cadran magnétique

Imaginez un petit cadran solaire que l'on pose dehors. Avant de lire l'heure grâce au Soleil, il faut le tourner dans la bonne direction. La boussole intégrée donne un repère immédiat : son aiguille indique le nord magnétique.

Ce repère n'est toutefois pas exactement le nord géographique utilisé par le cadran solaire. L'angle entre les deux directions est la déclinaison magnétique. Un cadran magnétique associe donc deux instruments et, sur certains modèles, un dispositif corrige cet écart.

Un cadran magnétique est un cadran solaire portatif muni d'une boussole. La boussole fournit la direction du nord magnétique afin d'aider à placer le cadran suivant le méridien local. Une fois correctement orienté, le cadran utilise la position du Soleil pour donner l'heure solaire.

Les premiers cadrans portatifs cités dans la source, comme le cadran de berger ou la navicula, sont des cadrans de hauteur. Ils déduisent l'heure de la hauteur angulaire du Soleil, avec la latitude, la date et le moment de la journée comme données. Cette méthode perd en précision autour de midi. La mesure de l'azimut, c'est-à-dire de la direction horizontale du Soleil, améliore la précision, mais exige de connaître le méridien géographique.

Le nord indiqué par la boussole et le nord géographique forment un angle nommé déclinaison magnétique. Cet angle varie selon le lieu et le temps : une orientation fondée sur la seule aiguille conserve donc un biais. Connue en Europe dès le 15e siècle, la déclinaison est théorisée dans les traités de gnomonique des 16e et 17e siècles. Des dispositifs permettant de la corriger apparaissent sur des cadrans à partir de la fin du 17e siècle et au 18e siècle.

On veut orienter un cadran magnétique doté d'une boussole et d'un dispositif de correction. Les données sont la direction indiquée par l'aiguille, la valeur locale de la déclinaison magnétique et le côté vers lequel cet angle est compté.

Cas hypothétique : la déclinaison locale vaut 10° Est, ce qui signifie que le nord magnétique se trouve 10° à l'est du nord géographique.
1. On pose le cadran de façon que sa boussole puisse indiquer le nord magnétique.
2. On repère sur le dispositif la valeur 10° et son sens Est.
3. Depuis la direction indiquée par l'aiguille, on reporte 10° vers l'ouest pour retrouver le méridien géographique.
4. On oriente le cadran suivant ce méridien : son axe se trouve alors 10° à l'ouest de la direction magnétique, ce qui permet de contrôler que l'écart a été compensé avant la lecture solaire.

Le contrôle consiste à vérifier que la correction employée correspond bien au lieu et au temps de l'observation. Si elle manque ou si son côté est inversé, le cadran reste décalé par rapport au méridien géographique.

Pour reconnaître l'objet, on cherche un cadran solaire portatif associé à une boussole. Si l'instrument ne comporte qu'une graduation liée à la hauteur du Soleil, il s'agit plutôt d'un cadran de hauteur.

Pour l'orienter, on laisse d'abord la boussole fournir le nord magnétique. On applique ensuite la correction prévue pour rejoindre le méridien géographique ; l'aiguille seule ne suffit pas lorsque la déclinaison n'est pas nulle.

Pour étudier un cadran ancien, on observe la présence d'un réglage de déclinaison. Ce détail montre que le constructeur distingue les deux nords au lieu de les confondre.

Cadran magnétique et cadran de hauteur. Le premier intègre une boussole pour guider son orientation. Le second exploite la hauteur angulaire du Soleil avec la latitude et la date ; le cadran de berger en est un exemple cité.

Nord magnétique et nord géographique. L'aiguille donne le premier, tandis que l'orientation du cadran vise le méridien défini par le second. Une déclinaison non nulle suffit à montrer que ces deux directions ne coïncident pas.

Autour de midi. La méthode des cadrans de hauteur devient imprécise. Le symptôme est qu'une faible variation de hauteur solaire distingue mal les instants proches ; la mesure de l'azimut apporte alors une information directionnelle.

Déclinaison variable. Une correction valable pour un lieu et un temps donnés n'est pas universelle. Il faut employer la valeur correspondant aux conditions de l'observation, puisque l'angle varie avec le lieu et le temps.

Déclinaison nulle. Lorsque l'angle entre nord magnétique et nord géographique vaut 0°, les deux directions coïncident dans ce cas particulier. Cela ne permet pas de supprimer le réglage dans les autres lieux ou à d'autres époques.

Mauvais côté de correction. La valeur de l'angle ne suffit pas : son côté par rapport au nord géographique compte aussi. Une correction appliquée du côté opposé augmente le défaut d'orientation au lieu de le compenser.

Le cadran solaire replace l'instrument portatif dans la famille des dispositifs qui lisent le temps grâce au Soleil.

La déclinaison magnétique approfondit l'angle qui sépare le nord de la boussole du nord géographique.

La gnomonique donne le cadre d'étude des cadrans solaires et de leur construction.