Cadran solaire horizontal à orienter

Modèle léger en plastique laminé, à construire soi-même

Pour construire un cadran horizontal de grandes dimensions, on peut passer par les étapes suivantes dont tous les éléments sont disponibles gratuitement dans ce site :

  1. Construire un modèle réduit
    • soit en papier,
    • soit en matières synthétiques, comme comme expliqué ci-dessous.
    Des calculateurs en ligne produisent les graduations du cadran et les plans du style. Tester le modèle réduit.
  2. Agrandir les plans PDF aux dimensions souhaitées (prestation fournie par les calculateurs) et réaliser le cadran.

Le cadran solaire horizontal à orienter

Le cadran proposé ici consiste en une structure en plastique laminé dans laquelle la couche imprimée peut être graduée de diverses manières.

  • La graduation appelée «Traditionnel» donne l’«heure du soleil moyen» du lieu ; elle peut s'écarter du soleil vrai de plus ou moins un quart d'heure.
  • La graduation appelée «Moderne» donne l’«heure légale du soleil moyen» ; elle peut se décliner en heure d’hiver et heure d’été ; elle peut s'écarter du soleil vrai de plus ou moins un quart d'heure.
  • La graduation appelée «Boussole» donne l'heure légale du soleil vrai du jour ; elle sert à orienter le cadran horizontal selon la méridienne, dans la direction Nord-Sud.

Le montage s’effectue sans colle afin que les graduations, qui constituent la couche imprimée, soient interchangeables. La structure est enserrée dans un cadre photo. La surface sur laquelle le cadran est posé doit être parfaitement horizontale, ce que l’on vérifiera au moyen d’un niveau à bulle.

Le cadre peut se trouver à l’intérieur, à un endroit ensoleillé, par exemple dans un jardin d’hiver, ou sur un meuble qu’on ne déplace pratiquement jamais. Il peut aussi être placé à l’extérieur, par exemple sur un balcon ou une terrasse, à la condition d'être fixé au sol pour résister au vent. S'il doit être déplacé, tout en conservant l'orientation Nord-Sud, un marquage de la position sur le sol peut rendre service.

Temps solaire vrai légal

Construction de la structure en plastique laminé

Tutoriel

Réalisation de la structure du cadran

Cette activité est accessible à tout public, car des programmes en ligne assument les calculs et livrent les pièces du cadran sous la forme d'images qu'il ne reste plus qu'à imprimer, découper et assembler.

Orientation du cadran horizontal

Cadran d'orientation «Boussole»

Le cadran d'orientation «Boussole» donne le temps solaire vrai du jour. On l'imprime sur un transparent A4 pour rétroprojecteur et on l'insère dans la structure du cadran (voir les instructions de montage).

Le cadran d'orientation «Boussole» permet d'orienter le panneau selon l'axe Nord-Sud : il suffit d'orienter le cadran de telle manière qu'il indique l'heure légale.

Le côté long du cadre est alors orienté Nord-Sud. La vérification d'une orientation correcte consiste à observer le cadran qui doit conserver l'heure légale durant toute la journée.

Exploitation: cadrans horizontaux orientés Nord-Sud

Jeu de cadrans interchangeables

Les cadrans qui donnent le «temps solaire en moyenne annuelle» font l'hypothèse que la vitesse angulaire apparente du soleil est constante. L'heure donnée peut différer du temps solaire vrai de plus ou moins un quart d'heure. Cette différence, qui varie au fil de l'année, est appelée «équation du temps».

Dans la structure du cadran, on peut insérer différents cadrans imprimés selon le but recherché.

  Soleil moyen Soleil vrai
Heure solaire Traditionnel Voir, dans la réalisation en papier, le cadran Événementiel
Heure légale Moderne Boussole

Avant l'introduction des fuseaux horaires qui synchronisent l'heure légale sur une portion de la terre, on vivait au temps solaire moyen qui varie de lieu en lieu. La construction de ce cadran solaire ne dépend que de la latitude du lieu.

Pour ce faire, en plus de la latitude, il faut prendre en compte la longitude du lieu et le fuseau horaire. Dans les régions qui font la distinction «heure d'hiver»/«heure d'été», deux cadrans gradués sont nécessaires.

Mathématiques du cadran solaire horizontal

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