Astronomie Laboratoire page HEURE SOLAIRE

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1 Astronomie Laboratoire page 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.

2 Astronomie Laboratoire page 2-2 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

3 Astronomie Laboratoire page 2-3 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.

4 Astronomie Laboratoire page 2-4 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 Ursa Major Perseus Ursa Major Camelopardalis Camelopardalis Andromeda Cassiopeia Polaris Canes Venatici Andromeda Cassiopeia Polaris Canes Venatici Ursa Minor Ursa Minor Cepheus Cepheus Draco Draco Lacerta Lacerta NW Québec NE Vancouver Corona Borealis Lynx Aries Perseus Leo Minor Triangulum Camelopardalis Ursa Major Andromeda Cassiopeia Polaris Coma Berenices Canes Venatici Cepheus Ursa Minor NW Lacerta NE Draco N Miami Bootes

5 Astronomie Laboratoire page 2-5 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? 2. Comment les saisons influencent-elles l'heure lue sur le cadran? 3. L'échelle proportionnelle des heures ajoutées (interpolation) sur votre cadran est-elle fiable? Expliquez.

6 Astronomie Laboratoire page 2-6 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. 2. Même question pour un observateur en Floride. Expliquez. 3. Comment pourrait-on augmenter la précision de l'horloge stellaire?

7 Astronomie Laboratoire page 2-7 Base du cadran solaire extérieur du cadran pointeur NORD LOGIDAC ENR. vers le centre du cadran rabat c rabat d Logidac enr.

8 Astronomie Laboratoire page 2-8

9 Astronomie Laboratoire page 2-9 Horloge Stellaire (partie A) Cas Découper ce disque, ainsi que celui de la page suivante, et les coller sur des cartons.

10 Astronomie Laboratoire page 2-10

11 Astronomie Laboratoire page 2-11 Horloge Stellaire (partie B)

12 Astronomie Laboratoire page 2-12 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.

13 Astronomie Laboratoire page 2-13