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Cadrans et méridiennes



L’heure nous permet de mesurer l’écoulement du temps au cours de la journée, puisqu’elle mesure une durée dont l’origine est le début du jour, que nous appelons minuit. La seule heure naturelle que nous percevons est l’heure donnée par le Soleil, car elle est liée à l’alternance du jour et de la nuit. Pendant des siècles, l’heure du Soleil fut la seule accessible grâce aux cadrans solaires qui indiquent le temps solaire vrai. Le Soleil indique midi vrai au moment où il est au plus haut dans le ciel, et par convention, une journée de midi à midi suivant, est divisée en vingt-quatre heures. Mais, l’heure solaire n’est pas adaptée à la vie civile, car elle présente deux inconvénients, d’une part c’est une heure locale, et d’autre part l’heure solaire n’est pas uniforme à cause de l’excentricité de l’orbite terrestre.

Ce dernier inconvénient a été résolu en définissant puis en utilisant le temps moyen. Le temps moyen est un temps solaire défini à partir d’un Soleil fictif, appelé Soleil moyen qui au cours de l’année parcourt l’équateur céleste d’un mouvement uniforme. Le temps moyen est lié au temps solaire vrai par l’égalité :

Temps moyen = Temps solaire vrai + E

dans laquelle E représente la valeur algébrique de l’équation du temps, dont les valeurs sont calculées pour chaque jour à partir de la connaissance du mouvement de la Terre.

L’heure solaire est une heure locale, car elle dépend de la longitude du lieu. Nancy est située à l’Est du méridien origine des longitudes, midi solaire y advient 24 m 48 s plus tôt qu’à Greenwich située sur ce méridien. Le problème de l’heure légale a été résolu au cours du XIXe siècle, en utilisant un temps unique pour un pays, le temps civil, réglé sur le temps moyen. En France, ce fut le temps civil de Paris qui devint l’heure légale en 1891. Cependant, s’il est possible d’imposer l’heure de Paris dans toute la France, il est plus difficile de l’imposer au reste du monde. Pour pallier cet inconvénient, on a défini le temps universel, en 1894, référence pour tous, et des temps locaux pour chaque pays, qui ne différent que d’un nombre entier d’heures par la création des fuseaux horaires.

 

Sur une plaque fixée en dessous de la méridienne, construite en 1758, sur le mur du Café Foy située à l’angle de la rue Gambetta et de la place Stanislas, à Nancy, on devrait lire les indications suivantes qui donnent les valeurs numériques de l’égalité précédente appliquée à midi moyen et midi solaire à Nancy, de coordonnées 48° 41’ N et 6° 12’ E  :

La méridienne est un cadran solaire qui ne donne que le midi local, à cet instant votre montre indique l’heure légale, soit :

en été : 13 h 35 m 12 s + E               en hiver : 12 h 35 m 12 s + E

car, les valeurs indiquées sur la plaque fixée en dessous de la méridienne de Nancy sont erronées. Ces erreurs ont été signalées en septembre 2005 au service compétent de la Mairie de Nancy, qui n’a toujours pas effectué les corrections promises.

Après avoir lu les indications écrites sur la plaque, et regardé la courbe représentant la variation de l’équation du temps au cours de l’année, tracée sur la plaque situées en dessous des indications ci dessus, plusieurs questions se posent lorsqu’on est curieux : comment définit-on le temps solaire vrai, le temps local, le temps solaire moyen, l’heure légale, et comment calcule-t-on les valeurs journalières de l’équation du temps ?