Cadrans solaires à travers le temps

Mouvements de la Terre et mouvement apparent du soleil
Modèles géocentrique et héliocentrique
Modèle de Ptolémée
Lois de Kepler
Lois de Newton
Trajectoire de la Terre autour du soleil
Equations du mouvement
Solutions ....
Rotation de la Terre
Jour solaire, Jour sidéral
Irrégularités de cette rotation
Mouvement apparent du soleil
Mouvement diurne
Mouvement annuel
Saisons
Solstices / équinoxes
Temps solaire
Temps solaire moyen, Temps sidéral, Temps stellaire
Mouvements de la lune
Cadrans lunaires
Mesure du temps
Les instruments
Clepsydres
Sabliers
L’évolution des horloges
Horloge à foliot
Horloge à pendule, montre à ressort spiral
Horloge à quartz
Horloge atomique
Perspective : Les quasars
L’unité de temps
Temps solaire, Equation du temps
Temps Universel UT0, UT1,UT2 , TT, UTC
Temps des Ephémérides TE
Temps Atomique TA, TAI, TAF, TDB, TDG
Types de Cadrans solaires
Cadrans Gréco-romains
Sphériques, Coniques, Plans
Cadrans canoniques
Cadran déclinants
Cadran horizontal
Cadran mural plein sud, Cadrans déclinants quelconques
Cadrans de hauteur (de berger, ...)
Divers : analemmatique, d’Oughtred, de Forster-Lambert, bi-filaire, Jean Desclincourt
Cadrans solaires à travers l’espace
Cadrans mégalithiques
Stonehenge
Carnac
Cadrans anciens
Egyptiens, ...
Gréco-romains : Musées du Louvre, d’Annonay, (de Grèce, de Pompéi… )
Tour des Vents à Athènes
Cadrans musulmans
Le calendrier musulman
Cadrans de mosquées Sidi-Oqba à Kairouan, des Ommeyades à Damas, à Istambul
Cadrans du Moyen Âge
Cathédrale de Chartres, de Strasbourg, Eglise de Brou
Méridiennes
Notre Dame de Paris, Saint Sulpice, Bologne
Bergame, Hôtel Dieu de Tonnerre (Bourgogne)
Route culturelles
Route des cadrans solaires des Hautes Alpes
Route horlogère franco-suisse
Cadrans solaires à travers le temps
Hérodote, Vitruve, Pline
Les Arabes
Devises à travers les âges et les langues
Activités pédagogiques
Une progression possible pour découvrir les cadrans solaires
Exercices
Maquettes de cadrans solaires
Cadrans solaires et Technologie
Cadrans solaires et Arts Plastiques
Cadran solaires et mathématiques
Trigonométrie sphérique
Programmes de calculs
Informatique et cadrans solaires : Programmation simple
Bibliographie
Glossaire
Horloges astronomiques
Cathédrale Saint Jean de Lyon
Cathédrale Saint Etienne de Bourges
Cathédrale de Strasbourg
Astrolabes
Histoire, principe et utilisation
L’astrolabe à diverses latitudes
L’astrolabe universel
Glossaire
Analemme : (en grec  en latin analemmata) The word 'analemma', originally derived
from the Greek for a prop or support is Latin for the pedestal of a sundial and hence the
sundial itself. Later meanings are an orthographic projection of the celestial sphere on to the
plane of the meridian and a device for solving dialling problems
projection orthographique de la sphère céleste sur le plan méridien permettant de construire
graphiquement les lignes horaires et les arcs des signes correspondant à l’ombre d’un
gnomon (mentionné par Vitruve Livre IX, 1,1 et décrit par Ptolémée)
désigne parfois la courbe en 8 donnant l’équation du temps
cadran analemmatique : cadran horizontal à style vertical
Surfaces de projections : plane, sphérique, conique, cylindrique, quelconque
Gnomon (indicateur en grec) : style vertical d’un cadran solaire
Courbes horaires : courbe reliant les points donnant la même heure solaire
Arc diurne ou arc de déclinaison : trajectoire de l’extrémité de l’ombre un jour donné
Arcs des signes : 7 arcs diurnes correspondant aux déclinaisons = +-23° 27’ (21 juin et 21
décembre), +-20°09’ (22 juillet-21 mai), +-11°28’ (23 août-20 avril), 0° (23 septembre-21
mars) entrée du soleil dans chaque signe du zodiaque
Heures temporaires : 12 heures égales entre lever et coucher du soleil, de durée variable suivant la
date
babyloniques : heures égales avec origine au lever du soleil
italiques : heures égales avec origine au coucher du soleil
Cadran plan : cadran à surface de projection plane
Style polaire (polos): le plus ancien cadran d’Europe à style polaire connu est celui de
« l’astrologue au cadran » de la Cathédrale de Strasbourg de 1493
sous stylaire : projection du style perpendiculairement à la surface du cadran
Scaphe (mot grec féminin): nom générique de tous les cadrans creux (concave)
Cadran déclinant : cadran vertical sur un mur non orienté vers le sud
Cadran incliné : cadran à surface de projection plane d’inclinaison quelconque
Cadran canonique : cadran plan vertical à style perpendiculaire au mur, divisé en six secteurs égaux
marquant les heures des offices religieux au Moyen-Age. Le plus ancien connu (datant de
690) se trouve sur une croix du cimetière de Bewcastle (Cumberland en Angleterre) et un
particulièrement intéressant (datant de 1055) se trouve à Kirkdale (Yorkshire en Angleterre).
