I- Première étape: Choisissez une surface stable et plane, telle une
terrasse, bien exposée au Soleil (forcément !), et dont vous puissiez
garantir l'horizontalité au moyen d'un niveau à bulle. C'est là
que vous installerez votre cadran solaire.
fig. 1 : niveau à bulle et boussole peuvent être utiles...
II- Deuxième étape : il faut maintenant que vous
traciez la méridienne, c'est-à-dire la ligne droite qui va du pôle Nord jusqu'au pôle Sud. En bref, c'est
au moment où le Soleil passe à son point le plus haut dans le ciel (= le midi solaire), qu'il coupe cette ligne imaginaire.
fig. 1bis : midi solaire et ligne méridienne
Si vous êtes un gros feignant, utilisez tout
bêtement une boussole. Bien sûr, ce n'est pas très précis, puisque
le Pôle Nord magnétique de la Terre ne correspond pas tout à fait
au Pôle Nord géographique. Mais, bon, si vous n'êtes pas trop regardant sur la précision de votre futur cadran solaire, on peut faire avec ... vérifiez
simplement que vous ne vous êtes pas placé à proximité immédiate
d'une masse métallique, qui risquerait de faire dévier l'aiguille
de votre boussole.
Mais si vous êtes un petit astronome courageux, curieux
de tout et désireux d'apprendre des choses nouvelles, une autre
méthode existe, dont vous pourrez vous servir également pour mettre
votre télescope en station (bingo !) :
1) Prenez le trépied métallique d'un appareil photographique, ainsi qu'un
calendrier des postes et un canif (technologie de pointe).
2) Fabriquez un fil à plomb avec une ficelle attachée à un caillou
(encore une technologie de pointe).
3) Fabriquez un compas avec une autre ficelle, dont un bout sera attaché
à un crayon et l'autre à une pointe (technologie de ... bon, euh
... oui, là on passe ... joker ...)
4) Pratiquez au centre du calendrier, un petit trou d'environ 1 cm
de diamètre.
5) Déployez le trépied, placez-le sur votre terrasse et fixez-y le
calendrier comme l'indique la figure 1ter, de façon qu'il soit à peu
près perpendiculaire aux rayons solaires. Il projettera ainsi une
plaque d'ombre sur laquelle se détachera, nette et lumineuse, la
projection du Soleil au travers du petit trou, projection que vous désignerez par la
lettre A.
fig. 1ter : le calendrier percé d'un trou est installé sur le trépied
photographique. L'image de ce trou, projetée sur le sol en A, permet
de suivre le déplacement du Soleil. Un fil à plomb pend depuis le
sommet du trépied jusqu'au point B
6) Avec le fil à plomb, repérez exactement le pied B de la verticale
du trou.
7) Puis prenez le compas rudimentaire, posez sa pointe en B, tendez
la ficelle, et enroulez-la un peu autour de la pointe de manière
que le crayon tombe juste en A. Avec ce crayon décrivez alors un arc de cercle de centre B (Fig.
2).
fig. 2 : au moyen d'un compas rudimentaire, fait d'une ficelle,
d'un clou et d'un crayon, vous pourrez tracer la méridienne
Explication : c'est au moment où il passe dans le plan méridien
que le Soleil atteint sa plus grande hauteur au-dessus de l'horizon
(Fig. 1bis en haut de cette page). Une heure avant, par exemple, il est en A, et une heure
après, en A' ; deux heures avant il est en B, et deux heures après,
en B' ; trois heures avant, il est en C, et trois heures après,
en C', et ainsi de suite. Autrement dit, le plan-méridien est un
plan de symétrie de la trajectoire du Soleil durant la journée.
Il suffira donc de construire l'axe de symétrie de ces deux séries
de positions pour obtenir la trace de la ligne méridienne cherchée.
fig. 3 : le Soleil se déplace dans le ciel, de l'Est à l'Ouest,
et c'est en franchissant le méridien qu'il est au plus haut de sa
course. Une heure avant et une heure après, il est exactement à
la même hauteur (en A et en A'). Deux heures avant et deux heures
après, il est en B et B' et ainsi de suite.
8) Revenons à la pratique : au fur et à mesure que le Soleil montera dans le ciel, l'ombre se rapprochera également de la verticale,
et vous repérerez le mouvement insensible de la projection au travers du trou de votre calendrier, qui glissera de A d'abord
en C, puis en D, puis en E ... (Fig. 4).
fig. 4 : construction géométrique de la méridienne. L'image du
Soleil s'est déplacée de A en C, puis en D, en E
Guettez attentivement le moment où la projection du Soleil sur
le sol de votre terrasse recoupera la circonférence en A' car cela
signifiera qu'elle sera revenue à la même distance qu'en A : le
Soleil aura alors la même hauteur dans le ciel que lorsque son image
était en A. Il ne reste plus qu'à marquer ce point A' et à construire
l'axe de symétrie des points A et A'. C'est-à-dire la bissectrice
de l'angle ABA', grâce à une règle et un compas.
fig. 5 : la bissectrice
9) Sur la terrasse,
vous tracerez un arc de cercle ayant le point A comme centre
fig. 5 bis : la bissectrice
10) Ensuite, avec le même rayon que pour le tracé précédent, vous dessinerez un deuxième arc de cercle, ayant cette fois le point A' comme centre
fig. 5 ter : la bissectrice
11) les intersections de ces deux arcs de cercle vous donneront la bissectrice cherchée : c'est la méridienne, que vous tracerez à même la
pierre de votre terrasse, au moyen d'une règle, à l'encre de Chine ou de tout autre marquage
indélébile afin qu'elle puisse résister aux intempéries
fig. 5 quater : tracer la bissectrice
Petite récompense supplémentaire de vos efforts : cette belle ligne
méridienne indélébile vous aidera aussi à mettre votre télescope
en station. Il vous suffira de poser ce dernier au-dessus de la
ligne de telle sorte que l'axe horaire de votre instrument soit
bien parallèle à votre méridienne.
