Observations

Pour la réalisation d'un cadran solaire il va falloir faire quelques observations sur le soleil. Toutes les observations qu'il est possible de faire à notre échelle se font de la terre donc retournons quelques temps au XVI^ème siècle et admettons que le soleil tourne autour de la terre. Comme vous le savez déjà certainement le soleil se lève à l'Est et se couche à l'Ouest, des saisons découpent l'année et le soleil paraît rester toujours à la même distance de nous. Mais ce ne sont que des conséquences de la variation de la déclinaison du soleil ou de la variation de l'heure à laquelle il passe au zénith.


On peut en effet mesurer la période solaire qui est d'environ 24 heures. Mais l'observation du soleil à midi montre qu'il ne se trouve pas chaque jour à la même position, celle-ci accuse un léger décalage d'un jour à l'autre. Observer les variations de l'heure de passage du soleil au zénith s'avère difficile ; nous vous proposons donc d'utiliser un calendrier des postes qui permet de les retrouver. Une mesure précise de la variation révèle qu'elle ne dépasse pas 30 secondes par jour :

Variation journalière de l'heure de passage du soleil au zénith

En cumulant ces variations journalières, on obtient une courbe appelée équation du temps qui donne le décallage entre midi solaire et midi horaire.

Equation du temps

On remarque d'autre part que la déclinaison, c'est-à-dire l'angle formé par le plan équatorial et le plan de l'ecliptique, dans lequel se déplace le soleil, varie au cours de l'année. Ceci explique que la déclinaison soit plus faible en hiver qu'en été.

Déclinaison du soleil à différentes époques de l'année :
rose en hiver, jaune aux équinoxes, bleu en été
L'observation de la trajectoire des étoiles nous indique que la période sidérale, temps que mettent les étoiles pour revenir au même endroit, est comprise entre 23h56mn et 24h00mn. Or le jour solaire est d'exactement 24 heures. Le soleil va donc moins vite que les étoiles. On remarque que à 24h d'intervalle, une étoile est légèrement déplacée vers l'Ouest. Si l'on pouvait observer sur un intervalle d'une année, on verrait que le 365^ème jour, les étoiles ont presque retrouvé la même position à la même heure.

Si vous éprouvez des difficultés à comprendre cette page, passez aux observations pour les novices.
Mais si tu es à l'aise, passe à l'étape modélisation.