Les cadrans solaires géants

par Pierre GOJAT (Tigery, France)

Quel est le plus grand cadran solaire du monde?
Depuis des temps immémoriaux, l'homme a compris que l'ombre projetée par un simple bâton fiché dans le sol, sa propre ombre ou celle d'un monolithe pouvait lui fournir une précieuse indication de l'écoulement du temps. Ce constat s'est doublé par la suite de la recherche d'une mesure du temps plus fiable, plus précise et plus universelle. Dans cette quête, astronomes, astrologues, prêtres, mathématiciens, princes, empereurs et gnomonistes ont mobilisé des trésors d'ingéniosité. Ils ont eu recours, comme dans d'autres domaines scientifiques, liés ou non à l'astronomie, à l'augmentation de la taille de leurs instruments. Au passage, l'accroissement spectaculaire de la taille des cadrans solaires a été mise à profit par leurs promoteurs et inventeurs pour augmenter leur prestige et leur notoriété. Pourtant, leurs ambitions tout comme la recherche de la perfection scientifique ont rencontré des limites de tous ordres.
Les géants prestigieux et emblématiques
- Les obélisques
Les obélisques égyptiens, atteignant le plus souvent 20 à 25 mètres de haut, peuvent constituer des gnomons dont l'ombre est capable de fournir les mêmes indications qu'un cadran solaire. Pourtant, les obélisques de l'Egypte ancienne étaient presque toujours érigés à proximité des murs d'autres bâtiments; les hauteurs qu'atteignaient ces monuments emblématiques induisaient des ombres très longues à la latitude de leur installation en Egypte et elles ne trouvaient généralement pas une surface libre suffisamment grande pour pouvoir s'y étendre.


 

De plus, la section des obélisques n'est généralement pas constante sur leur hauteur ce qui rend l'utilisation de l'ombre de leurs arêtes inutilement compliquée pour la lecture précise de l'heure. Même si les obélisques célèbrent le dieu Soleil Râ, les égyptologues n'ont identifié, parmi les inscriptions hiéroglyphiques portées sur les flancs, aucune mention de leur utilisation en tant que cadrans solaires. Tout ceci laisse à penser, tout comme l'absence de traces ou de repères retrouvés au sol, que l'usage de l'obélisque comme cadran solaire de précision n'était pas initialement recherché par les Egyptiens. En revanche, il était et il reste quand même tentant d'utiliser l'ombre projetée par leur extrémité : comme il est décrit dans la suite de cette article, on verra que les romains de l'Antiquité l'ont fait en ajoutant un globe de bronze percé d'un trou laissant passer la lumière; plus authentiquement, les parisiens modernes ont restauré le pyramidion (partie pyramidale dorée située au sommet de l'obélisque) qui, grâce à ses arêtes vives, peut fournir l'ombre indiquant l'heure et la date de manière relativement précise, selon le principe du cadran analemmatique.
- Rome
Bien après leur création, des obélisques égyptiens transplantés ont donc été transformés en cadrans solaires. L'obeliscus augusti, obélisque en granit rouge de 21,79 mètres de haut fut érigé à Heliopolis (littéralement la ville du soleil, sic !) au VIIème avant J.C. par Psammetichus II.



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Il fut transporté à Rome en 10 avant J.-C. sur ordre d'Auguste et utilisé, comme cadran solaire avec pavements de marbres et repères en laiton,


dans la partie septentrionale du Champ de Mars, à peu de distance de son emplacement actuel place de Montecitorio. La hauteur de l'obélisque est telle quelle nécessiterait, en principe, d'être entourée d'une chaussée plane en forme de demi ellipse ayant un grand-axe de plus de 430 m de longueur et un petit axe de 50 m. Ce serait donc une place tout à fait immense; à titre de comparaisons, la place Saint Pierre de Rome dans sa plus grande dimension est une ellipse dont le grand axe ne mesure que 240 m et la surface nécessaire au cadran de l'obeliscus augusti équivaudrait, à peu près, à celle de dix terrains de football. Encore debout au VIIIème siècle après J.C., l'obélisque fut abattu et s'est cassé à une date inconnue. Après avoir été oublié, il ne fut retrouvé qu'en 1512. On le sorti de terre en 1748. Après plusieurs essais infructueux pour l'ériger de nouveau, le Pape Pie VI le fit réinstaller le 14 juin 1792 place de Montecitorio, face au bâtiment du Parlement, avec un globe de bronze à son sommet.


