Le cadran solaire

Le soleil est la grande horloge du monde ». La formule est de Voltaire, sa réalité est éternelle. Les cadrans solaires sont certainement aussi vieux que notre civilisation. On avait remorqué depuis longtemps que l’ombre d’un bâton planté en terre varie au cours de la journée en produisant l’ombre la plus courte à midi.

Anaximandre élabore le premier cadran grec vers 550 avant notre ère et le système s’améliore rapidement car, vers l’an 300 avant JC, Parménion conçoit un cadran transportable, c’est-à-dire dépendant de la latitude du lieu (on savait déjà que la Terre était ronde).

La lecture est toujours imparfaite en raison de l’orientation verticale du style et c’est seulement au XIV’ siècle que le cadran à style incliné diffusé par les Arabes résout définitivement ce problème que ni les Grecs, ni les Romains n’avaient bien compris. Le plus célèbre est celui de la cathédrale de Chartres, il est réalisé en 1378, repris et corrigé en 1584. Celui de la cathédrale de Strasbourg le suit de quelques années.

Dans l’Orne, l’Eure ou la vallée du Rhône quelques pierres habilement travaillées ou sculptées, placées sur la face sud des églises, sont destinées à donner l’heure. Encore ces cadrans sont-ils de construction archaïque ; ils sont gradués en « Heures temporaires » (ou encore bibliques ou antiques).

L’intervalle entre le lever et le coucher du soleil est divisé en 12 parts égales : les heures diurnes. Les heures nocturnes se comptent également en douzaine, lien résulte que la durée des heures du jour et de la nuit n’est pas la même et qu’elle varie selon les saisons.

Il existe aujourd’hui une infinité de possibilités dans la science gnomonique, depuis le simple morceau de bois fiché en terre plus ou moins verticalement jusqu’aux cadrans lumineux, fonctionnant à l’énergie solaire au sens propre, par fibres optiques ou cellules photovoltaïques, précis à quelques secondes près. Rappelons que le Soleil, dans son mouvement apparent autour de la Terre, survole les 360 méridiens en 24 heures. Il s’ensuit :

• 1 heure = 15° (signe ° pour degré);
• 1° = 4 minutes (ou m pour minute de temps).

D’après les lois de Kepler, la vitesse de la Terre augmente lorsque sa distance au Soleil diminue et inversement. Le temps nécessaire au Soleil pour passer d’une position à l’outre s’appelle l’équation du temps, qui est donc la quantité à ajouter ou à retrancher au temps vrai indiqué par un cadran solaire pour obtenir le temps moyen.

En plus de l’équation du temps, il faut tenir compte de la longitude du lieu d’observation, à l’est de Greenwich, retrancher 4 minutes par degré, pour faire la relation entre un cadran solaire et votre montre.

Le méridien de Greenwich est pris comme méridien d’origine, son temps est appelé Temps Universel, en abrégé : TU, devenu UT. Or, actuellement, l’heure légale en France est définie comme étant le TU + 2 h (heure d’été) ou 1 h (heure d’hiver). C’est le temps civil ou temps légal.

Différents types de cadrans. – Cadran équatorial : c’est un cadran à table parallèle à l’équateur terrestre, le style pointe à peu près sur l’étoile polaire (en fait, sur le pôle géographique vrai) cadran solaire horizontal, non déclinant (plein sud); cadran solaire vertical, déclinant (si le mur sur lequel doit être tracé le cadran n’est pas plein sud); cadran solaire analemmatique (le style droit est réglable selon la date et où l’heure se lit sur une ellipse graduée).

Réalisation d’un cadran solaire horizontal le 2 novembre â 4* 20′ de longitude Est et 45° de latitude

1. Délimiter la table du cadran, vérifier son horizontalité à l’aide d’un niveau.
2. Tracer le méridien local sur cette table (sur la sphère terrestre, le méridien local est le grand cercle passant par les pôles et le lieu où l’on se trouve), plusieurs méthodes sont possibles (boussole, étoile polaire, etc.), nous en avons choisi une : d’après les éphémérides du Bureau des longitudes, le soleil passe.au méridien de Paris le 2 novembre à 11 h 34′, Paris se’ trouve à 2° 20′ de Greenwich, donc nous construisons notre cadran à 2° Est de Paris soit 8 minutes. L’équation du temps nous donne pour le 2 novembre – 16 minutes. Nous sommes à l’heure d’hiver, donc nous prenons 1 heure. Donc à 11 h 34 + 1 h – 8′ – lé’ = 12 h 10, heure à laquelle le 2 novembre passe au méridien, il est donc 12 h 10 à votre montre. Avec un fil à plomb, l’ombre donnée indique l’axe principal du cadran, le tracer.
3. Calcul des heures : au Nord, inscrire XII, au milieu du cadran, tracer avec précision une perpendiculaire, à droite, en regardant le 12 inscrire sur la perpendiculaire 6 h, à gauche 18h. Tracer les autres heures, avec pour chacune, un angle de 15 dégrée.
4. Mise en place du style : marquer le point O sur le méridien local (intersection des 2 droites), Préparer le style. Déterminer la latitude du lieu (par lecture d’une carte (une précision au demi-degré sera suffisante). Le style doit, dans notre cas être à 45° (complément .de la latitude avec 90′). Sa longueur sera calculée en fonction de la taille du cadran.

Nous tenons à votre disposition l’équation du temps pour toute l’année, et bonne construction pour les lecteurs qui auront le courage de se lancer dans cette aventure (dans le sens noble du terme).

Article publié dans le journal « La Montagne » en novembre 1997