Cadran solaire géant
Une horloge solaire sur le barrage de Castillon

Le 20 juin 2009 est inauguré un cadran solaire hors norme, tracé sur la voûte du barrage hydroélectrique de Castillon, situé dans le haut-Verdon. Couvrant une surface d'environ 13 000 mètres carrés ce sera le plus grand cadran solaire du monde. Il a été calculé par Denis Savoie, directeur du planétarium du Palais de la Découverte et membre du SYRTE de l'observatoire de Paris, et Roland Lehoucq, astrophysicien du Service d'Astrophysique du CEA-Irfu de Saclay. Le financement en a été assuré par EDF, les collectivités locales, le Parc Naturel Régional du Verdon et des entreprises partenaires. Ce projet s'inscrit dans la cadre plus large de l'Année Mondiale de l'Astronomie 2009, qui célèbre le 400e anniversaire des premières observations du ciel avec une lunette par Galilée.

 

Une brève histoire des cadrans solaires

Le gnomon (bâton planté verticalement dans le sol ou horizontalement dans un mur) est l'un des plus vieux instruments astronomiques inventés par l'humanité. Si les techniques de construction des cadrans solaires se développent durant l'Antiquité gréco-romaine c'est la civilisation islamique qui y apporte une amélioration majeure. Au lieu d'utiliser des gnomons horizontaux ou verticaux, les astronomes de langue arabe eurent l'idée de placer l'indicateur d'ombre (le style) parallèlement à l'axe de rotation de la Terre, c'est-à-dire pointant vers le pôle céleste. Avec ce système c'est la totalité de l'ombre qui indique l'heure, et plus seulement son extrémité : la direction de l'ombre est la même pour une même heure toute l'année. En Europe occidentale les cadrans solaires se répandirent largement en dépit du développement de l'horlogerie à partir du XIIIe siècle. Certains de ces cadrans étaient portatifs, utilisant la variation de la hauteur du Soleil au cours de la journée pour déterminer l'heure. D'autres, les méridiennes, n'indiquaient que le midi solaire et servaient à régler les horloges. Aux XVIe et XVIIe siècles, on rivalisa d'ingéniosité pour construire des cadrans solaires originaux, comme les cadrans analemmatiques où le gnomon est mobile, les cadrans à réflexion utilisant la tache de lumière projetée par un miroir. Les plus grands géomètres ont traité de gnomonique (Descartes, Kepler, Lalande, Monge...) et même si aujourd'hui cette branche de l'astronomie n'est plus qu'une curiosité, de nouveaux types de cadrans ont été inventés comme le cadran bifilaire au début du XXe siècle. L'informatique a également permis de s'attaquer au tracé des cadrans sur les surfaces non planes complexes.

 
Cadran Cadran
A gauche : l'installation des lignes horaires sur le barrage. On distingue en bas à droite, l'alpiniste en rappel sur la paroi de 65 m de haut, disposant les repères. A droite, l'ensemble des lignes horaires en plaques émaillées marquant les heures du matin (en orange) et de l'apres-midi (en vert). Crédits EDF
 

Le cadran de Castillon

Comme tout cadran solaire, il indique l'heure grâce une ombre projetée. L'originalité du cadran de Castillon réside dans le fait que cette ombre n'est pas celle d'un style, mais celle de la corniche qui couronne le barrage. Celle-ci projette une ombre courbe dont la forme est fixée par son profil et par la surface de projection, la voûte du barrage. 

 

La mesure de l'heure sur le barrage à exactement 9 heures solaires locales pour le lieu (correspondant à une heure civile de 10h30m19s). L'ombre portée de la corniche est tangente à la ligne horaire correspondante à l'heure solaire. Crédits EDF.

Pour mener les calculs il était nécessaire d'avoir un relevé précis de la surface de la voûte et du profil de la corniche. Cette opération délicate a été effectuée par le service de topographie d'EDF en utilisant un procédé étonnant : la lasergrammétrie. Ensuite, Denis Savoie et Roland Lehoucq ont pu calculer les ombres portées par la corniche en fonction de l'heure et du jour de l'année. Le calcul d'une ligne horaire consista finalement à déterminer l'enveloppe convexe de l'ensemble des ombres de la corniche au fil de l'année, l'heure solaire étant fixée. Du coup, la lecture de l'heure se fait de façon originale : il est, par exemple, 9 heure solaire quand l'ombre de la corniche est tangente à la ligne horaire correspondante. Les calculs ont été menés indépendamment par Denis Savoie et Roland Lehoucq pour s'assurer qu'aucune erreur ne se glisserait dans les résultats. Les fichiers numériques qu'ils fournirent aux topographes permirent à ceux-ci de contrôler le tracé de lignes horaires temporaires, réalisé par des alpinistes spécialisés dans ce type de travaux acrobatiques. Des lignes temporaires furent d'abord validées par des observations directes afin de s'assurer que calculs et implantation s'étaient déroulés sans anicroches. Finalement, il ne restait plus après contrôle qu'à recouvrir les lignes temporaires par des plaques de lave émaillées, ocre pour les heures du matin et verte pour celle de l'après-midi, afin de rendre l'ouvrage esthétique et durable.

 

Contact : 

 

 

Voir aussi :

   Le site SAp/CEA de l'Année Mondiale de l'Astronomioe
   Le site du Palais de la Découverte (Planétarium)
   Le portail "Porte aux Etoiles" de l'Année Mondiale d'Astronomie
   Le site international de l'Année Mondiale d'Astronomie

 

Maj : 29/06/2009 (2614)

 

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