Cadran solaire

L’homme a toujours voulu mesurer le temps. Le cadran solaire est le premier instrument scientifique de l’histoire de l’humanité qui cumule les fonctions de mesure du temps et de détermination des grandes périodes de l’année solaire.
Le premier cadran solaire connu date de 1500 avant notre ère. C’est un cadran solaire égyptien fabriqué sous le règne du pharaon Thoutmosis III.
Cependant, il est fort probable que cette grande invention est bien antérieure.

Le gnomon

Dans le livre II de ses Histoires, l’historien grec Hérodote écrit : »…le cadran solaire, le gnomon et la division du jour en douze parties nous sont venus des Babyloniens. »
Il s’agit de la plus ancienne mention du cadran solaire.

Cadran solaire à deux faces. Alpes Françaises. By Feuillu . (CC BY-NC-ND 3.0)

Le cadran solaire s’est révélé d’une extrême importance pour les astronomes chaldéens, égyptiens, puis grecs et romains, chargés, en particulier, de mettre en place un calendrier.

Cadran solaire analemmatique. C'est vous-même qui projetez votre ombre en vous plaçant sur la graduation correspondant à la date. By Airnos . (CC BY-NC-ND 3.0)

Hérodote mentionne le gnomon. Ce dernier est la forme primitive du cadran solaire. Son fonctionnement est le suivant :

• Un piquet est planté dans le sol
• Son ombre se projette sur un plan

En observant la variation de la longueur de l’ombre projetée par l’objet sur ce plan, on détermine le milieu du jour, qui correspond à l’ombre diurne minimale.

Deux Indiens de Bornéo se servant d'un gnomon (illustration d'après une photo prise par les ethnologues Kose et McDougal en 1910)

Cette technique primitive de mesure du temps est encore utilisée aujourd’hui par des tribus amérindiennes ou indonésiennes.
Des ethnologues ont découvert vers 1910 que des Indiens de Bornéo utilisaient le gnomon.

Avec le gnomon, on peut également connaître la date des solstices. Il suffit de mesurer, au cours de l’année, la longueur de l’ombre lorsque le Soleil est au méridien.

Quand l’ombre est minimale, c’est le solstice d’été
Quand l’ombre est maximale, c’est le solstice d’hiver

On comprend tout l’intérêt du gnomon pour des peuples essentiellement agricoles qui ont besoin de connaître la date des moissons, des labours ou des semailles.

Origine et fonctionnement du cadran solaire

Les Babyloniens ne sont peut-être pas les inventeurs du cadran solaire mais ce sont eux qui l’ont diffusé en Egypte, au cours du IIe millénaire avant notre ère.
On pense que l’introduction du cadran solaire en Grèce est le fait de l’astronome Anaximandre (vers 610-vers 547) qui l’aurait employé pour déterminer l’équinoxe.

Cadran solaire moderne. By Rger B. (CC BY-NC-ND 3.0)

Selon les ouvrages, le premier cadran solaire égyptien date du XIIIe ou du XIIe siècle avant notre ère.

Cadran solaire de 1667 (Angleterre). By Aejoux . (CC BY-NC-ND 3.0)

Par rapport au gnomon, le cadran solaire est plus perfectionné. Le plan est divisé en « heures égales. »
Une aiguille projette son ombre sur ce plan transformé en cadran. L’aiguille tourne au fur et à mesure que le Soleil tourne autour de la Terre.
Grâce à la partition en périodes égales de jour, on peut « lire l’heure » en vérifiant la position de l’ombre sur le cadran.

Cadran solaire très coloré en Italie. By Pizzodisevo . (CC BY-NC-ND 3.0)

Certains cadrans solaires présentent plusieurs tracés qui tiennent compte de l’inégalité des saisons.

Il existe de nombreux types de cadrans solaires. En voici une liste non exhaustive :

• Le cadran solaire horizontal

Cadran solaire horizontal. By Airnos . (CC BY-NC-ND 3.0)

• Le cadran solaire méridional

Cadran solaire méridional qui est le plus courant. (Château de Queyras) . By Feuillu . (CC BY-NC-ND 3.0)

• Le cadran solaire oriental
• Le cadran solaire occidental
• Le cadran solaire vertical déclinant
• Le cadran solaire équatorial
• Le cadran solaire polaire

L’importance du cadran solaire

L’importance du cadran solaire ne concerne pas que l’agriculture. Son utilisation pour calculer l’équinoxe a eu des conséquences très importantes pour l’avenir de l’astronomie et de la géographie.
La détermination de l’équinoxe donne l’emplacement de l’équateur céleste et permet d’établir, par projection sur la Terre, la position de l’équateur terrestre.
C’est grâce à ces calculs que l’on a pu évaluer la latitude.

Cadran solaire Eglise St Helens. By Darwin 70 . (CC BY-NC-ND 3.0)

Le cadran solaire a connu un énorme succès au temps de l’empire romain. Il était très en vogue également dans les pays musulmans.
Il a été utilisé en Europe jusqu’au XVIIIe siècle.

Cadran solaire. Cité de Carcassonne. By Fdecomite . (CC BY-NC-ND 3.0)

Pendant des siècles, les cadrans solaires ont rythmé la vie quotidienne. Ils servaient également d’ornements sur les places des villages.

L’homme et la division du temps

Si mesurer le temps a certains avantages, c’est aussi une entrave à la liberté de l’homme. Cette notion du temps est très subjective et propre à l’homme.
Le calendrier est la première invention qui a permis à l’homme de diviser le temps et donc de rythmer son existence.

By Afroswede . (CC BY-NC-ND 3.0)

La création du calendrier au IIIe millénaire avant notre ère répond à des besoins spécifiques : fixer la date des fêtes religieuses, organiser les travaux agricoles mais aussi déterminer l’année fiscale.

By Pizzodisevo . (CC BY-NC-ND 3.0)

Plus nos sociétés sont devenues complexes et plus il est devenu indispensable de créer des points de repères.
L’homme a « domestiqué » le temps et, comme tout le reste de son environnement, l’a façonné en fonction de ses besoins.

V.Battaglia (22.10.2007)

Références. Lien

Les cadrans solaires, Denis Savoie, Ed Belin Pour la Science, 2003
Les ombres des temps (histoire et devenir des cadrans solaires), de Yves Opizzo, Ed. Burillier, 1998

Le site cadrans-solaires.org donne une explication de chaque cadran

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