Cadran solaire vertical mural déclinant

à accrocher à une façade comme un tableau mural
Modèle léger en plastique laminé, à construire soi-même

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

  1. Déterminer l'orientation de la paroi verticale avec le calculateur en ligne Azimut de la paroi verticale. Des méthodes alternatives sont données en annexe en bas de page.
  2. Construire un modèle réduit, comme expliqué ci-dessous, afin de vérifier l'orientation. Des calculateurs en ligne produisent les graduations de la table du cadran et donnent les plans du style.
  3. Agrandir les plans PDF aux dimensions souhaitées (prestation fournie par les calculateurs) et réaliser le cadran.

Le cadran solaire vertical pour façade

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

  • une graduation appelée «Classique» qui donne l’«heure du soleil moyen» du lieu ;
  • une graduation appelée «Contemporain» qui donne l’«heure légale du soleil moyen» (à un quart d'heure près) et qui peut se décliner en heure d’hiver et heure d’été ;
  • une graduation appelée «Horloge» qui donne l'heure légale du soleil vrai du jour et qui sert à vérifier l’azimut de la façade et, le cas échéant, à le corriger.

Le montage s’effectue sans colle afin que les graduations, qui constituent la couche imprimée, soient interchangeables. La structure, enserrée dans un cadre photo, peut être placée à l’intérieur, à un endroit ensoleillé, par exemple dans un jardin d’hiver, sur un meuble qu’on ne déplace pratiquement jamais. Elle peut aussi être placée à l’extérieur, par exemple sur un balcon ou une terrasse. La paroi à laquelle le cadre est suspendu doit être parfaitement verticale, ce que l’on vérifiera au moyen d’un niveau à bulle. On s'assurera de même que les côtés du cadre sont bien horizontaux, respectivement verticaux.

Cadran solaire mural
Exemple sur une façade orientée Sud Sud-Ouest

1. Azimut de la paroi verticale

Lorsqu'on pose un cadran solaire contre un mur vertical, l'orientation du mur détermine l'orientation du cadran.

Il faut connaître l'orientation de la façade, plus précisément l'angle entre le Nord et la façade, que nous appelons «azimut de la paroi verticale».

Le calcul de l'azimut de la paroi verticale est réalisé à partir d'une observation à faire : l'heure à laquelle la paroi passe de l'ombre à la lumière, ou de la lumière à l'ombre. Le programme en ligne suivant effectue les calculs :

Azimut de la paroi verticale

Noter et reporter la valeur de l'azimut en tant que donnée dans les autres calculateurs en ligne «Structure du cadran», «Horloge», «Classique» et «Contemporain».

2. 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.

3. Vérifications

Tester le fonctionnement du modèle réduit avec la graduation «Horloge» :

«Horloge» : cadran de vérification globale

Correction de l'azimut

Dans le cas où l'heure indiquée par le cadran «Horloge» diffère sensiblement de l'heure légale (donnée par la montre), il est indiqué de corriger l'azimut de la façade.

Correction de l'azimut et validation du cadran «Horloge»

4. Exploitation : cadrans verticaux pour façades

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 Classique -
Heure légale Contemporain Horloge

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. Ce cadran est le plus naturel : le cadran solaire donne l'heure solaire.

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. Comme on ne veut pas changer la graduation tous les jours, on doit accepter des écarts de plus ou moins un quart d'heure par rapport à l'heure légale.

Mathématiques du cadran solaire vertical déclinant
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Annexe : méthodes alternatives pour déterminer l'azimut de la paroi verticale

Quoiqu'il soit conseillé de déterminer l'orientation du cadran avec le calculateur en ligne Azimut de la paroi verticale, voici trois autres méthodes :

  1. Si vous disposez des plans de la maison, l'angle entre le Nord et la façade peut y être mesuré.
    • Au moyen d'un cadran solaire horizontal, on commence par déterminer la méridienne :
      • «Initial» (en papier) ou
      • «Boussole» (en plastique laminé).
    • Après quoi, au moyen du rapporteur joint, on peut mesurer l'azimut de la façade.

Mesure de l'azimut 2
La bande de scotch indique la direction Nord-sud.
La règle est parallèle à la façade.

    • Au moyen du cadran solaire vertical «Plein sud», on commence par déterminer l'orientation Est-Ouest.
    • Après quoi, au moyen du rapporteur joint, on peut mesurer l'azimut de la façade

Mesure de l'azimut 3
La bande de scotch indique la direction Est-ouest.
La règle est parallèle à la façade.