Contenu
- Entrez le cadran solaire: les bases
- En savoir plus sur les cadrans solaires
- L'équateur céleste
- L'écliptique
- Autres termes astronomiques standard
- Histoire du cadran solaire
- Parties et fonctionnement d'un cadran solaire
- Types de cadrans solaires
- Cadran Solaire À Faire soi-même
Essayez d'imaginer un monde sans Internet. Thats au moins un peu mal à l'aise, non? Maintenant, supprimez l’équation des appareils mobiles de tout type, ainsi que des appareils photo numériques et de la technologie GPS.
Quand vous allez encore plus loin et que vous supprimez les montres-bracelets et les horloges murales, les choses commencent à paniquer presque à la hâte. Il est difficile de croire aujourd'hui que jusqu'au début des années 1800, le cadran solaire avait été le principal moyen pour l’humanité de garder le temps pendant des milliers d’années!
Tout ça prépare la vraie question, cependant: Et si vous ne pouviez pas lire l'heure? Du tout? Et comme dans, que se passerait-il si la vie n’avait aucun inconvénient à épingler toute la notion de «quand» dans un sens qui ressemble au sens immédiat? (Un Earthling moderne est mal équipé pour affronter même cette question; il ne vous sera probablement pas possible de vous purifier l'esprit du concept entier de secondes, minutes et heures, et de la prévisibilité que présente l'ensemble des offres de temps structuré.)
À un moment donné de l'évolution cognitive humaine, vos ancêtres ont développé la capacité d'associer des phénomènes astronomiques routiniers, ou du moins réguliers, au passage de quantités fixes de "temps", quelle que soit leur conception (quelle que soit leur conception) même s’il existe un moyen d’en rendre compte en mathématiques et en physique).
Les exemples sont le lever et le coucher du soleil, des étoiles et de la lune chaque jour, les phases de la lune et la façon dont le ciel se transforme en une transformation précise et prévisible chaque fois que la Terre effectue une nouvelle rotation autour de son axe de rotation (un "jour" ) ou un tour du soleil (une "année").
Entrez le cadran solaire: les bases
À un stade donné de l'évolution humaine ou pré-humaine, la création d'outils élaborés a permis à vos ancêtres d'accélérer leur séparation effective des autres singes. Les cerveaux des hominidés sont devenus suffisamment sophistiqués pour apprécier la relation temporelle entre les inévitabilités physiques de leur environnement et les réalités biologiques dont ils devaient être conscients, comme par exemple le fait qu'il est plus facile de dormir "la nuit" (c'est-à-dire dans l'obscurité) mais également la fait que certains prédateurs dangereux rôdent quand il fait noir.
Qu'est ce qu'un cadran solaire? Formellement, c'est un chronomètre (montre, par exemple) qui utilise l’ombre produite par la lumière du soleil qui tombe sur une barre verticale pour indiquer l’heure locale. Pour des raisons que vous verrez bientôt, la tige, appelée un gnomon, doit être placé parallèlement à l'axe de rotation de la Terre et pointer vers une position dans le ciel correspondant au nord, ou pôle nord céleste (CNP).
Par conséquent, à une latitude géographique donnée, la tige doit être inclinée d'un angle par rapport à l'horizon (c'est-à-dire l'horizontale) identique à la magnitude de cette latitude.
Par exemple, une personne qui construit un cadran solaire à 40 ° de latitude à Boulder, dans le Colorado (États-Unis), vise le gnomon à 40 degrés au-dessus du milieu de l’horizon nord, juste au-dessous de la moitié du point directement au-dessus de la vue (le zénith). Comme vous le savez peut-être, puisqu'il y a 360 degrés dans un cercle, un demi-cercle comme le ciel couvre 180 degrés; cela signifie que la distance angulaire d'un horizon au zénith est égale à la moitié de celle-ci, ou à 90 degrés.
