AnalyseReprésentation graphique · Glossaire
diagramme solaire
Le diagramme solaire est une représentation graphique de la trajectoire apparente du Soleil dans le ciel, exprimée en coordonnées horizontales, c'est-à-dire en fonction de la hauteur angulaire au-dessus de l'horizon et de l'azimut. Pour un lieu et une convention horaire déterminés, il traduit la position du Soleil aux dates et aux instants représentés où celui-ci se trouve au-dessus de l'horizon. Sa forme varie donc selon la latitude du lieu d'observation. Le diagramme solaire est utilisé notamment en architecture et en urbanisme pour l'étude de l'ensoleillement des bâtiments et des espaces extérieurs.
Sommaire
Ce que vous allez apprendre
- Définir le diagramme solaire et ses deux coordonnées horizontales.
- Lire un azimut et une hauteur pour un jour et une heure.
- Vérifier que le diagramme correspond au lieu et à la convention d'azimut.
- Distinguer trajectoire solaire, cadran solaire et ensoleillement observé.
En clair
Imaginez que vous notiez, heure après heure, où se trouve le Soleil au-dessus d'un bâtiment. Le diagramme solaire rassemble ces positions sur un même dessin. Une direction indique de quel côté regarder autour de l'horizon ; une autre mesure à quelle hauteur lever les yeux. Les tracés changent avec le jour de l'année et avec la latitude du lieu. On peut ainsi visualiser la course apparente du Soleil sans observer le ciel pendant une année entière.
Définition
Un diagramme solaire est un support graphique qui associe un jour et une heure à la position apparente du Soleil pour un lieu déterminé. Cette position est donnée dans le système des coordonnées horizontales par deux angles. La hauteur angulaire mesure l'élévation du Soleil au-dessus de l'horizon. L'azimut repère sa direction autour de cet horizon.
Le diagramme croise donc des repères de dates, d'heures, de hauteurs et d'azimuts. Leur intersection permet de lire une position solaire, ou de retrouver les moments auxquels une zone du ciel est occupée. Le lieu d'observation fait partie des données qui définissent le support : lorsque la latitude change, la forme des trajectoires représentées change aussi. Un diagramme établi pour un lieu ne doit donc pas être transposé tel quel à une autre latitude.
Où on le rencontre
On rencontre ce support dans une étude d'ensoleillement en architecture ou en urbanisme. Il se reconnaît à plusieurs marqueurs : des tracés de trajectoires solaires, des repères de jours, des indications d'heures et deux graduations angulaires pour la hauteur et l'azimut. Le lieu ou la latitude de référence doit également être indiqué. Ensemble, ces éléments décrivent où apparaît le Soleil dans le ciel au fil de l'année pour le site étudié.
Le mode d'emploi
La grandeur recherchée est une position du Soleil, donnée par un azimut et une hauteur angulaire. Avant toute lecture, vérifiez le lieu ou la latitude du diagramme ainsi que la convention d'azimut portée par sa légende : l'origine et le sens de lecture doivent être connus.
1. Repérez le tracé correspondant au jour choisi.
2. Suivez-le jusqu'au repère de l'heure recherchée.
3. Depuis ce point, lisez l'azimut sur la graduation de direction.
4. Lisez la hauteur sur la graduation qui part de l'horizon, où la hauteur vaut 0°.
2. Suivez-le jusqu'au repère de l'heure recherchée.
3. Depuis ce point, lisez l'azimut sur la graduation de direction.
4. Lisez la hauteur sur la graduation qui part de l'horizon, où la hauteur vaut 0°.
Une courbe proche du bord peut sembler proche d'un bâtiment sur le plan, mais cette distance graphique n'est pas une distance au sol. Le bon réflexe consiste à revenir aux deux graduations angulaires. La figure proposée matérialise cette lecture pour un point à 10 h.
