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L'art de la construction des cadrans solaires est nommé gnomonique (le gnomon n'est pas un cadran solaire, mais un instrument, souvent un simple baton, qui sert à mesurer la hauteur du soleil). Dans ce qui suit on admettra quelques imprécisions; une donnée astronomique importante est l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre part rapport au plan de l'écliptique (le plan qui contient l'orbite parcourue par la Terre autour du soleil). Cette inclinaison détermine les saisons (si l'axe de rotation était strictement perpendiculaire au plan de l'écliptique, il n'y aurait pas de saisons). Hors cette inclinaison varie au cours du temps.
Pour la plupart, les cadrans sont tracés sur le mur d'un édifice, ils se trouvent de fait verticaux, mais il est bien entendu possible de construire des cadrans horizontaux ou, plus intéressant, équatoriaux (pour ces derniers le plan du cadran est le plan de l'équateur) ou encore, polaires (le plan du cadran est parallèle à l'axe de rotation de la Terre).
Cadran équatorial (équinoxial)
Un cadran équatorial présente deux styles perpendiculaires au plan équatorial; ainsi on lit l'heure sur la face supérieure orientée au nord au printemps et en été et sur la face inférieure orientée au sud en automne et en hiver.
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Ce cadran équatorial de forme particulière permet la lecture de l'heure sur les côtés des branches de l'étoile.
Cadrans verticaux
Les cadrans verticaux présentent le plus souvent un style polaire (le style est parallèle à l'axe de rotation de la Terre (axe des poles astronomiques); c'est ce qui permet le cadran le plus simple, car l'ombre du style conserve la même direction toute l'année; de plus, la position de l'extémité du style donne (avec une précision très faible) la date dans l'année. En général on trace le cadran sur un mur sud, ce qui lui permet évidemment d'être longtemps au soleil... Toutefois les murs sont rarement orientés plein sud; lorsque c'est le cas, ou lorsque l'on triche un peu en construisant le plan du cadran face au sud (avec un léger angle par rapport au mur), on se trouve dans un cas idéal: l'axe du style se trouve dans un plan vertical et le cadran (le tracé des heures) est parfaitement symétrique.
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Dans le cas le plus fréquent, le cadran n'est pas exactement face au sud: il est dit déclinant. Le cadran ci contre est légèrement orienté vers l'ouest, donc déclinant de l'après-midi.
Lorsque le style est perpendiculaire au mur (cadran musulman) c'est l'ombre de l'extémité du style qui donne l'heure.
Méridienne
La méridienne est un cadran solaire particulier qui donne l'heure solaire à midi. Le style est terminé par un oeilleton qui projette un point lumineux entouré d'un cercle noir sur la table. Il est midi (le midi moyen est le midi vrai corrigé de l'équation du temps) lorsque ce point lumineux franchit la courbe en 8.
Pour éviter l'ambiguïté présentée par les deux branches du huit, il faut observer les signes du zodiaque qui indiquent la portion de la courbe à prendre en compte selon la saison (par exemple au printemps, il faut prendre en compte la branche inférieure droite de la courbe en 8 signalée par le signe du Taureau, puis par celui des Gémeaux.
La méridienne était essentielle pour régler les horloges dans la seconde moitié du 19e siècle et chaque ville d'importance se devait d'en posséder une.
Bibliographie
Cadrans solaires (ENS Lyon, IUFM Lyon). Consultez en partuculier cette page pour le tracé du cadran solaire plan.Cadrans Un exemple de tableur; pas tout à fait parfait.
Liste de cadrans solaires de Paris, sur Wikipedia.
michel.lalos.free.fr/cadrans_solaires/. Un inventaire très exhaustif des cadrans solaires de France.
Paul Gagnaire. 1999. Cadrans solaires en Savoie. Société savoisienne d'histoire et d'archéologie. Mémoires et documents tome 101.
Un inventaire très précis des cadrans du département de la Savoie et une explication sur leur fonctionnement.
François Isler. 2004. Cadrans solaires des Pays de Savoie. La Fontaine de Siloé.
