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Petite séance de gnomonique

Qu’est-ce que la gnomonique ?

C’est la science des cadrans solaires. Le gnomon désigne précisément l’aiguille (appelée aussi « style ») destinée à donner son ombre sur le cadran. Par extension, on peut le réaliser le plus naturellement possible par un bâton vertical planté dans le sol : son ombre donne des indications sur le temps.

Construire un gnomon ?

C’est facile, il suffit de choisir un endroit dégagé, exposé au soleil, de niveau et pouvant recevoir un bâton vertical comme le montre la photo ci-dessous.


(ci-dessus, tracé de la méridienne au Collège d'Avoine en février 2011).


Mais on n’a pas forcément une surface appropriée pour cela. Alors, la confection d’un « gnomon de poche » peut s’avérer intéressante. Ainsi, une planchete de taille réduite à laquelle on ajoute une tige peut faire l’affaire. On place cet ensemble sur une table, on le met bien à l'horizontale à l’aide d’un niveau à bulle et il ne reste plus qu’à laisser le soleil et la terre évoluer.

Exercice pratique : déterminer le midi vrai. (hé oui! le midi vrai est rarement le midi de notre montre!)

En matinée, par exemple vers 10h/11h en heure d’hiver, ou vers 11h/12h en heure d’été.
Plaçons le dispositif couvert d’une feuille de papier, le gnomon côté sud (même sans précision) mais la planchette bien de niveau.
Le soleil projette son ombre, marquons sur la feuille de papier son extrémité et notons l’heure sur un petit bloc-notes.
Assez régulièrement, par exemple toutes les 10 ou 15 minutes, notons l’extrémité de l’ombre et l’heure correspondante.
Répétons cette opération jusque dans l’après-midi, vers 15h/16h en heure d’hiver ou vers 16h/17h en heure d’été.


Le cliché, ci-dessus, montre l'ombre du gnomon formée par le soleil.


Quelques minutes plus tard, on peut remarquer le déplacement de l'ombre par rapport au repère noté plus tôt.

A la fin de la séance, on peut constater le déplacement comme l'indique le croquis ci-dessous.



Formons un arc de cercle centré sur legnomon et passant sur la point 1, comme le montre de croquis ci-dessous. La courbe formée par le déplacement de l'ombre vient couper l'arc de cercle. Cette intersection se forme à un instant t que l'on peut déterminer de plusieurs manières :

  • en analysant géométriquement, le tracé et les temps relevés,
  • ou, plus simplement, dès le début des relevés, on porte l'arc de cercle sur la tablette et on attend que l'ombre vienne le recouper : on note alors cet instant.

Ci-dessous, c'est la première méthode (la moins simple) qui a été employée.

Le midi vrai est celui se trouvant exactement entre l’heure indiquée en 1, soit 11h 47 min, et l’instant  t.

Les mesures sur le tracé donne l’instant t = 13h 57min.

Avec ce procédé, on a pu déterminer le midi vrai à Chinon le 12 décembre 2012, à 12h 52 min 15s (heure légale), soit 11h 52min 15s en temps universel.
Les éphémérides donnent cet instant à 11h 52min 27s, l’erreur est de 12s.

Voilà donc une méthode qui permet d'en savoir un peu plus sur l'heure.

D'ailleurs, cet exercice répété dans l'année montre que le midi vrai se produit à des heures différentes... mais c'est une autre histoire. Les curieux chercheront et trouveront.

Enfin, cet instrument permet de trouver d'autres éléments tels que la méridienne, la hauteur, la déclinaison du soleil, etc.

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