Cadran solaire - Définition
Description
Un cadran solaire est un instrument silencieux et immobile qui indique le temps solaire par les déplacements de l'ombre d'un objet de forme variable, le gnomon, sur une surface quelconque, mais généralement plane, la table du cadran (la table peut être aussi concave, convexe, sphérique, cylindrique...).
Le gnomon est généralement un axe (ou l'arête d'un plan) incliné parallèlement à l'axe du monde, pôle nord-pôle sud (mais il peut être simplement vertical). Cette inclinaison, dont l'angle dépend de la latitude du lieu, permet de lire l'heure (en fait l'angle horaire du soleil) directement en suivant l'ombre de l'axe sur le cadran, grâce à un ensemble d'inscriptions sur la surface du cadran.
Les déplacements de l'ombre au cours de la journée sont liés à la position apparente du soleil dans le ciel qui suit la rotation de la terre. Elle sont mesurables par les coordonnées solaires : angle horaire, hauteur et azimut. On aura donc des cadrans d'angle horaire, de loin les plus répandus, des cadrans de hauteur, et des cadrans d'azimut. Trois corrections permettent de passer de l'heure solaire vraie à l'heure légale : l'équation du temps, l'écart de longitude et le décalage horaire (heure d'été/heure d'hiver).
Le cadran solaire est considéré comme un des tout premiers objets utilisés par l'homme pour mesurer l'écoulement du temps du fait de sa simplicité. Toutefois, l'heure du cadran solaire est l'heure solaire vraie du lieu où il se trouve implanté : autrefois cela convenait à tout le monde. À notre époque cette heure diffère de l'heure moyenne et de l'heure légale : elle dépend de la longitude du lieu, elle n'est pas rigoureusement constante selon les saisons, et bien sûr ne tient pas compte des changements éventuels heure d'été/heure d'hiver. Cependant, ces écarts peuvent se corriger sur des cadrans un peu sophistiqués, par exemple avec un gnomon dont la forme compense l'équation du temps ou avec des lignes horaires qui ondulent comme la fameuse courbe en 8 et qui sont décalées pour tenir compte de la longitude.
En outre, il ne fournit aucune information utile quand le soleil n'est pas visible, pendant la nuit et quand le temps est couvert. Sans doute est-ce la raison pour laquelle, si les romains découpaient le jour en 12 heures, ils découpaient la nuit en seulement 4 veilles. En effet, ils n'ont connu d'autres instruments de mesure du temps comme la clepsydre que très tardivement.
L'organisation d'un cadran solaire, dont les formes concrètes sont innombrables, a permis de développer tout un art du cadran par la décoration parfois très sophistiquée de la surface du cadran et par le travail souvent fin de l'axe. Malgré leur nom, certains cadrans sont de véritables sculptures, parfois monumentales, parfois sans aucune surface plane, en particulier les sphères armillaires. Une devise ou un proverbe orne souvent le cadran, tels que Carpe diem (Cueille le jour) ou Vulnerant omnes, ultima necat (Toutes les heures blessent, la dernière heure tue).
Types de cadrans
Les cadrans les plus fréquents sont des cadrans d'angles horaires.
- Cadrans à style polaire, c'est-à-dire orienté selon l'axe du monde ou à style ponctuel
- Cadran équatorial
- Cadran horizontal
- Cadran vertical
- Cadran déclinant
- Cadran oriental
- Cadran occidental
- Cadran déclinant
- Cadran polaire
- Cadran incliné-déclinant
Mais il existe de nombreux autres types de cadrans beaucoup plus originaux.
- Cadran bifilaire
- Cadran analemmatique
- Cadrans d'azimut
- l'araignée d'azimut
- Cadrans de hauteur
- le cadran de berger
- Navicula, qui est la version généralisée du cadran du capucin
- Cadrans d'azimut et de hauteur
- le chapeau filtrant
- le cadran de Freeman
- Cadrans à plusieurs styles qui sont des parties de plans horaires
- le cadran de Pingré
Bibliographie
- Les cadrans solaires, Denis Savoie, Ed Belin Pour la Science, 2003
- La Gnomonique, Denis Savoie, Ed Les Belles Lettres, 2001
- Gnomonique moderne, Denis Savoie, Société astronomique de France, Paris, 1997.
- Les cadrans solaires, histoire, théorie, pratique, René R. J. Rohr, Éditions Oberlin, Strasbourg, 1986.