Cadran solaire
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Cadran solaire à Saint-Rémy de Provence
Cadran solaire à Saint-Rémy de Provence

Description

Un cadran solaire est un instrument silencieux et immobile qui indique le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) solaire par les déplacements de l'ombre (Une ombre est une zone sombre créée par l'interposition d'un objet opaque (ou seulement partiellement opaque) entre une source de lumière et la...) d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette verbale. Il est défini...) de forme variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. ...), le gnomon (Un gnomon est le nom du plus simple cadran solaire : un bâton planté verticalement dans le sol, ou même encore plus simple l'homme lui-même. Il est connu depuis...), sur une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) quelconque, mais généralement plane (La plane est un outil pour le travail du bois. Elle est composée d'une lame semblable à celle d'un couteau, munie de deux poignées, à chaque...), la table du cadran (la table peut être aussi concave, convexe (En géométrie, un objet est convexe si pour toute paire de points { A , B } de cet objet, le segment [AB] qui les joint est entièrement contenu dans l'objet. Par exemple, un cube...), sphérique, cylindrique...).

Le gnomon est généralement un axe (ou l'arête d'un plan) incliné parallèlement à l'axe du monde (Le mot monde peut désigner :), pôle nord-pôle sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) (mais il peut être simplement vertical). Cette inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence (généralement le plan de l'écliptique, c'est-à-dire le plan moyen de...), dont l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) dépend de la latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.) du lieu, permet de lire l'heure (L'heure est une unité de mesure  :) (en fait l'angle horaire du soleil) directement en suivant l'ombre de l'axe sur le cadran, grâce à un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) d'inscriptions sur la surface du cadran.

Cadran solaire de l'église de Saint-Georges-d'Oléron
Cadran solaire (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...) de l'église (L'église peut être :) de Saint-Georges-d'Oléron

Les déplacements de l'ombre au cours de la journée sont liés à la position apparente du soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...) dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) qui suit la rotation de la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la...). Elle sont mesurables par les coordonnées solaires : angle horaire, hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) et azimut (L’azimut est l'angle horizontal entre la direction d'un objet et une direction de référence.). 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 (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) de l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure solaire » employé pour...) solaire vraie à l'heure légale : l'équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement pour poser le problème de leur identité. Résoudre l'équation...) du temps, l'écart de longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).) et le décalage horaire (heure d'été/heure d'hiver).

Le cadran solaire est considéré comme un des tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) premiers objets utilisés par l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction,...) 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 (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques...) 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 (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.). 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 géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les cercles sont des courbes.) en 8 et qui sont décalées pour tenir compte de la longitude.

Cadran solaire à Bretteville l'Orgueilleuse
Cadran solaire à Bretteville l'Orgueilleuse

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 (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport...) 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 (Une organisation est) 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

Cadran équatorial
Cadran équatorial (Un cadran équatorial, parfois appelé cadran équinoxial, est un cadran solaire horaire dont la table est inclinée et se situe dans un plan parallèle à celui de l'équateur terrestre, d'où son nom. Son style,...)
Cadran horizontal
Cadran horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche vers la droite » ou...)
Cadran vertical
Cadran vertical (Le vertical (rare), ou style vertical, est un style d’écriture musicale consistant en accords plaqués.)
Cadran analemmatique
Cadran analemmatique
Cadran analemmatique : vue détaillée
Cadran analemmatique : vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) détaillée

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 (En géométrie, un point est le plus petit élément constitutif de l'espace de travail.)
    • Cadran équatorial
    • Cadran horizontal
    • Cadran vertical
      • Cadran déclinant
        • Cadran oriental
        • Cadran occidental
    • 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 (Un berger (une bergère) est une personne chargée de guider et de prendre soin des troupeaux de moutons (quand il n'y a pas de complément de nom, il s'agit toujours de troupeaux de moutons), ou par extension de bétail (ex : berger de...)
    • 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 (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour...), 2003
  • La Gnomonique, Denis Savoie, Ed Les Belles Lettres, 2001
  • Gnomonique moderne, Denis Savoie, Société astronomique de France, Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de...), 1997.
  • Les cadrans solaires, histoire, théorie, pratique, René R. J. Rohr, Éditions Oberlin, Strasbourg, 1986.
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