires

• Cadrans d'altitude : Utilisez l’élévation du Soleil au-dessus de l’horizon pour déterminer l’heure. Les types incluent des cadrans plats, cylindriques, à scaphe et annulaires.
• Cadrans directionnels : Fiez-vous à l’azimut (direction de la boussole) et à l’angle du Soleil au méridien de transit. Les sous-types incluent les cadrans horizontaux, verticaux polaires, azimutaux et équinoxaux.

Cadran solaire à faire soi-même

Construire un cadran solaire est un moyen accessible d’appliquer la physique et la géométrie dont nous avons discuté. Choisissez une journée claire et ensoleillée (évitez la pluie) pour voir le mouvement de l'ombre et confirmer l'exactitude de votre conception.