La méridienne

  
Vue générale
11h43 12h00
ombre à 11h38 ombre à 11h56

Description
La méridienne est constituée d'une planche rectangulaire horizontale et d'un triangle en bois portant un fil à plomb.
Il s'agit d'une équerre de maçon permettant de vérifier l'horizontalité d'une surface en observant la position du fil à plomb. Le style est constitué par la ficelle du fil à plomb. L'extrémité du style est matérialisée par la pointe supérieure du triangle.

Installation de la méridienne
vérification de l'horizontalité et l'orientation nord-sur
Vérification de l'horizontalité et de l'orientation Nord-Sud

L'installation de la méridienne s'effectue comme suit :
Les mesures
Les mesures consistent à indiquer sur la planche de la méridienne la position de l'extrémité de l'ombre du style, c'est à dire de la pointe du triangle. On pourra utiliser un calque scotché sur la planche sur lequel on indiquera la position de l'extrémité de l'ombre, l'heure et la date.

L'idéal est de faire des mesures avant et après le passage du Soleil au méridien (vous trouverez ici une méthode pour le déterminer). On constate que :
Si on ne peut pas faire de mesure pendant le passage au méridien, on tracera une courbe qui passe par toutes les mesures de l'extrémité de l'ombre. On mesurera alors la longueur de l'ombre HB lorsque le Soleil est au Sud.

On effectuera d'autres séries de mesure (par exemple de jour en jour au cours d'une semaine, ou deux jours par semaine pendant plusieurs semaines) et on relèvera la longueur de l'ombre HB.

Voici un exemple de graphique réalisé le 12 décembre 2005

Analyse des résultats
Un observateur regardant vers le Sud voit le Soleil se lever vers l’Est sur sa gauche et se coucher vers l’Ouest sur sa droite. L’ombre portée sur le sol est à l’opposé du Soleil. Pendant la journée, elle tourne sur le sol dans le sens des aiguilles d’une montre. et est d’autant plus courte que le Soleil est haut sur l’horizon.

Au cours de la matinée, la hauteur du Soleil augmente puis elle diminue dans l’après-midi. L'ombre est d’autant plus courte que le Soleil est haut sur l’horizon. Quand le Soleil passe au plus haut de sa trajectoire, il se trouve au Sud. La moitié du jour s’est écoulée : il est midi solaire. A cet instant, l’ombre est la plus courte puisque le Soleil culmine, l’ombre est au Nord puisque le Soleil est au Sud. Elle se trouve sur le méridien du lieu.

A la même heure, les ombres sont plus courtes en été qu’en hiver car le Soleil est plus haut dans le ciel. Du 21 juin au 21 décembre, la hauteur du soleil diminue : la longueur de l'ombre augmente. Du 21 décembre au 21 juin, la hauteur du soleil augmente : la longueur de l'ombre diminue. La variation la plus grande s'observe au moment des équinoxes, vers le 21 mars et 23 septembre. La hauteur du Soleil au-dessus de l'horizon est h, avec tan h = HA/HB.

Voici quelques schémas explicatifs des différentes notions :
Heure de passage du Soleil au méridien
On détermine l'heure de passage du soleil au méridien à l'aide du calendrier des postes. Il donne les heures de coucher et de lever du Soleil à Paris, en temps universel TU (temps légal = TU + 1h en hiver,  TU + 2h en été). La demi-somme des heures du lever et du coucher est approximativement l'heure du passage au méridien de Paris. Besançon étant situé à l'Est de Paris, le Soleil passe avant au méridien de Besançon (15 min plus tôt). Pour un lieu autre que Besançon, cet écart (en minutes) est donné par la formule suivante : (longitude de Paris - longitude du lieu) x 4.