Un cadran solaire est un appareil qui utilise la position du soleil pour refléter l'heure. Un bâton vertical, appelé gnomon, est positionné pour projeter une ombre sur un cadran solaire pré-marqué. Lorsque le soleil se déplace dans le ciel, l'ombre se déplace également. Le concept peut être facilement démontré dans votre jardin avec un cadran solaire très basique construit avec un bâton et une poignée de petites pierres. Il existe également de nombreux projets faciles que les enfants peuvent réaliser pour apprendre le concept. Pour quelque chose d'un peu plus avancé, vous pouvez construire un cadran solaire permanent dans votre jardin ou votre arrière-cour. Après quelques mesures et un peu de menuiserie, il reflétera l'heure avec précision.
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Méthode 1 sur 3: Utiliser des bâtons et des pierres
Étape 1. Rassemblez vos outils
Ce cadran solaire extrêmement basique est un excellent moyen d'expliquer le concept avec très peu de planification. Tout ce dont vous avez besoin pour le créer, ce sont quelques objets simples trouvés dans votre jardin. Ces outils sont un bâton droit (environ deux pieds de long), une poignée de cailloux et une montre-bracelet ou un téléphone portable pour indiquer l'heure.
Étape 2. Trouvez un endroit ensoleillé pour planter le bâton
Cherchez un endroit bien exposé au soleil toute la journée. Poussez une extrémité du bâton dans l'herbe ou la terre. Si vous habitez dans l'hémisphère nord, inclinez légèrement le bâton vers le nord. Si vous habitez dans l'hémisphère sud, éloignez-le légèrement vers le sud.
- Si vous n'avez pas accès à une zone herbeuse avec de la terre molle, vous pouvez improviser.
- Remplissez un petit seau de sable ou de gravier et plantez le bâton directement au centre de celui-ci.
Étape 3. Commencez à 7h00
Si vous souhaitez terminer le cadran solaire en une seule journée, commencez le matin après le lever du soleil. Examinez le bâton à 7h00. Lorsque le soleil brillera dessus, le bâton projettera une ombre. Utilisez l'un de vos cailloux pour marquer l'endroit où l'ombre tombe sur le sol.
Étape 4. Revenez au bâton toutes les heures
Réglez une alarme ou gardez un œil sur votre montre pour pouvoir mettre à jour le cadran en haut de chaque heure. Revenez à 8h00 et utilisez un autre caillou pour marquer l'endroit où l'ombre du bâton tombe sur le sol. Faites la même chose à 9h00, 10h00 et ainsi de suite.
- Si vous voulez la plus grande précision, utilisez de la craie pour marquer chaque caillou avec l'heure exacte à laquelle vous l'avez placé sur le sol.
- L'ombre se déplacera dans le sens des aiguilles d'une montre.
Étape 5. Continuez ce processus jusqu'au crépuscule
Revenez toutes les heures et marquez-le avec un caillou au sol. Faites-le jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de soleil dans la journée. Votre cadran solaire sera complet en fin de journée. Tant que le soleil brille, vous pouvez utiliser cet appareil simple pour indiquer l'heure de la journée.
Méthode 2 sur 3: Utiliser une assiette en papier et une paille
Étape 1. Rassemblez vos outils
Ce cadran solaire facile est un excellent projet pour les enfants un jour d'été. Les outils nécessaires sont très simples – vous avez probablement déjà tout ce dont vous avez besoin à la maison. Les articles requis sont des crayons/marqueurs, une assiette en carton, un crayon taillé, des punaises, une règle et une paille en plastique droite.
Commencez à préparer l'assiette vers 11h30 par une journée ensoleillée et sans nuages
Étape 2. Écrivez le chiffre 12 sur le bord même de l'assiette
Utilisez un crayon ou un marqueur pour cela. Prenez le crayon aiguisé et poussez-le au centre de l'assiette en carton. Retirez le crayon de sorte qu'il vous reste un trou au centre.
Étape 3. Utilisez une règle pour tracer une ligne droite
Dessinez-le du 12 au trou que vous avez fait au centre de la plaque. Ce nombre représente 12 heures midi.
Étape 4. Utilisez une boussole pour déterminer le pôle céleste le plus proche
Votre paille, ou gnomon, doit pointer vers le pôle céleste le plus proche, qui est parallèle à l'axe de la Terre. C'est le pôle Nord pour ceux qui vivent dans l'hémisphère nord. Si vous habitez dans l'hémisphère sud, c'est le pôle sud.
