Pourquoi le cadran solaire (1) ?

1. Pourquoi le cadran solaire (1) ? • Pour un observateur terrestre que ce soit la terre ou le soleil qui bouge, le résultat est le même il a la sensation que le soleil tourne autour de la terre . • En France, il voit le soleil se lever à l’est et se coucher à l’ouest. • Il remarque que suivant les saisons, il n’est pas toujours à la même hauteur et qu’il ne se lève pas tout à fait au même endroit, mais il tourne ! • Suivant les saisons le soleil se décale vers le Nord ou au contraire vers le Sud. • Dans le premier cas, la trajectoire au dessus de l’horizon s’allonge et la durée du jour augmente, dans le second la durée du jour diminue.

2. Pourquoi le cadran solaire (2) ? • Si on plante un bâton dans le sol à la verticale, on remarque que la longueur de son ombre varie dans la journée, mais aussi tout au long de l’année. • Elle est la plus courte au solstice d’été et elle est la plus longue au solstice d’hiver. • Et voilà pourquoi notre cadran solaire ….. • Bien sur la trajectoire de l’ombre va dépendre de là où on se trouve :

3. Pourquoi le cadran solaire (3) ? • Au pôle nord, l’horizon est parallèle à l’équateur, donc un gnomon( le fameux bâton) planté à la verticale est parallèle à l’axe de la terre et il est perpendiculaire à la trajectoire du soleil. • En 24 h le soleil boucle un cercle autour de ce gnomon, donc une heure correspond à 15°, toutes les heures l’ombre se décale de 15° • Ce qui marche au pôle nord marchera à n’importe quelle latitude, il y aura des aménagements( calculs) à faire et on obtiendra divers types de cadrans solaires.

4. cadran analemmatique (1) • Un cadran analemmatique est constitué d'une ellipse graduée avec des points horaires, et une ligne centrale où se déplace le style au cours de l'année.Le cadran analemmatique le plus courant est horizontal. • Il est souvent réalisé au sol, de grande dimension, afin qu'une personne puisse jouer le rôle du style en se plaçant à l'endroit indiqué par la date pour projeter son ombre sur l'ellipse.

5. cadran analemmatique (2) • Si l'ombre de la personne est suffisamment longue et coupe l'ellipse, l'heure est lue à l'intersection de l'ombre et de l'ellipse. Plus la latitude est élevée, plus l'ellipse tend vers un cercle et la ligne des dates se rétrécit. • Au pôle, le cadran analemmatique devient un cadran équatorial. • A l'équateur, l'ellipse se réduit à une droite graduée par les points d'heure, mais la ligne des dates atteint sa plus grande élongation.

6. CADRAN ÉQUATORIAL (1) • Le style fait un angle avec le plan horizontal égal à la latitude du lieu. • La table est perpendiculaire au style et fera donc avec le plan horizontal  un angle de 90° moins la latitude du lieu. • Les lignes horaires font des angles égaux de 15°. • La ligne de 12h est sur le méridien local. • Les lignes horaires sont tracées sur les deux faces de la table.

7. CADRAN ÉQUATORIAL (2) • La lecture s’effectue sur la face supérieure de l’équinoxe de printemps à l’équinoxe d’automne et sur la face inférieure de l’équinoxe d’automne à celui du printemps. • Les cadrans équatoriaux qui ne présentent que la face supérieure ne seront lisibles qu’au printemps et en été. • On l’appelle équatorial car sa table est parallèle à l’équateur terrestre

8. CADRAN ÉQUATORIAL (3) • Cadran équatorial armillaire  • Même principe, mais on utilise la portion d’un cercle tronqué sur laquelle se projette l’ombre d’un style. • Pour en faire rapidement et pas cher, il suffit de prendre un tambour à broder du commerce ….

9. LE CADRAN POLAIRE • C’est un type de cadran peu courant, il donne l’heure de 7 à 17h , il est universel : son tracé est indépendant de la latitude du lieu où on se trouve. • Il est appelé cadran polaire car la table est plane et parallèle à l’axe des pôles, . •  La table du cadran est perpendiculaire au méridien de GREENWICH, c’est à dire à l’axe Nord/sud, et forme avec l’horizontale un angle égal à la latitude du lieu. • Les lignes horaires sont parallèles. • Le style est parallèle à la table donc son ombre balaye successivement les lignes d’ouest en est.

10. LES CADRANS VERTICAUX(1) • Ce sont les cadrans les plus répandus. Il n’est pas possible de les orienter selon le méridien local car ils sont très souvent tracés sur un mur. • Cette orientation n’étant pas modifiable, c’est le tracé et la position du style qui seront modifiés en conséquence. • La détermination de l’orientation du mur, comme le tracé du cadran vertical déclinant Et l’implantation de don style demandent des calculs relativement compliqués.

11. LES CADRANS VERTICAUX(2) • Différents types : • -    les cadrans verticaux plein sud appelé aussi cadran méridional • -    les cadrans verticaux déclinants Est ou Ouest • -    les cadrans verticaux occidentaux ( tournés vers l’Ouest ) • -   les cadrans verticaux orientaux (tournés vers l’Est)

12. Cadran Horizontal • Il est facile à réaliser , on peut l’installer dans un endroit dégagé, il fonctionne toute l’année du lever au coucher du soleil • Il est composé d’une table horizontale et d’u style qui pointe vers le Nord céleste qui projette une ombre qui recouvre une ligne qui donne l’heure. • L’écart entre les lignes n’est pas constant, des calculs trigonométriques permettent de trouver les angles.

13. Cadran du berger • Constitué d'un cylindre en buis recouvert de papier imprimé, et d'une lame d'acier pouvant se loger à l'intérieur du cylindre, ce cadran permet d'indiquer l'heure d'après la hauteur du soleil, mesurée en un lieu. • L'ombre du soleil est portée sur les lignes horaires imprimées sur le cylindre, variables suivant les saisons, et la latitude définie. • Très simple à utiliser, ne nécessitant pas de boussole, ce type de cadran de voyage, appelé aussi montre de berger se vendait cinq francs en 1849 à Paris.