L’adolescent au cadran de Strasbourg daterait de 1240.
Cadrans musulmans : cadrans solaires indiquant les courbes des prières musulmanes (notamment la
prière de l’asr’ de l’après-midi)
Cadran analemmatique: imaginé et publié par M. de Vaulezard en 1640 en utilisant la projection de
l’analemme.
Église de Brou à Bourg en Bresse : un premier cadran datant de 1506 comme l’église devant
laquelle il se trouve. Le cadran de Brou (11,18*8,07m) fut construit par Lalande en 1757 et
refait en 1902. Une méridienne de temps moyen en 8, n’ayant pas sa place ici sur un tel
cadran, a été tracée au centre de l’ellipse
heures temporaires, heures équinoxiales,
Equation du temps, Temps solaire
seconde, GPS
Mesure, exactitude, incertitude, répétabilité, reproductibilité, stabilité,
Bérosus1 (prêtre de Bel à Babylone vers 250 avant J.C. ayant vécu dans l’île grecque de Cos) on lui
attribue le premier cadran solaire (à heures égales durant une journée) appelé hémisphérium.
Auteur d’une histoire de la Chaldée, écrite en Grec, dédiée à Antiochus Soter (281-262 av.
J.C.) comportant une chronologie établie sur les observations astronomiques poursuivies en
Chaldée depuis des millénaires
Hémisphérium : demi-sphère creuse avec un gnomon vertical dont le sommet est au centre de la
sphère. La journée étant alors divisée en 12, le cadran était divisé en 12 (donnant les horaires
temporaires) ; les arcs diurnes correspondant aux solstices et équinoxes y étaient également
tracés
Hémicyclum : hémisphérium dans lequel on a supprimé la partie inutile de la sphère creuse au sud
du tropique du Capricorne. Le gnomon est alors horizontal.
Cadran à Polos : cadran à style parallèle à l’axe de rotation de la Terre
Hérodote (Histoires II, 109) « pour l’usage du polos, du gnomon, et pour la division du jour en 112
parties, c’est des Babyloniens que les Grecs les apprirent »
Vitruve : architecte romain du 1er siècle avant J.C. On suppose qu’il participa à la guerre de Gaule
avec Jules César pour lequel il aurait construit machines de guerre, fortifications … Dans
son ouvrage «de architectura» dédié à Auguste il traite des cadrans solaires (Livre IX)
Pline l’Ancien (Livre II, Livre VII, Livre XXXVI, 72)
La Bible
Isaïe XXXVIII, 8 : Maladie et guérison d’Ézéchias « Voici de la part de Yahvé, le signe qu’il fera
ce qu’il a dit. Voici que je vais faire reculer l’ombre des degrés que le soleil a descendu sur
les degrés de la chambre haute d’Achaz - dix degrés en arrière » Et le soleil recula de dix
degrés sur les degrés qu’il avait descendus. »
II Rois XX, 1 En ces temps là Ézéchias fut atteint d’une maladie mortelle : Isaïe répondit « Voici de
la part de Yahvé le signe qu’il fera ce qu’il a dit : Veux tu que l’ombre avance de dix degrés
ou qu’elle recule de dix degrés ? » Ézéchias dit : « C’est peu de chose pour l’ombre de
gagner dix degrés ! Non ! que plutôt l’ombre recule de dix degrés ! »
II Rois XVI, 10 et 11 : Le roi Achaz alla à Damas … il envoya au prêtre Uriyya l’image de l’autel
et son modèle avec le détail de sa structure. Le prêtre Uriyya construisit l’autel ; toutes les
instructions que le roi Achaz avait envoyées de Damas, le prêtre les exécuta avant que le roi
Achaz revint de Damas.