III- Troisième grande étape : une fois la méridienne tracée, il faut passer à la fabrication du cadran solaire lui-même.
1) Prenez une belle planche de contreplaqué, bien plate ou, mieux encore, trouvez une belle ardoise, bien lisse et bien plane, mesurant quelques
24 cm sur 36. C'est cette ardoise ou cete planche qui constitueront le support de votre cadran.
2) Pour confectionner le style, dont l'ombre marquera les heures comme
le ferait l'aiguille d'une horloge, prenez une feuille métallique,
par exemple, le couvercle d'une grande boîte à gâteaux (après avoir
boulotté tout son contenu avec vos copains et vos copines pendant
que maman avait le dos tourné).
Dessinez-y la figure représentée figure 6. Faites soigneusement
attention à ce que l'angle A'AC soit bien égal à la latitude de votre
lieu d'habitation (49,75 degrés pour Fécamp). Pour ce faire,
vous pouvez vous aider du rapporteur de votre trousse d'écolier.
fig. 6 : construire le style.
le respect strict d'un angle égal à la latitude de votre lieu d'habitation
est très important puisque c'est grâce à cet angle que le style
de votre cadran solaire sera parallèle à l'axe de rotation de la
Terre : le Soleil, durant la journée, semblera ainsi tourner autour
de votre style très exactement comme il le fait autour de l'axe
de rotation de la Terre. Si votre style est de traviole, inutile
d'espérer avoir une lecture précise des heures sur votre cadran
solaire : il vous donnera peut-être l'heure de Tombouctou ou de
Vladivostock mais certainement pas celle de chez vous !
fig. 7 : l'axe de la Terre et le style du cadran solaire
Puis, avec des ciseaux puissants et bien aiguisés, demandez à un
adulte de découper très soigneusement le dessin, pliez-le ensuite
à angle droit suivant les tirets. Le style est alors terminé.
4) Puis, exactement au milieu de l'ardoise ou de la planche, tirez une belle ligne
droite AB (Fig. 8). Par convention, le point B sera midi. Si votre
cerveau n'a pas trop fondu au Soleil, vous en déduisez que cette
droite AB représente le méridien.
fig. 8 : le cadran solaire avec sa ligne centrale, le point B coïncidant
par convention avec midi.
Effectivement, quand vous aurez installé l'ardoise ou la planche sur la terrasse, arrangez-vous de manière à placer AB juste sur la méridienne que vous y avez tracée, de façon à faire coïncider les 2 lignes, celle de votre ardoise et celle que vous avez tracée sur votre terrasse.
fig. 8 bis : le cadran solaire posé sur la ligne méridienne
Il ne reste plus qu'à demander à votre papa ou à votre maman de fixer solidement
le style sur cette ligne, au moyen de 2 pointes, de façon que la
partie A'AC soit bien perpendiculaire au cadran, la ligne AA' de votre
méridienne coïncidant avec la droite AB de l'ardoise. Vérifiez avec une équerre que le style fait bien un angle droit avec l'ardoise ou la planche de votre cadran solaire
fig. 9 : Le cadran solaire de l'école de Toussaint (latitude : 49,75° nord)
IV- Ultime étape : marquez les heures. On peut le faire de façon artisanale en téléphonant à l'horloge parlante. Au quatrième top de chaque heure, gravez vite
un point à l'endroit marqué par l'ombre de la pointe du style. Reliez-le
par une droite au point A. Procédez de la même manière pour toutes
les autres heures (Fig. 10).
fig. 10 : tracez les heures sur votre cadran solaire.
Mais si vous n'avez pas la patience de pointer les heures au fil de la journée, vous pouvez télécharger le logiciel Shadows, lequel vous permettra d'imprimer une grille toute faite, calculée pour votre lieu d'habitation. Ce logiciel, très complet, vous permettra aussi de fabriquer des tas de cadrans solaires différents, des astrolabes, etc... Une véritable mine d'or !
fig. 11 : la grille imprimée par Shasows
Une fois tout ceci terminé, balancez-vous un grand seau d'eau glacée
sur la tête afin de tempérer l'enthousiasme qui vous envahira lorsque
vous réaliserez que vous venez de réinventer le cadran solaire ...
fig. 12 : le cadran solaire est terminé !
Attention, la méthode exposée ici ne vous permettra de lire l'heure
que durant les quelques semaines précédant et suivant le jour où
vous avez fabriqué votre cadran solaire. Au-delà, il faudra y apporter
des corrections, comme pour tout cadran solaire. Si vous souhaitez
en savoir un peu plus sur les cadrans solaires et sur la manière
d'y lire l'heure en toute saison, cliquez sur le lien ci-dessous. |
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