Les cadrans solaires éxistent depuis très longtemps, développée par les Arabes pendant plusieurs siécles, ils ont servis le plus souvent à déterminer les heures religieuses.
 Les jours étaient divisés en 12 heures qui séparait le lever du coucher du soleil et en 12 heures de nuit la durée séparant le coucher du lever du soleil, de sorte que la durée de l’heure était variable au cours de l’année. Ces heures anciennes sont appelées :
Heures temporaires.
 Quelques instruments anciens pour mesurer le temps.

  1/ le Scaphé - 2/ le gnomon - 3/ le polos


 Dès l'aube de l'humanité on a cherché à mesurer le temps pour prévoir le retour des saisons froides ou chaudes.
 Historiquement on peut dire que la mesure du temps est essentiellement de nature astronomique. Elle ne deviendra l'affaire des physiciens que dans le courant du vingtième siècle.
 Le temps donné par les cadrans solaires est ce que l'on appelle en astronomie le temps solaire vrai d'un lieu.

Le temps solaire moyen est donné par un soleil moyen (fictif) se déplacant sur une orbite circulaire, à vitesse constante, dans le plan de l'équateur céleste.
 Ce temps solaire moyen est à l'origine de la première définition astronomique de la seconde jusqu'en 1960 : c'était la 86400ème partie du jour solaire moyen.
 La différence entre temps solaire moyen et temps solaire vrai s'appelle l'équation du temps.


 Donc, on fait un savant calcul avec les deux temps solaires, le vrai et le moyen et cela donne le graphique à droite. Ce graphique permet de corriger l'heure du cadran solaire sans oublier pour la France d'ajouter 1 heure en hiver et 2 heures en été car, je le rappelle, le cadran solaire donne l'heure solaire..

 Equation du temps

 c'est la correction à apporter à l'heure du cadran en fonction de la date.
Le cadran équatorial
 Principe du cadran solaire

 Quelques notions pour comprendre le fonctionnement d'un cadran solaire.
 Le cadran équatorial est le plus simple car chaque graduation horaire fait 15°. Pourquoi ? C'est simple, 360° (le tour d'un cercle) divisés par 24h font 15° chacun.

 Seule contrainte, il faut orienter le style vers l'étoile polaire, donc faire basculer la table en fonction de la latitude du lieu d'installation.

 Dans TOUS LES CAS le style est orienté comme l'axe de rotation de la Terre, vers l'axe nord-Sud.

 Equation du temps

 c'est la correction à apporter à l'heure du cadran en fonction de la date.
Le Cadran Vertical Déclinant
 Principe du cadran solaire

 Quelques notions pour comprendre le fonctionnement d'un cadran solaire.
 Les cadrans verticaux déclinants sont une projection d'un autre cadran, ici un cadran horizontal qui est lui même la projection d'un cadran équatorial.

 La projection se fait sur un plan orienté différemment (dessin de gauche).

 Le style se retrouve incliné par rapport à la ligne de 12h car toujours dans la direction du pôle céleste.
Déclinaison d'un mur
Tracé d'un cadran sur un mur déclinant

Un des trois cadrans solaires de la cathédrale de Strasbourg

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 Equation du temps

 c'est la correction à apporter à l'heure du cadran en fonction de la date.
Le Cadran Pôlaire
 Principe du cadran solaire

 Quelques notions pour comprendre le fonctionnement d'un cadran solaire.
 Bien qu'ils soient faciles à fabriquer, les cadrans pôlaires sont peu courrants.
 Ils donnent l'heure de 7h à 17h.
 La table du cadran est perpendiculaire au méridien et inclinée selon un angle égal à la latitude.
 Les lignes horaires sont parallèles entre elles et le style est parallèle à la table.

 Le tracé est simple. Tracer X X'. Avec O pour centre tracé un cadran équatorial (heures de 15°). Tracer Y Y' perpendiculaire à X X'. Plus OA est grand plus les lignes horaires coupent Y Y' en formant des segments plus longs.
 Tracer les perpendiculaires à Y Y' à partir des points d'intersection obtenus. La hauteur du style est égale à AO.

 Equation du temps

 c'est la correction à apporter à l'heure du cadran en fonction de la date.
Le Cadran Occidental et Oriental
 Principe du cadran solaire

 Quelques notions pour comprendre le fonctionnement d'un cadran solaire.


