Cadran solaire

Un cadran solaire est un instrument silencieux et immobile qui indique le temps solaire par le déplacement de l'ombre d'un objet de forme variable, le gnomon ou le style, sur une surface, la table du cadran, associé à un ensemble de graduations...



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Cadran solaire à Saint-Rémy de Provence
Cadran solaire au château Pommard en Côte d'Or
Cadrans solaires à l'observatoire de Jaipur

Un cadran solaire est un instrument silencieux et immobile qui indique le temps solaire par le déplacement de l'ombre d'un objet de forme variable, le gnomon ou le style, sur une surface, la table du cadran, associé à un ensemble de graduations tracées sur cette surface. La table est le plus souvent plane mais peut aussi être concave, convexe, sphérique, cylindrique…

Le gnomon est un élément vertical qui indique l'heure par la longueur ou la direction de son ombre. Sur les cadrans courants l'élément porte-ombre est le plus souvent un axe (ou l'arête d'un plan) incliné parallèlement à l'axe de rotation de la Terre ou axe du monde. Il prend alors le nom de «style». Cette inclinaison, dont l'angle dépend de la latitude du lieu, sert à lire l'heure pendant toute l'année directement sur un même ensemble de graduations : l'éventail des lignes horaires.

Histoire

Cadran solaire de Tourrettes-sur-Loup.

Le cadran solaire est reconnu comme un des tout premiers objets utilisés par l'homme pour mesurer l'écoulement du temps du fait de sa simplicité. Les plus anciens modèles connus, simple cadran de hauteur, ont été trouvés en Égypte. Un nouveau modèle (le scaphé) basé sur la sphère fut introduit par Bérose en Grèce au IIIe siècle av. J. -C.  ; d'autres modèles en découlèrent (hémisphérique, conique, plan, …).

Ces modèles indiquaient des heures inégales qui divisaient le jour, du lever au coucher du soleil, en 12 heures, été comme hiver : les heures d'été étaient longues, les heures d'hiver courtes. Vers le VIIe siècle les cadrans canoniaux apparurent en Europe suite aux travaux de Bède le Vénérable. Ils assurèrent une transition vers les cadrans solaires à style incliné tels que nous les connaissons actuellement, et dont le principe, provenant de la civilisation arabe, apparut vers les XIIIe et XIVe siècles. L'inclinaison du style a permis de tracer un diagramme de lignes horaires indiquant des heures identiques, c'est-à-dire telles que nous les utilisons : un jour, d'un midi au suivant est divisé en 24 heures quelle que soit l'époque de l'année.

La naissance et la diffusion de l'horloge à partir de la fin du XIVe siècle entraîna le développement de ce type de cadran solaire puisque ses indications pouvaient être directement comparées avec celles des horloges : le cadran solaire disait l'heure, à charge pour l'horloge de la conserver. Les cadrans firent alors l'objet d'une science, la gnomonique, branche de l'astronomie, qui rencontra son apogée au XVIIIe siècle.

Principe et usage

Cadran solaire à Cracovie avec tracé d'arcs diurnes.
À côté du bandeau marquant, en noir sur fond blanc, les heures matinales (VII à IX, à gauche) et vespérales (III à VI, à droite), figurent au revers du bandeau marquant les heures proches de midi (X à XII et I à II) et dessinés en blanc sur fond noir, les signes du zodiaque (six à gauche et six à droite), dont les limites correspondent au tracé de 7 arcs diurnes (qui sont des arcs d'hyperbole). L'heure indiquée est 1h 50mn de l'après-midi, le 16 juillet, 25 jours après le solstice d'été.
Coordonnées : 50° 03′ 41″ N 19° 56′ 24″ E / 50.0614, 19.9400.
Cadran solaire à Bretteville-l'Orgueilleuse.
Cadran solaire de précision à Bütgenbach, Belgique. (Précision = ±30 secondes) 50° 25′ 23″ N 6° 12′ 06″ E / 50.4231, 6.2017 (Belgium)

Le déplacement de l'ombre au cours de la journée est lié au déplacement apparent du Soleil dans le ciel, lequel reflète la rotation de la Terre. Il est mesurable par les coordonnées solaires apparentes : angle horaire, hauteur ou azimut. On aura par conséquent des cadrans d'angle horaire, de loin les plus communs, des cadrans de hauteur (cadran de berger par exemple), et des cadrans d'azimut («araignées»). L'heure indiquée par un cadran solaire est l'heure solaire ou heure vraie du lieu où il se trouve implanté : jadis, cela convenait à n'importe qui, étant donné que les déplacements étaient lents et où il n'y avait aucun moyen de diffuser l'heure.

Cette heure diffère de l'heure légale de l'ensemble des jours pour plusieurs raisons :

Cependant, ces écarts peuvent être directement pris en compte sur des cadrans légèrement élaborés, par exemple avec un style dont la forme compense l'équation du temps ou avec des lignes horaires qui incluent les corrections : elles prennent alors une forme ondulée reflétant la fameuse courbe en 8 et , en plus, elles sont décalées pour tenir compte de la longitude

Un cadran solaire peut toujours comporter d'autres indications :

Bien sûr, un cadran solaire ne fonctionne pas lorsque le Soleil n'est pas visible et lorsque le temps est couvert. Par contre l'ombre portée par la lumière de la Lune la nuit sert à retrouver l'heure vraie moyennant une correction fonction de l'âge de la Lune.

Très tôt, presque l'ensemble des civilisations ont développé des instruments qui pouvaient alors prendre le relais du cadran solaire, surtout la clepsydre, puis l'horloge.

L'organisation d'un cadran solaire, dont les formes concrètes sont innombrables, a permis, en particulier à la fin du XXe siècle, de développer tout un art du cadran par la décoration quelquefois particulièrement très élaborée de sa surface et par le travail fréquemment fin de l'axe. Certains cadrans sont de véritables œuvres d'art, sculptures ou peintures quelquefois monumentales, quelquefois sans aucune surface plane, surtout les sphères armillaires.

Une devise ou un proverbe orne fréquemment le cadran. Elle peut être en latin : Carpe diem («Cueille le jour présent») ou Vulnerant omnes, ultima necat («Toutes [les heures] blessent, la dernière [heure] tue»), Horas non numero, nisi serenas («Je ne compte que les heures sereines»)  ; en français : «À qui sait aimer les heures sont lumineuses», «Souviens-toi de vivre» ; ou en une autre langue : Sevel a ra an heol ewid an oll (breton : «le soleil se lève pour n'importe qui»), Lou tems passo passo lou ben (provençal : «le temps passe, passe le bien»), Καλη η ωρα (grec : «que l'heure soit belle»). Elle peut être humoristique : «Je n'indique l'heure que des beaux jours», «Je sonnerai lorsque tu chanteras», sur cadran orné d'un coq.

Types de cadrans

Cadran équatorial
Cadran horizontal
Cadran vertical
Cadran analemmatique

Les cadrans les plus habituels sont des cadrans d'angles horaires.

Mais il existe de nombreux autres types de cadrans bien plus originaux.

Bibliographie

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 18/04/2009.
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