fabrication et lecture du cadran solaire

A) Réalisation de notre cadran solaire horizontal

Construire un cadran solaire n'est pas dur. Tout d'abord, il faut placer un support (en général en bois) sur un plan horizontal (vérifiable avec un niveau à bulle). Une fois cette étape passée, on trace sur le support un segment de droite dont on note le milieu ( O ). Cet axe correspond à l'axe Ouest-est, l'axe des12 heures solaires (180°). Il faut ensuite subdiviser ces 180° en 12 lignes horaires originaires de O et espacées chacune par 15° (180°/12H=15° pour une heure). En effet, en 24H, le Soleil décrit un angle de 360° ; donc, en 1H, il décrit un angle de 15°. Le support est alors prêt.

Ensuite, il faut réaliser le style. Pour cela, il faut connaître la latitude du lieu pour lequel on réalise le cadran solaire (48°48' à La Queue Lez Yvelines). De là en découle l'angle entre le style et le support. Ensuite, il suffit juste d'accrocher le style avec une extrémité en I et l'autre au-dessus de la ligne horaire des 12 H, formant avec cette dernière l'angle de la latitude. Les lignes se numérotent de 6H pour la ligne la plus à l'Ouest (à gauche lorsque l'on regarde du coté sans lignes) à 18 H pour la ligne la plus à l'est. Selon la région et le temps solaire moyen du lieu où l'on se trouve, nous pouvons être amené à rajouter d'autres lignes en les séparant toujours avec un angle de 15°.

Pour construire un cadran solaire vertical la démarche est la même à l'exception que le support est vertical et que l'angle entre style et support doit être de 90°- latitude.

Pour construire un cadran solaire méridional, il faut rajouter un second support formant avec le premier un angle de 90° - latitude (colatitude) . Ce dernier support est similaire à celui décrit ci dessus pour le tracé des lignes mais le style doit être fixé orthogonal au point O.

Tout d'abord, pour avoir une bonne indication de l'horaire solaire, il faut orienter le cadran. Pour cela, il faut que le style pointe vers le Nord. Pour cela, on a besoin d'une boussole. Problème de la boussole magnétique, elle indique le Nord magnétique. Il faut donc corriger l'orientation du cadran avec la déviation magnétique de l'année en cours (d'après des documents de 1970, la déviation actuelle devrait être de l'ordre de 5°Ouest, d'où on oriente le style à 5° Est du Nord magnétique).

Une fois le cadran correctement orienté, il faut vérifier que le support est bien horizontal (ou vertical pour les cadrans verticaux). Pour cela, diverses méthodes sont possibles. On peut utiliser un niveau à bulle ou bien tout simplement une bille qui s'arrêtera de rouler lorsque le support sera parfaitement horizontal.
Alors, le soleil fait apparaître une ombre portée du style sur le cadran. Cette heure est le "temps solaire local" et correspond à l'heure solaire du lieu où l'on se trouve. A cette heure, il faut ajouter deux à trois corrections.

Tout d'abord , il faut corriger l'heure lue sur la cadran correspondant au " midi vrai " du Soleil. L'heure que nous utilisons constitue une moyenne, elle est en réalité en avance ou en retard par rapport à cette heure solaire. Cette première correction est de l'ordre de plus ou moins 16 minutes dépendant du jour de l'année et connaissable grâce à la courbe de l'équation du temps. (cliquer ci contre pour l'agrandir)

Une fois cette étape passée, il faut apporter une correction de longitude. Elle est de 4 minutes par degrés par rapport à Greenwich. Cette correction est à soustraire si l'on se trouve à l'Est de Greenwich et à ajouter si l'on se trouve à l'Ouest car le soleil décrit une trajectoire dans le ciel d'Est en Ouest. Puis, pour que cette correction donne l'heure légale d'hiver, on ajoute le décalage horaire avec Greenwich (1H). Dès lors, en été, il faut apporter encore une troisième correction et ajouter une heure de plus à ce que l'on lit sur le cadran pour obtenir l'heure affichée par nos montres. Pour rendre cette lecture plus rapide on peut tracer un graphique de la correction totale à apporter . Le cadran solaire devient alors une véritable montre écologique nous indiquant l'heure.

Soit pour exemple à La Queue Lez Yvelines :
Le 18 mai 2001 :
Heure sur le cadran : 12 H
Equation du temps : - 3 min 30 s
Correction de longitude : - 7 min 10 s ( 1°46' = 1.8 X 4 = 7.2 min = 7 min 10 s )
Décalage de Greenwich : + 1 H
Heure d'été : + 1 H
Heure de nos montres = 13 H 49 min
Entre l'heure solaire locale et l'heure de nos montres, il y a 1 H 49 min environ (on négligera les secondes) de décalage horaire.