Étape 5. Sortez l'assiette un peu avant midi
Placez-le sur le sol dans une zone qui sera exposée au plein soleil toute la journée. Collez la paille dans le trou au centre de l'assiette.
Étape 6. Poussez légèrement la paille
Faites-le de manière à ce qu'il s'incline en direction du pôle céleste le plus proche.
Étape 7. Faites pivoter la plaque à midi exactement
Faites-le pivoter pour que l'ombre de la paille soit alignée avec la ligne que vous avez tracée. Étant donné que vous ne mesurez que les heures de lumière du jour, la plaque finira par ressembler à une horloge, affichant seulement 12 heures.
Étape 8. Fixez la plaque au sol
Enfoncez quelques punaises dans la plaque pour qu'elle reste fixée au même endroit sur le sol.
Étape 9. Remettre dans l'assiette une heure plus tard
A 13h00, retournez à l'assiette et vérifiez la position de l'ombre de la paille. Écrivez le chiffre 1 tout au bord de l'assiette, là où vous voyez l'ombre tomber.
Étape 10. Réglez une alarme et retournez à l'extérieur toutes les heures
Continuez à marquer la position de l'ombre sur le bord de la plaque. Vous remarquerez que l'ombre se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre.
Étape 11. Parlez de l'ombre à votre enfant
Demandez-leur pourquoi ils pensent que l'ombre bouge. Expliquez ce qui se passe lorsque l'ombre se déplace autour du cadran.
Étape 12. Répétez ce processus jusqu'au crépuscule
Continuez à marquer la plaque toutes les heures jusqu'à ce que vous manquiez de lumière du jour. À ce stade, le cadran solaire sera terminé.
Étape 13. Vérifiez la plaque le lendemain
Demandez à votre enfant de retourner à l'assiette le jour ensoleillé suivant et de vous indiquer l'heure en fonction de la position de l'ombre. Cet appareil simple peut être utilisé pour indiquer l'heure lors de n'importe quelle journée ensoleillée.
Méthode 3 sur 3: Construire un cadran solaire avancé
Étape 1. Découpez un cercle de 20 pouces de diamètre dans du contreplaqué de ¾ de pouce
Ce cercle sera le visage du cadran solaire. Enduire les deux côtés du cercle en bois avec un apprêt. Pendant que l'apprêt sèche, réfléchissez à ce à quoi vous voulez que votre cadran solaire ressemble. Vous devrez choisir un style de nombre, tel que des chiffres romains, des nombres standard, etc.
- Choisissez les couleurs que vous souhaitez utiliser et, si vous le souhaitez, un dessin ou une illustration à mettre sur le visage.
- Esquissez quelques conceptions différentes jusqu'à ce que vous ayez choisi quelque chose de final.
Étape 2. Dessinez votre dessin final sur une grande feuille de papier circulaire
Vous l'utiliserez comme pochoir pour transférer le motif sur le cercle en bois, alors dessinez-le à l'échelle. Maintenant, vous devez mettre les chiffres sur le dessin, ce qui nécessitera des mesures précises. Utilisez une règle et un rapporteur pour ce faire.
- Commencez par le chiffre 12 tout en haut, comme le cadran d'une horloge.
- Mesurez où se trouve le centre du cercle, puis utilisez la règle pour tracer une ligne précise du 12 au centre.
Étape 3. Utilisez le rapporteur pour mesurer exactement 15 degrés vers la droite
Marquez le numéro 1 là-bas. Utilisez la règle pour tracer une autre ligne horaire. Continuez à marquer les chiffres à exactement 15 degrés d'intervalle. Déplacez-vous dans le sens des aiguilles d'une montre et utilisez le rapporteur pour continuer à marquer les chiffres. Faites le tour jusqu'à ce que vous arriviez au numéro 12. Ce sera directement en face des 12 premiers. Ceux-ci représentent midi et minuit.
- Ensuite, recommencez avec 1 jusqu'à ce que vous vous retrouviez au 12 d'origine tout en haut. Les numéros sont maintenant marqués avec précision sur le papier.
- Les 24 heures complètes sont représentées pour la précision la plus précise. Lorsque les saisons changent, la position de la Terre change aussi. En été, les journées sont plus longues. En hiver, ils sont plus courts.
- Il y a des jours en été où il y a plus de 12 heures de lumière du jour.
