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Fabriquer un cadran solaire

le 14/04/2011 à 11:42:01

Les outils nécessaires à la créationCette activité n'est pas à proprement parler une expérimentation de l'énergie solaire mais permet d'améliorer la connaissance de la course du soleil et les autres possibilités qu'il offre. Elle peut être faite avec des adolescents lors d'un cours de mathématiques sur les angles.

Pour construire un cadran solaire, il faut connaître différentes choses concernant notre environnement.

  1. Notre position exacte par rapport à l'équateur. Cela permettra de connaître l'inclinaison que nous devons donner au stylet qui affichera les heures.
  2. L'heure solaire n'est pas la même que l'heure légale en France (il faut retrancher une heure à l'heure légale l'hiver et deux heures l'été), en Suisse, en Belgique ou au Canada.
  3. La position exacte par rapport au méridien utilisé pour le calcul de l'heure légale. L'heure solaire n'est pas la même sur tout le territoire d'un pays donné. Suivant votre situation vous aurez à ajouter ou retrancher des minutes à l'heure légale.
  4. La course du soleil est due à la rotation de la terre. Elle correspond donc à une boucle de 360° autour de notre référentiel.
  5. Le nord magnétique et le nord géographique sont décalés l'un par rapport à l'autre. Vous devez cherchez la différence suivant votre situation géographique car le nord géographique seul nous intéresse.

Partant de cela la construction et la lecture d'un cadran solaire peut se faire.

Tracé d'un segment de droiteChoisissez un support suffisamment rigide et résistant aux intempéries. Pour l'exemple, j'ai choisi une grosse plaque de bois que j'ai ensuite vernie.

Pour calculer l'espace entre les différents traits, il faut se baser sur le quatrième constat : la course du soleil est de 360° en 24 heures donc 360/24=15. Il faut donc séparer chaque traits de 15°. Pour cela, munissez-vous d'un rapporteur suffisamment grand pour limiter les approximations.

On reporte les angles calculésTracez un segment de droite le long de votre support dont le centre sera le point où vous planterez le stylet. Disposez le rapporteur de manière à pouvoir marquer les différents multiples de 15 qui indiqueront les heures (15,30,45,60,75,90,105,120,135,150,165,180) en partant sur la base d'un cadran qui fonctionne douze heures par jour. N'hésitez pas à corriger les angles après coup si vous voyez qu'ils ne sont pas exacts car cela influence grandement la lecture par la suite.

On trace des traits à l'aide d'une règleUne fois que vous avez reporté les angles, vous pouvez tracer des segments de droite allant du point central vers l'extérieur. Faites bien attention lors du tracé de passer par les tirets que vous avez reportés pour les angles. Après chaque segment, vous pouvez vérifier l'angle et le réajuster en conséquence. L'important étant d'avoir un cadran lisible, ces angles sont très importants.

Vient ensuite le placement du stylet. Pour placer le stylet, vous devez connaître la position géographique de l'endroit où sera positionné votre cadran. Selon que vous souhaitez le placer contre un mur ou à l'horizontale, vous devez placé le stylet de différentes manières. Le plus simple est à l'horizontale car vous devez incliner le stylet du nombre de degrés qui vous séparent de l'équateur. Pour le placer à la verticale, vous devez soustraire ce nombre à 90 et placer votre stylet avec une inclinaison correspondant au résultat obtenu. Les chanceux qui se situent sur le 45ème parallèle pourront avoir un cadran solaire fonctionnant dans les deux situations (en effectuant quelques améliorations). Numérotez ensuite de 6 à 18 vos lignes dans le sens gauche-droite pour un cadran horizontal et dans le sens contraire pour un cadran vertical.

On axe correctement le cadranLe cadran est fini mais il faut le positionner correctement. Pour cela, vous devez vous munir d'une boussole et d'un niveau et orienter votre cadran solaire par rapport au nord géographique (qui est différent du nord magnétique). Vous pouvez vous aider de cette page pour calculer la différence entre les deux ou essayer de trouver l'information sur un site internet local. Pour un cadran horizontal, le stylet se situe au sud du cadran. Pour un cadran vertical, le stylet se situe au dessus du cadran avec le cadran orienté plein sud. Il faut ensuite positionner votre cadran suivant l'axe sur lequel vous voulez le placer (horizontal ou vertical) à l'aide d'un niveau à bulle.

Vous pouvez lire l'heure solaire sur votre cadran qui va être différente de l'heure légale suivant votre position et les heures saisonnières. Pour calculer la différence entre l'heure légale et l'heure solaire, il faut toujours se baser sur les 360° de rotation terrestre. Chaque degré de décalage peut être interprété en minute. 360/24/60=0,25. Une minute correspond donc à 0,25°, un degré correspond donc à 4 minutes. Vous pouvez vous servir de ce calcul pour affiner le marquage de votre cadran solaire.

Pour calculer vos coordonnées vous-même : https://pierre.causeret.pagesperso-orange.fr/longlat.html



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