En savoir plus sur les cadrans solaires
Avoir une bonne connaissance des faits de base sur les cadrans solaires nécessite de mémoriser le nom de quelques parties non mobiles, mais nous espérons que vous aborderez cette pensée comme un astronome et que vous gagnerez en popularité non seulement pour les cadrans solaires de haute qualité, mais aussi pour la science qui a permis à cette classe d'appareils d'exécuter leur unique travail sans fin pendant des milliers d'années de l'histoire humaine.
Vous serez exposé à toutes sortes de termes nouveaux et intéressants lors de la lecture de cet article, et vous serez même sur le point de construire votre propre cadran solaire - qu'il soit humble ou élaboré - au moment où vous en aurez terminé. Mais la chose la plus importante pour vous d’essayer d’axer votre réflexion sur ici est la relation entre le écliptique, le équateur céleste, et le poteaux célestes.
Vous voyez, lorsque vous étudiez les cadrans solaires, vous n’apprenez pas vraiment à créer un outil pittoresque, même fascinant, qui n’est plus nécessaire grâce aux sauts colossaux et continus de la technologie humaine. Vous vous penchez beaucoup sur le cadre même de l'astronomie - comment les objets sont localisés et étiquetés, et comment les cycles célestes que vous voyez et que vous tenez pour acquis ont été intégrés même dans les premiers cadrans solaires datant de 1500 av.
L'équateur céleste
Les créateurs originaux du cadran solaire ont reconnu la relation entre la géométrie simple et le comportement, ou plus particulièrement le apparent comportement, des objets dans le ciel. La distinction est importante car, aux fins d’un cadran solaire, la Terre est considérée comme fixe, avec d’autres éléments «montante», «montante» et «traversant le ciel» - descriptions qui n’ont de sens que depuis le point de référence d’un observateur terrestre, et qui expliquent pourquoi les anciens fait Naturellement, pensez que tout dans le cosmos tourne littéralement autour de la Terre.
Le moyen le plus simple d’imaginer le système utilisé pour cartographier les objets dans le ciel est de prendre celui utilisé ici sur Terre (latitude et longitude) et d’imaginer les lignes imaginaires projetées sur une sphère imaginaire (en réalité un hémisphère, puisque vous ne pouvez voir que la moitié). de celui-ci) dans le ciel. Un avion tiré au milieu de la Terre par son équateur coupe cette sphère céleste dans un cercle, qui se présente sous la forme d'une ligne appelée équateur céleste.
L'écliptique
Pendant ce temps, une autre ligne circulaire dans le ciel est formée par l'extension du plan de révolution de la Terre autour du soleil. Cette ligne imaginaire est appelée la écliptiqueet représente le trajet apparent du soleil à 360 degrés chaque année par rapport aux étoiles de fond lointaines. Ces étoiles apparaître immobiles par rapport au soleil et aux planètes, car une des façons de mesurer le mouvement de ces dernières consiste à traiter celles-ci comme un cadre de référence "fixe".
Puisque l’axe de rotation de la Terre est incliné de 23,4 ° par rapport à son plan de révolution autour du soleil, l’écliptique et l’équateur céleste sont décalés (inclinés) de cette valeur. Mais ils se rencontrent en deux points, comme des cerceaux croisés de même taille. Le soleil suit l'équateur céleste ces deux jours partout sur Terre, le équinoxe vernal (transition de l’hiver au printemps dans l’hémisphère nord) et de l’été à l’automne (équinoxe d'automne).
Autres termes astronomiques standard
Sur Terre, les lignes de latitude sont parallèles entre l’équateur et les deux pôles. Les lignes dans le ciel correspondant aux lignes de latitude sont appelées lignes de déclinaison, et établir un emplacement dimensionnel nord-sud.
Les lignes de longitude, en revanche, sont également appelées les méridiens de la Terre. Celles-ci peuvent être imaginées comme rayonnant vers l'extérieur depuis les deux points formés par les pôles célestes et se rejoignant au pôle opposé, bien qu'aucun spectateur de la Terre ne puisse voir les deux pôles à la fois. La ligne passant directement du nord à l’horizon à travers le zénith et vers le sud à l’horizon opposé est appelée "le" méridien du jargon céleste.
