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Construction et utilisation d'un cadran solaire

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Objectif

Le cadran solaire est un moyen, utilisé depuis des millénaires, pour mesurer le temps.

1. Origine du cadran solaire

L'homme a toujours cherché à mesurer le temps en utilisant le mouvement de la Terre par rapport au Soleil et aux étoiles, ou par rapport à des évènements d'une durée constante.
Les plus anciens instruments ont été trouvés en Égypte et ont à peu près 3500 ans : un cadran solaire en ardoise (environ 1450 av. J.-C.) et une clepsydre en albâtre (environ 1400 av. J.-C.) (doc.1.).

Doc.1. Premiers instruments de mesure du temps.

2. Construction d'un cadran solaire

Pour construire un cadran solaire, il suffit d'une planche carrée (20 cm x 20 cm), sur laquelle on fixe un style, et d'un support triangulaire (doc.3.).

La valeur de l'angle du support est b avec b = 90°-a, où a représente la latitude de l'endroit où l'on place le cadran solaire (doc.2.).
Sur la planche carrée, on représente des traits pour chaque heure. L'angle entre deux traits est de 15°.

Doc.2. La France sous ses différentes latitudes.

Doc.3. Construction d'un cadran solaire.

3. Utilisation d'un cadran solaire

Il faudra tout d'abord veiller à fixer le cadran solaire dans un endroit ensoleillé, toute la journée, été comme hiver. Il devra être orienté selon l'axe Nord-Sud.
L'ombre du style donne une graduation : c'est l'heure solaire réelle.

Doc.4. Utilisation d'un cadran solaire.

Illustration animée : Le cadran solaire (doc.5.).
L'animation ci-dessous permet d'observer le fonctionnement du cadran solaire en fonction de l'alternance jour-nuit et en fonction des différentes heures de la journée.
Le cadran solaire est bien orienté selon l'axe Nord-Sud.

L'essentiel

Un cadran solaire est un plan incliné d'un angle b avec b = 90°-a (a correspond à la latitude) muni d'un style et gradué en heures. L'ombre du style donne une indication de l'heure solaire.

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