Le cadran solaire équatorial

Le cadran solaire équatorial
1-Principe de fonctionnement :
C’est un cadran qui donne l’heure en fonction de la position dans le ciel d’une étoile bien
particulière puisqu’il s’agit du soleil.
L’ombre du stylet projeté sur le plan du cadran donne l’heure solaire du lieu où est installé le
cadran solaire.
Le cadran construit est dit équatorial car le plan de projection de l’ombre du stylet est parallèle au
plan de l’équateur terrestre.
2-Mise en station du cadran solaire équatorial :
Comme les étoiles, le soleil tourne ( en apparence seulement !) autour d’un axe imaginaire qui est
l’axe de rotation de la Terre.
Celui-ci pointe vers l’étoile polaire qui indique le nord. Le stylet représente en miniature cet axe
imaginaire et doit donc lui aussi pointer vers le Nord : par conséquent, le stylet sera aligné sur l’axe
de rotation terrestre.
En pratique, il suffit de prendre une boussole pour trouver la direction du nord et ainsi mettre
correc tement le cadran en station.
Remarque 1 :
Lorsque le stylet est aligné sur l’axe de rotation de la Terre, on comprend bien que le plan du cadran
est parallèle au plan de l’équateur terrestre puisque l’équateur terrestre est perpendiculaire
à l’axe de rotation de la Terre.
Remarque 2 :
Attention, la boussole indique la direction du Nord magnétique ! Or le Nord qui nous intéresse est
celui des navigateurs à la voile c'est-à-dire le Nord géographique indiqué par l’étoile Polaire.
Dans le Nord-Pas-de-Calais, heureusement, l’écart angulaire entre le Nord magnétique et le Nord
géographique est inférieur à 1°.
Orienter le cadran grâce à la boussole n’occasionne donc pas une grosse erreur de mise en station!
3-Les quatre points Cardinaux :
Le soleil se lève à l’Est et produit donc une ombre dirigée du côté OUEST :
>voir la vidéo de l’éclairage du cadran au lever du soleil :
- le cadran est vu à partir du Nord puisque le stylet pointe vers nous
-on voit au début de la vidéo que l’ombre du stylet pointe vers la droite quand le soleil se lève ; la
droite indique donc l’ouest puisque que le soleil qui produit l’ombre sur le plan du cadran est à
l’est au lever.
Le soleil se couche à l’Ouest et produit donc une ombre dirigée du côté EST :
>voir la vidéo de l’éclairage du cadran au coucher du soleil :
- le cadran est vu à partir du Nord puisque le stylet pointe vers nous
-on voit au début de la vidéo que l’ombre du stylet pointe vers la gauche quand le soleil se couche ;
la gauche indique donc l’est puisque que le soleil qui produit l’ombre sur le plan du cadran est à
l’ouest au coucher.
Au final, voici comment se disposent les quatre points cardinaux :
4-Eclairage du cadran en fonction de la saison :
Au Printemps et en Eté, la face supérieure du cadran est éclairée.
En Automne et en hiver, la face inférieure du cadran est éclairée :
Effectivement, en fonction de la saison, le soleil est soit au-dessus du plan du cadran ou bien audessous. Puisque que le plan du cadran est parallèle au plan de l’équateur terrestre, cela
implique que le soleil monte ou bien descend par rapport au plan de l’équateur au cours de
l’année.
Or le soleil est fixe, il est le centre du système solaire. Le fait que le soleil passe au-dessus ou audessous du plan de l’équateur terrestre est un mouvement apparent du soleil perçu par
l’observateur terrestre mais qui ne correspond pas à un déplacement réel du soleil.
Nous sommes dans le même cas de figure que pour le mouvement diurne : le déplacement des
étoiles dans le ciel n’est pas réel ; il est dû à un mouvement de la Terre , sa rotation sur son axe,
que l’observateur terrestre ne ressent pas.
Ce déplacement apparent du soleil de part et d’autre du plan de l’équateur terrestre est dû lui
aussi à un mouvement de la Terre dont l’observateur terrestre n’a pas conscience
immédiatement et à une caractéristique géométrique de la Terre :
1. L’axe de rotation de la Terre est inclinée de 23,5 ° par rapport au plan dans lequel la Terre se
déplace autour du soleil ( plan de l’écliptique). Cette particularité géométrique fait que le plan de
l’équateur terrestre est incliné de 23,5° sur le plan de l’écliptique.
2. La Terre se déplace autour du soleil ( révolution de 1 an) donc en fonction de sa position sur son
orbite, le soleil semble au-dessous ou au-dessus du plan de l’équateur terrestre.
Nous pouvons à présent comprendre pourquoi le cadran est éclairé sur sa face inférieure ou
supérieure .
Cela tient au phénomène des saisons dû au mouvement de révolution de la Terre autour du soleil
et à l’inclinaison de l’axe de rotation terrestre sur l’écliptique.
Explications par l’image :
5-La déclinaison solaire :
On l’aura compris, en fonction de la saison, le soleil est perçu par l’observateur terrestre au dessus
ou au dessous du plan de l’équateur.
Cet angle ( apparent) entre le soleil et le plan de l’équateur se nomme déclinaison solaire.
La valeur de la déclinaison solaire varie entre +23,5° et -23,5° en fonction de la saison.
Remarque :
Signe + => le soleil est au-dessus de l’équateur terrestre ( soleil dans l’hémisphère nord)
Signe - => le soleil est au dessous de l’équateur terrestre ( soleil dans l’hémisphère sud)
Ci-dessous le graphique donnant la saison en fonction de la valeur de la déclinaison solaire :