Lors de l’identification de la position est-ouest dans le ciel d’un objet céleste, cette partie de la coordonnée est appelée ascension droite.
Histoire du cadran solaire
Vous avez sûrement remarqué que lorsque le soleil est proche de l’horizon (tôt le matin ou en fin de journée), les ombres sont plus longues que lorsque le soleil est plus directement au-dessus de vous. Pourtant, le soleil traverse le ciel à la même vitesse tout le temps, même si les ombres changent de taille et de forme à des vitesses différentes.
Ce caprice de la géométrie a inspiré les premiers cadrans solaires, car leurs inventeurs ont compris que le "temps" pouvait être divisé de manière fiable, pas seulement en jours, mais en portions de jour. La facilité améliorée de planification des activités de la vie dans un tel système est évidente.
On pense que les premiers cadrans solaires remontent à l’Égypte, vers 1500 avant notre ère. Certains d’entre eux étaient en fait au format de poche et pouvaient être transportés car le gnomon (Grec pour "pôle") pourrait en réalité être un trou d'épingle au lieu d'une tige. Elles étaient devenues utiles pour chronométrer la minuterie à la minute près, lorsque les horloges mécaniques étaient devenues monnaie courante et fiables, et étaient utilisées jusque dans les années 1800 pour vérifier la précision des "vraies" horloges.
Parties et fonctionnement d'un cadran solaire
le gnomon a déjà été mentionné. Il doit avoir deux caractéristiques: il doit pointer vers le pôle céleste et il doit être incliné à un angle de l'horizon exactement égal à la latitude de l'observateur. Il est souvent fabriqué sous la forme d'une nageoire.
le cadran est la surface sur laquelle l'ombre du soleil est projetée. Il peut être cylindrique ou plat, et indiqué dans les divisions que son fabricant choisit, dans la mesure où celles-ci sont alignées sur l'heure exacte.
Lignes d'heure sont trouvés pour des raisons évidentes sur pratiquement tous les cadrans solaires et marquent des instants exacts (bien que choisis arbitrairement, dans un certain sens).
le nœud est une encoche dans le gnomon qui permet de déterminer une position exacte et nette le long de la ligne de l’ombre, qui pourrait sinon être floue.
Types de cadrans solaires
Les cadrans solaires peuvent être divisés en deux types de base, cadrans d'altitude et cadrans directionnels.
Un cadran d'altitude permet de déterminer le temps en utilisant la distance des soleils au-dessus de l'horizon. Dans tous les cas, ceux-ci doivent être orientés dans la direction du compas, alors que dans d'autres, le soleil lui-même est un point de référence. Les types sélectionnés comprennent les cadrans plans, cylindres, scaphe et bagues.
UNE cadran directionnel repose sur l’azimut (direction du compas) et sur l’angle du soleil qui se rapproche du méridien à midi. Les sous-types comprennent les cadrans horizontal, vertical vertical, azimutal et équinoxal.
Dans tous les cas, vous pouvez imaginer le soleil se levant et projetant une ombre large d'un côté qui se rétrécit progressivement jusqu'à midi, puis répète le "film" en sens inverse de l'autre côté du cadran jusqu'au coucher du soleil.
Cadran Solaire À Faire soi-même
Il est facile de trouver des suggestions pour créer votre propre cadran solaire, et une ressource pour vous aider à démarrer est incluse dans les ressources. Rappelez-vous que ce qui est le plus important n’est pas le matériau exact ni la qualité ornementale de la création; C'est que vous compreniez la physique et que vous puissiez l'expliquer à toute personne ayant le bon sens de vous interroger sur votre dur labeur.
Oh, et un dernier conseil: ne choisissez pas un jour de pluie pour votre démonstration - cela rendra l'exercice beaucoup plus "éclairant" pour toutes les personnes présentes!