 Faciles à fabriquer, sur le même principe que le cadran pôlaire. Ils donnent soit les heures du matin soit les heures du soir. La table du cadran est en direction au méridien et inclinée selon un angle égal à la latitude.





 Le tracé est simple. Tracer X X'. Avec O pour centre tracé un cadran équatorial (heures de 15°). Tracer Y Y' perpendiculaire à X X'.

 Tracer les perpendiculaires à Z Z' à partir des points d'intersection ob-tenus. La hauteur du style est égale à AO.

 Equation du temps

 c'est la correction à apporter à l'heure du cadran en fonction de la date.
L'Analemme
 Principe du cadran solaire

 Quelques notions pour comprendre le fonctionnement d'un cadran solaire.
 L'analemme est cette courbe en huit qui permet de corriger l'heure du cadran. C'est le résultat "visible" de la course apparente du Soleil tout au long de l'année.
 Cette courbe est la combinaison de l'excentricité de l'orbite terrestre et de l'obliquité de l'axe de rotation de la Terre. L'excentricité fait que la Terre est en retard ou en avance sur le temps selon la 2eme loi de Kepler : "Quand une planète parcourt son orbite, le rayon Soleil-planète balaie des aires égales en des intervalles de temps égaux". Ce qui donne : La distance P1 P2 est plus grande que P3 P4. La planète accélère en B et ralentit en A.
 En B la planète accélère et est en avance sur le temps solaire et en A elle ralentit et retarde. La seconde courbe, l'obliquité, provoque aussi une avance et un retard sur le temps solaire. La combinaison des deux courbes donne l'Analemme.


 Equation du temps

 c'est la correction à apporter à l'heure du cadran en fonction de la date.
Méridienne
 Principe du cadran solaire

 Quelques notions pour comprendre le fonctionnement d'un cadran solaire.
 C'est la reprèsentation en temps réel de la position du Soleil à midi. Une des plus célèbres est dans l'église Saint-Sulpice à Paris.

 Dans le cas d'une méridienne, au travers d'un œilleton, c'est l'image même du Soleil qui se projette sur la ligne méridienne tracée au sol; dans la mesure, bien sûr, où cette dernière est située dans une ambiance suffisamment sombre.

 L'œilleton (en hauteur, dans la paroi de l'église), son pied (le point situé au sol et à la verticale de l'œilleton) et le centre de l'image du Soleil constituent les trois sommets d'un triangle rectangle - dénommé "triangle gnomonique" - auquel s'appliquent les règles trigonométriques des triangles rectangles.
méridienne intérieure et extérieure


Déclinaison d'un mur et Méridienne d'un lieu
 Déclinaison d'un mur

 Poser une planche sur un support placé contre le mur et caler le tout bien horizontalement à l'aide d'un niveau (Fig. 1); Fixer un style droit, bien perpendiculaire à la planche en S. c'est son ombre qui va permettre de déterminer la déclinaison du mur.

 A gauche ou à droite selon l'orientation du mur placer une feuille A4 millimètrée de façon à faire coïncider son coin bas/gauche (ou bas/droit) avec le pied du style. Pour cela se vervir des axes X et Y qui peuvent être tracés sur la planche ou, comme sur la figure, sur une feuille rigide posée sur la planche.

 Quelque soit le jour, vous pouvez tracer l'ombre de midi solaire, à condition de corriger l'heure du Soleil à l'aide de l'équation du temps.

  Ex : A midi heure locale, celle de la montre, le 10 avril le graphique donne une différence de + 1 min 30 s donc il est au Soleil 12h 1min 30s. C'est à cette heure exacte qu'il faut noter l'angle en marquant l'ombre sur le papier millimètré puis mesurer cet angle au rapporteur.


 Avec ce système on peut déterminer la méridienne du lieu. Ne pas bouger la planche, marquer l'ombre sur le mur, à l'aide d'un laser, se placer à 10 mètres et faire coïncider le rayon style/marque.

 Il est recommandé de faire plusieurs vérifications à des jours différents.

 Le cadastre (fig. 2) permet de vérifier l'orientation du mur et la méridienne du lieu.
Figure 1
Figure 2