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Evolution des cadrans solaires

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Gnomon:

Simple bâton planté verticalement en terre. Il permet aux hommes de comprendre le rythme des saisons et de commencer à découper la journée en parties.
On le retrouve partout sur la terre : Chine, Afrique, Amérique, Bornéo. C'est l'ancêtre du cadran solaire.




Obélisque: (vers 2500 avant notre ère)

De nombreux monuments anciens ont été utilisés pour permettre de se repérer dans le temps. Parmi les plus anciens, des mégalithes comme à Stonehenge sont alignés sur le lever du Soleil au solstice d'été.
Certaines pyramides comme celle de Kheops sont orientées très précisément suivant les points cardinaux à moins de 0,1° près.
Il est possible que les obélisques égyptiens aient servi de méridienne. Lorsque l'ombre est au nord, c'est le milieu de la journée, il est midi. De plus, la longueur de l'ombre renseigne sur la date. Elle est minimale au solstice d'été et maximale au solstice d'hiver.




Cadran solaire égyptien: (vers 1500 avant notre ère)

Le pharaon Thoutmosis III emportait dans ses bagages un cadran portatif qui pourrait être cet objet. Il s' agit du plus ancien cadran solaire connu.
La branche inférieure du cadran doit être orientée est-ouest. Elle reçoit l'ombre de la barre supérieure. A midi, cette ombre est nulle et on retourne le cadran pour 1' après-midi. La durée des heures obtenues ainsi varient au cours de 1' année.
Cette reproduction de cadran égyptien a été graduée en heures solaires vraies pour l'équinoxe à Dijon.




Scaphé: (IIIe siècle avant notre ère)

Une demi sphère creusée dans la pierre représente exactement le ciel inversé. Si on place un point au centre de cette sphère ,son ombre reproduit sur la pierre tous les mouvements du Soleil.
Au cours de la journée, cette ombre décrit des cercles parallèles, plus ou moins haut suivant la date. A midi, l'ombre est située sur le grand cercle vertical orienté au nord.
Comme toute la demi sphère n'est pas utilisée, on peut n'en garder qu'une partie.




Bougies et sabliers:

Le soleil n'est pas le seul moyen de se repérer dans le temps. Les horloges à eau ou clepsydres existent depuis les pharaons. Les sabliers étaient utilisés sur les bateaux pour mesurer le temps par demi-heure. Une fois que l'on a l'heure au Soleil, à midi par exemple, le sablier sert de garde temps.
De nombreux autres systèmes ont existé comme celui des bougies graduées en heures ou des lampes à huile dont le réservoir est gradué.
Les horloges mécaniques arriveront au XIIIe siècle mais elles sont au début très imprécises.




Cadran canonial: (Moyen âge)

Ce type de cadran était déjà connu en Egypte et à Rome mais il s'est surtout développé au Moyen Age sur les murs des églises romanes, en particulier en France et en Angleterre.
Sur ces cadrans canoniaux, le style est horizontal et les lignes indiquent les heures de prière (prime, tierce, sexte, none, vêpres).
La ligne horizontale correspond au lever et au coucher du soleil. La journée est partagée en 4, 6, 8 ou 12 parties Les heures indiquées sur ces cadrans sont plus courtes en hiver qu' en été.
De plus dans une même journée, les heures ne sont pas égales entre elles.




Cadrans à style polaire:

Connu des Arabes, il arrive en Europe vers le milieu du quinzième siècle et est muni d'un style parallèle à l'axe de la Terre.
Contrairement aux cadrans précédents, il indique des heures qui sont les mêmes toute 1' année. Il peut indiquer également les équinoxes et les solstices. On le trouve sous différentes formes.

a) Cadran sphérique:
Pour l'utiliser, il suffit de tourner la partie métallique jusqu'à ce que son ombre soit minimale. On lit alors l' heure sur la graduation en face du style. Ce type de cadran ressemble sur le principe aux cadrans équatoriaux. L'axe est toujours parallèle à l'axe de la Terre.

b) cadran équatorial:
Un bâton vertical installé au pôle Nord donne un cadran solaire où l'ombre Se déplace de 15° par heure. On peut transporter ce cadran à une autre latitude à condition de l'orienter de la même manière mais il ne sera plus horizontal. Avec Sa table graduée tous les 15° et parallèle au plan de l'équateur, on l'appelle cadran équatorial. La face supérieure est utilisée au printemps et en été, 1'autre en automne et en hiver.