Un exemple, pas à pas
Une étude porte sur un bâtiment situé au lieu de référence du diagramme. Dans cet exemple schématique, on lit le point portant l'étiquette 10 h sur le tracé du jour choisi. Cette heure est un repère propre au diagramme fourni, dont la convention temporelle n'est pas précisée : les valeurs illustrent une lecture graphique et non un calcul astronomique indépendant.
1. On sélectionne le tracé du jour choisi.
2. On localise sur ce tracé le point marqué 10 h.
3. La projection du point sur l'axe de direction donne un azimut de 120°.
4. Sa projection sur l'axe vertical donne une hauteur angulaire de 30°.
2. On localise sur ce tracé le point marqué 10 h.
3. La projection du point sur l'axe de direction donne un azimut de 120°.
4. Sa projection sur l'axe vertical donne une hauteur angulaire de 30°.
À l'instant étudié, la position lue est donc le couple (azimut 120°, hauteur 30°). Le contrôle est directement refaisable : en repartant des graduations 120° et 30°, leurs lignes se croisent au point 10 h du tracé choisi. Ce résultat décrit une direction dans le ciel, et non une distance parcourue par le Soleil.
En pratique
En architecture, le diagramme sert à étudier quand une façade ou une ouverture peut recevoir le Soleil. Le geste utile est de comparer les positions solaires aux directions concernées. Si le projet comporte de nombreux masques complexes, une simulation détaillée devient une alternative plus adaptée.
En urbanisme, il aide à examiner l'ensoleillement potentiel des bâtiments et des espaces extérieurs au fil des jours et des heures. Si l'on veut connaître la situation réellement observée à un instant précis, un relevé sur place complète mieux le diagramme.
Pour une première vérification, commencez toujours par le lieu de référence. Une latitude différente modifie les trajectoires : il faut alors choisir un diagramme établi pour le site étudié plutôt que corriger visuellement un tracé inadapté.
À ne pas confondre
Avec un cadran solaire. Le diagramme solaire représente des positions du Soleil dans le ciel pour des jours et des heures. Un cadran solaire matérialise généralement l'heure solaire apparente à partir d'une ombre sur un dispositif physique ; cette indication est distincte de l'heure civile et peut nécessiter des corrections. Si l'on lit un couple azimut-hauteur, il s'agit du diagramme ; si l'on lit une indication horaire donnée par une ombre, il s'agit du cadran.
Avec un relevé météorologique d'ensoleillement. Le diagramme décrit une trajectoire apparente géométrique. Un relevé consigne une durée ou une présence effectivement observée. Un ciel couvert ne déplace donc pas la position portée par le diagramme, mais il peut modifier l'ensoleillement constaté.
Limites et pièges
Mauvaise latitude. Le symptôme est un diagramme dont le lieu de référence ne correspond pas au site étudié. Comme la forme des trajectoires varie avec la latitude, il faut employer un support établi pour le bon lieu.
Convention d'azimut oubliée. Une valeur angulaire ne suffit pas si l'origine ou le sens de la graduation n'a pas été lu. Il faut consulter la légende avant de reporter une direction.
Confusion entre horizon et hauteur. À l'horizon, la hauteur angulaire vaut 0° ; une hauteur de 30° signifie que la direction du Soleil s'élève de 30° au-dessus de cet horizon. Il faut lire cette graduation, pas estimer la hauteur à l'œil.
Trajectoire prise pour une garantie d'ensoleillement. Le support situe le Soleil, mais la présence d'un obstacle local doit être étudiée séparément. Si un bâtiment, un relief ou un autre masque intervient, il faut confronter sa direction aux positions solaires.
Pour aller plus loin
coordonnées horizontales — Pour approfondir le système qui associe une hauteur et un azimut à une direction dans le ciel.
azimut — Pour préciser la coordonnée qui repère une direction autour de l'horizon et vérifier sa convention de lecture.
latitude - géographie - — Pour relier la position géographique du lieu à la forme du diagramme solaire employé.
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