Étape 4. Peignez votre dessin sur le cercle en bois
Utilisez votre papier comme pochoir pour que les chiffres et les lignes horaires correspondent à ce que vous avez mesuré avec précision. Utilisez des marqueurs de peinture pour mettre les numéros sur le bois, car ils impliqueront un travail de détail minutieux. Les marqueurs à peinture sont préférables aux marqueurs permanents, car ils sont plus résistants aux éléments.
Étape 5. Obtenez le gnomon
Le gnomon est la partie du cadran solaire qui projettera l'ombre. C'est une longueur de tuyau fileté, et vous en aurez besoin d'environ deux ou trois pouces de long. Son diamètre doit être d'un demi-pouce. Assurez-vous que le diamètre du gnomon est légèrement plus large que le tuyau lui-même. Improvisez une pointe conique.
- La longueur du tuyau et de la pointe du gnomon ne doit pas dépasser trois pouces au total.
- Peignez le gnomon de la couleur que vous souhaitez. Cela l'empêchera de rouiller.
Étape 6. Préparez le montant du cadran solaire pour le montage
Le poteau est ce sur quoi le cadran solaire, le cercle en bois, sera monté. Vous aurez besoin d'un poteau en bois formé sous pression de 4x4x8 qui a été traité à l'extérieur. Il doit être parfaitement droit et ne présenter aucune fissure importante. Pour le monter correctement, le haut du poteau doit être coupé avec un angle précis.
- Pour obtenir cet angle, soustrayez votre latitude actuelle de 90 degrés.
- Par exemple, si vous êtes situé à 40 degrés de latitude N, vous traceriez un angle de 50 degrés sur le 4x4.
Étape 7. Coupez l'angle dans le poteau
Tracez une ligne à angle droit à l'aide d'une équerre de menuisier. Tracez cette ligne à six pouces du haut du poteau. La ligne est le côté inférieur de l'angle. Utilisez un rapporteur pour le mesurer, puis coupez l'angle avec une scie à table.
- Mesurez ensuite le centre du cadran solaire et percez un trou à cet endroit.
- Testez la fixation du poteau à la face du cadran solaire avec une vis tire-fond de 5/16 pouces, juste pour vous assurer que tout s'emboîte correctement.
Étape 8. Creusez un trou pour le poteau
Trouvez un endroit ensoleillé pour votre cadran solaire et creusez un trou pour le poteau. Assurez-vous de ne pas déranger les câbles ou les lignes enterrés sous terre. Mettez le poteau dans le trou. Faites un test pour vous assurer qu'il ne dépasse pas cinq pieds du sol lorsque vous vous tenez debout. Utilisez une boussole pour vous assurer que l'angle que vous coupez dans le poteau est orienté vers le nord. Utilisez un niveau de charpentier pour vous assurer que le poteau est parfaitement vertical.
- Mettre en place définitivement le poteau en le coulant et en le fixant dans le ciment.
- Laisser s'écouler quelques jours avant de monter le cadran solaire, afin que le ciment soit complètement sec.
Étape 9. Fixez le cadran solaire au poteau
Utilisez un tire-fond de 5/16 de pouce par 2 pouces pour fixer le visage. Serrez suffisamment la vis pour qu'elle maintienne le visage en place, mais vous pouvez toujours tourner le visage facilement. Placez le rebord directement sur la face du cadran solaire.
- Vous devriez pouvoir voir le tire-fond dans le trou central de la bride.
- Utilisez votre main droite pour visser le tuyau gnomon dans la bride, que vous devez tenir dans votre main gauche.
Étape 10. Faites pivoter le cadran solaire de manière à ce que l'heure de 6 heures du matin
et 18h les lignes sont horizontales. Alignez ensuite le gnomon de manière à ce que ces mêmes lignes aient l'air de passer directement par le centre. Assurez-vous que la ligne à midi semble également passer directement par le gnomon.
Étape 11. Réglez l'heure et attachez le gnomon
Vous devez régler l'heure pendant l'heure d'été pour une lecture précise. Tenez fermement la bride avec votre main gauche. Utilisez votre main droite pour tourner le cadran solaire. Vérifiez l'heure actuelle. Continuez à tourner le visage jusqu'à ce que l'ombre du gnomon indique la même heure sur le cadran solaire. Utilisez un crayon pour marquer l'emplacement des quatre vis de bride, puis retirez la bride.
- Serrez maintenant le tire-fond. Ne déplacez pas le cadran solaire pendant que vous faites cela.
- Percez des trous pour les quatre vis puis vissez la bride sur le cadran solaire.
- Enfin, vissez le gnomon.