Cadran solaire équatorial

c) Cadran Horizontal:
Orienté au Sud, les lignes horaires sont tracées sur un plan horizontal et sont symétriques de chaque côté de la ligne de midi qui indique également l'axe Nord-Sud et donc le meridien local.

d) Cadran vertical méridional:
La table verticale est exposée face au Sud, les lignes horaires sont symétriques de chaque côté de la ligne du midi.

e) Cadran vertical déclinant:
La table verticale ne fait pas face au Sud. Déclinant du matin côté Est ou déclinant du soir côté Ouest. Les lignes horaires ne sont plus réparties régulièrement de chaque côté du midi solaire.

f) Cadran multiface à styles polaires:
Pour qu'un cadran Solaire indique l'heure correctement en toute saison, il suffit que le style Soit parallèle à l'axe de la Terre. Pour cela, il doit faire avec la direction horizontale nord un angle égal à la latitude du lieu.

Cadran solaire style polaire

Sur ce cadran à cinq faces, les cinq styles sont parallèles à l'axe de la Terre et dirigés vers l'étoile Polaire.

g) Cadran polaire:
Un cadran polaire a une table dirigée vers le sud et parallèle à l'axe des pôles. De ce fait, les lignes horaires sont toutes parallèles entre elles.

Cadran solaire polaire

- La ligne rouge correspond au trajet apparent du soleil au solstice d'été.
- La ligne bleue correspond au trajet apparent du soleil au solstice d'hiver.
- La ligne verte correspond au trajet apparent du soleil aux équinoxes.

h) Méridienne simple:
Cadran solaire réduit au seul tracé de la ligne du midi. Il servait au début de l'horlogerie à recaler les montres sur le soleil.

i) Méridienne de temps moyen:
Inventée par Grandjean de Fouchy vers 1730. Le mouvement apparent du soleil est irrégulier, il en résulte une avance ou un retard de l'heure solaire sur l'heure de l'horloge. La méridienne de temps moyen (qui a la forme d'une courbe en huit) permet de compenser ce décalage.




Cadran de Hauteur:

Les cadrans solaires classiques donnent l'heure à partir du trajet apparent du Soleil.
Les cadrans de berger utilisent la hauteur du Soleil pour trouver l'heure. Mais comme cette hauteur change chaque jour, il faut connaître la date pour s'en servir. Par contre, il n'est pas nécessaire de connaître la direction du Sud, contrairement à un cadran classique.
Pour l'utiliser, après avoir réglé le style sur la date, on tourne le cylindre vers le Soleil jusqu'à ce que l'ombre soit verticale et on lit l'heure sur la ligne de la date.




Cadran analemmatique:

De forme elliptique, son style mobile et vertical est déplacé suivant la date. Principe connu depuis le dix-septième siècle. Souvent de grande taille, on le trouve au sol dans les parcs et sur les places publiques de façon à ce que 1' utilisateur prenne la place du style.




Cadran bifilaire:

Ce type de cadran a été imaginé il y a moins d'un siècle. Un des deux fils est orienté est ouest et l'autre nord sud. L'heure et la date se lisent à l'intersection de l'ombre des deux fils. En réglant correctement les hauteurs des deux fils, on peut avoir des heures régulièrement espacées de 15°. On pourrait ainsi ajouter un système tournant permettant de régler le décalage en longitude ainsi que l'équation du temps.



Mise à jour le Mercredi, 20 Avril 2011 14:22