2- HEURE SOLAIRE

Astronomie
Laboratoire
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2- HEURE SOLAIRE
But: Déterminer l'heure solaire locale par deux procédés différents, l'un
diurne, le cadran solaire, l'autre nocturne, l'horloge stellaire.
Théorie: Une relecture de la section 4.13 de votre manuel vous aidera dans
la réalisation de cet exercice.
A) LE CADRAN SOLAIRE
Dans le chapitre 2 nous avons parlé de la rotation diurne terrestre et du
mouvement solaire apparent que cela occasionne. Ainsi, tous les jours, le
Soleil se lève à l'horizon EST et se couche à l'horizon OUEST. Vers midi, le
Soleil occupe son point le plus haut du ciel au SUD.
Fort de ces informations, les anciens déterminaient l'heure du jour
(aujourd'hui on dirait le temps solaire apparent) à l'aide d'un cadran
solaire tel que celui que nous vous proposons de construire.
1) Construction du cadran solaire:
Découper, sur la page 2-7, la base circulaire (A) et le pointeur triangulaire
(B) de votre cadran solaire. Les coller sur un carton. Un étudiant enclin au
bricolage peut tailler ses pièces dans un matériau plus rigide.
Sur la base circulaire, pratiquer une fente le long de
la ligne.
Sur le pointeur, couper au trait pointillé et plier en
rabats, le long du trait plein, les parties C et D dans
des sens opposés.
Insérer le pointeur dans la fente de la base et coller les rabats en dessous
de la base avec du ruban adhésif. Le pointeur doit se tenir bien droit,
perpendiculairement à la base.
2) Étalonnage du cadran:
Localiser, autours de chez vous, une surface plane, éclairée par le Soleil
toute la journée, et d'où vous pouvez voir l'étoile polaire (Polaris).
Localiser Polaris et tracer sa direction au crayon sur votre surface.
Aller vous coucher. Demain (ou le prochain jour ensoleillé) vous avez
rendez-vous avec le Soleil à 06h00.
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Vers 06h00, placer votre cadran solaire en position horizontale sur la
surface plane choisie. Vous assurer que le pointeur est bien dirigé vers le
NORD. À défaut d'avoir localisé le NORD avec Polaris, utiliser une
boussole mais vous obtiendrez alors le NORD magnétique (qui diffère du
NORD vrai).
Marquer la position de l'ombre du pointeur sur votre base et inscrivez
l'heure de votre montre à cet instant.
Revenir à votre cadran à 12h00 et refaire une marque de l'emplacement de
l'ombre en inscrivant l'heure à nouveau. Refaire la même opération en
après-midi (bien avant le coucher du Soleil, donc vers 15h00 l'hiver ou
18h00 l'été).
Avec ces trois marques repères vous pourrez maintenant sans peine
compléter votre échelle des heures en ajoutant des marques, à distances
proportionnelles, entre les marques repères. Et voilà, votre cadran solaire
est prêt pour le banc d'essais.
3) Banc d'essais:
Pour différentes heures (préférablement de la même journée), compléter le
tableau (A) de votre feuille de résultats (page 2-5). Choisir, de préférence,
des heures différentes de celles utilisées pour l'étalonnage.
Répondez aux questions qui suivent le tableau (A).
B) L'HORLOGE STELLAIRE
L'horloge stellaire, à ne pas confondre avec l'horloge sidérale que nous
fabriquerons au terme du chapitre 4, donne une approximation du temps
solaire local, même si on utilise les étoiles pour ce faire.
Cette horloge utilise la rotation apparente du ciel (des étoiles
circumpolaires en l'occurrence) causée par la rotation diurne terrestre.
Cependant, une correction pour le mois de lecture doit entrer dans la
mesure de l'heure car la révolution annuelle terrestre cause aussi une
rotation apparente du ciel en un an.
1) construction de l'horloge stellaire
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Découper les deux pièces circulaires (disques) du carton de l'horloge
stellaire (pages 2-8 et 2-9). Perforer un petit trou au centre de chaque
disque.
Taillez l'ouverture en pointillé sur le disque noir.
Superposer le disque noir sur le blanc en les fixant par les trous centraux,
une attache parisienne fait très bien l'affaire Assurez-vous que les cercles
demeurent libres de tourner l'un par rapport à l'autre.
2) Banc d'essais:
Par un beau ciel, le soir venu, sortez avec votre chef-d'oeuvre (horloge
stellaire) et tournez-vous vers le NORD.
Levez votre horloge et centrez la vers Polaris en plaçant le mois actuel vers
le haut.
Tournez la partie noire pour que les constellations qui y sont imprimées
coïncident avec celles du vrai ciel.
La fenêtre devrait laisser apparaître l'heure solaire.
Compléter le tableau (B) de la page 2-6.
Répondre aux questions.
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CARTES DU CIEL CIRCUMPOLAIRE
Les trois figures ci-dessous représentent la position de constellations
circumpolaires à 22h00, heure locale (temps solaire moyen), pour les villes
de Québec, Vancouver et Miami.
L'examen attentif de ces cartes devrait vous aider à répondre aux questions
du laboratoire.
Perseus
Perseus
Ursa Major
Ursa Major
Camelopardalis
Camelopardalis
Polaris
Canes Venatici
Polaris
Canes Venatici
Cassiopeia
Cassiopeia
Andromeda
Andromeda
Ursa Minor
Ursa Minor
Cepheus
Cepheus
Draco
Draco
Lacerta
Lacerta
NW
NE
Québec
Vancouver
Corona Borealis
Lynx
Aries
Perseus
Leo Minor
Triangulum
Camelopardalis
Ursa Major
Andromeda
Cassiopeia
Polaris
Coma Berenices
Canes Venatici
Ursa Minor
Cepheus
NW
Lacerta
NE
Draco
N
Bootes
Miami
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LABORATOIRE D'ASTRONOMIE
FEUILLE DE RÉSULTATS
HEURE SOLAIRE
Votre Nom:_________________________________ Groupe:__________________
A) Le cadran solaire
Tableau (A): À compléter selon vos mesures.
heure à la montre
heure au cadran solaire
Questions:
1. On sait que l'heure solaire varie avec la longitude du lieux (décallage
horaire) mais, la latitude changerait-elle votre lecture ? De quelle façon ?
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______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2. Comment les saisons influencent-elles l'heure lue sur le cadran ?
______________________________________________________________________
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______________________________________________________________________
3. L'échelle proportionnelle des heures ajoutées (interpolation) sur votre
cadran est-elle fiable ? Expliquez.
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B) L'horloge stellaire
Tableau (B): À compléter selon vos mesures.
heure à la montre
heure à l'horloge stellaire
Questions:
1. Un observateur à Vancouver peut-il utiliser votre horloge stellaire ?
Expliquez.
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______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
2. Même question pour un observateur en Floride. Expliquez.
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______________________________________________________________________
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3. Comment pourrait-on augmenter la précision de l'horloge stellaire ?
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© LOGIDAC ENR.
Base du cadran
solaire
NORD
extérieur
du cadran
pointeur
vers le centre du cadran
rabat
rabat
c
d
Logidac enr.
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Horloge Stellaire (partie A)
Cas
Découper ce disque, ainsi que celui de la page suivante, et les coller sur des
cartons.
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Horloge Stellaire (partie B)
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INSTRUCTIONS
1. Placer le mois courant vers le dessus.
2. Lever l'horloge vers Polaris
3. Tourner le disque noir afin d'en orienter
les constellations comme celles du ciel.
4. Lire l'heure dans la fenêtre.
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