Siracide (Écclésiastique 48,23
Flavius Josèphe (Antiquités Juives X2,1)
Lalande
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Vitruve page 119
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Animations à réaliser sur les cadrans
Mouvements de la Terre autour du soleil
ANIMATION ESSENTIELLE
Visualisation de la trajectoire presque circulaire en 365, 24..jours
Il faut voir en même temps la rotation et la révolution de la Terre)
Visualisation sur cette animation de l’éclairement général de la Terre notamment
Solstices et équinoxes
Eclairement aux Pôle Nord et Sud
Tropiques : soleil au zénith lors des solstices
Equateur : durée du jour de 12 heures tous les jours
Cercles polaires arctique et antarctique
Mouvement apparent du soleil pour un observateur terrestre
ANIMATION IMPORTANTE
Observateur placé à 45° de latitude Nord
La trajectoire détaillée sur un jour par exemple le 21 décembre
La hauteur du soleil au zénith
La direction du lever et coucher du soleil
La trajectoire le 21 mars, 21juin, 23 septembre
Observateur placé
sur le tropique du Cancer
sur le cercle arctique
au Pôle Nord
à l’Equateur
Mouvement de l’ombre sur certains cadrans
ANIMATIONS INTERESSANTES
Ombre du gnomon sur une scaphé hémisphérique
Visualiser les cercles diurnes
Visualiser les cercles horaires
Ombre du gnomon sur le sol
Visualiser les droites horaires ne passant pas par la base du gnomon
Visualiser les lignes diurnes (notamment la droite aux équinoxes)
Visualiser pourquoi les lignes babyloniques et italiques sont des droites
Ombre du style d’un cadran vertical plein sud
Visualiser les droites horaires
Visualisation les lignes diurnes (notamment équinoxe et solstice)
Animations à réaliser sur les autres systèmes de mesure du temps
ANIMATIONS POSSIBLES ( ?)
Horloge à foliot (mouvement du foliot)
Principe de l’échappement à ancre dans une montre ou une horloge
Horloge à balancier, à ressort spiral, à quartz….
Horloge atomique
.
FRANCE
Carnac
Cadrans canoniques d'Églises (Adolescent au cadran de Strabourg)
Méridiennes: Saint Sulpice, Tonnerre
Cadrans analemmatique de Brou
Cadrans Révolutionnaire: système décimal de mesure du temps
Routes: Hautes Alpes, Franco-Suisse
Horloges astronomiques: Lyon, Strasbourg, Bourges, Beauvais
ESPAGNE: Légendes des pêcheurs, des paysans, des bergers catalans
GRECE: cadrans de Délos et Athènes, Levers héliaques des Pléiades
ANGLETERRE: Stonehenge, Iles Orcades
ÉGYPTE: Orientation des Pyramides, Lever de Sirius
IRAK-ISRAëL: Étoile des Mages
ITALIE: Méridienne de Bergame
SARDAIGNE: tombes des géants
Musées: Besançon, Chauds de Fonds, Paris (Louvre, Arts et Métiers), Annonay
CADRANS SOLAIRES DE L’ISLAM
ÉGYPTE: cadran perdu de La Mosquée Ibn Touloun du Caire
TURQUIE: Istambul, Isküdar
TUNISIE: Kairouan
SYRIE: Damas
ASIE
INDE: Jaïpur
AFRIQUE
MALI: Dogons
AMERIQUE
CANADA: Indiens Mic-Mac
USA:
GUATÉMALA: Mayas (à Peten)
PÉROU: Incas, Lignes de Nazca, Machu Picchu (près de la ville de Cuzco)
MEXIQUE: Teotihuacan (Mexico), Chichen Itaza (Yucatan)
, Altavista (à l'ouest de Chalchihuites dans l'état de Zacatecas)
CHILI: Observatoire européen de La Silla (ESO)
OCÉANIE
Ile de Pâques
Hawaï
POLES: Soleil de Minuit