 

Les rayons du soleil le traversent pour former une tache de lumière sur la chaussée en indiquant l'heure, redonnant une nouvelle fois à l'obeliscus augusti sa fonction de cadran solaire.
- Paris
En Egypte, l'obélisque qui est ensuite devenu l'obélisque de la Concorde se dressait, avec son frère jumeau, près du pylône du Temple de Thèbes - Louqsor. Il fut édifié par Ramsès II vers 1250 av. J.C. A plusieurs reprises au cours du XXème siècle, des gnomonistes ont cherché puis réussi à le transformer en cadran solaire géant.



Érigé au centre de la place, l'obélisque de granit rose, vieux d'environ 3300 ans, a été offert à la France par Muhammad Ali, Vice-Roi et Pacha d'Egypte en 1831. Sous la conduite de Champollion, l'obélisque fut embarqué en décembre 1833 et transporté à bord d'un bateau construit spécialement, jusqu'à Paris. Le 25 octobre 1836, à l'issue d'un voyage de quatre années, il est installé place de la Concorde en présence du roi Louis - Philippe. Le socle décrit les moyens techniques ayant permis son transport et son érection sur la place. Le monument, d'un poids de 230 tonnes mesure 23 mètres de hauteur et est recouvert d'hiéroglyphes. En 1913, l'astronome Camille Flammarion, fondateur de la Société Astronomique de France, proposait à la Ville de Paris de tracer sur la place de la Concorde les lignes du "plus vaste cadran solaire du monde". L'arrivée de la guerre de 1914 ne lui a pas permis de réaliser ce rêve. En 1938, Daniel Roguet, architecte DPLG,


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architecte de l'Observatoire de Juvisy, membre du Conseil de la S.A.F, avec la collaboration des Ingénieurs et Géomètres de la Ville de Paris et du Service Géographique de l'Armée, reprend le projet de Flammarion. La devise prévue était celle de la Ville de Paris : Fluctuat nec mergitur. Les travaux sont commencés au printemps 1939, mais ont été interrompus la même année par le déclenchement de la IIème guerre mondiale. Les traces de ce projet de cadran, sont visibles : creusées dans le sol de la chaussée qui entoure le parterre au Sud de l'obélisque, cinq lignes horaires devaient aboutir à des plots en bronze portant les indications des heures et des saisons.

Quelques soixante ans plus tard, un nouveau projet de Philippe de la Cotardière et de Denis Savoie, Président actuel de la Commission des Cadrans Solaires de la Société Astronomique de France finit par aboutir et conduit à l'inauguration du cadran solaire le 21 juin 1999.
Un tableau situé près de l’obélisque indique la correction à apporter pour connaître l’heure du XXème et du XXIème siècles.

- Le Maharadjah de Jaïpur Jai Singh II
Jai Singh II Maharadjah, lettré scientifique et passionné d'astronomie fit construire des monuments - instruments astronomiques dans cinq villes de l'Inde (Delhi, Mathura, Varanassi, Ujjain et Jaipur). Il alla même jusqu'à se faire construire un complexe astronomique gigantesque au pied de son palais de Jaïpur. Le plus grand cadran solaire permanent au Monde qui y figure est probablement aussi le cadran le plus précis et le plus complet de la catégorie des géants. Il servit tout à la fois, et peut-être principalement, d'observatoire astronomique.

 

Appelé Samrat Yantra, il fut donc construit par et pour le Maharadjah Jai Singh II (1686-1743) aux environs de 1730.

C'est un cadran équatorial dont l'échelle est graduée sur un cercle de plus de 30 mètres de diamètre. Le style est un triangle rectangle de 44 mètres de long et 27 mètres de haut. Le point le plus haut du style est accessible par un escalier central jusqu'à une plate-forme utilisable pour l'observation terrestre et astronomique. Pour la lecture des heures, on peut accéder à chacune des graduations au moyen d'autres escaliers. Il donne l'heure à 2 secondes près.
- Les églises et leurs méridiennes
Comme John L. Heilbron l'explique avec grand détail dans son ouvrage, de nombreux savants et astronomes se sont penchés sur l'observation du Soleil à l'aide de cadrans ou de méridiennes avec des finalités variées comme la détermination de la date de Pâques, la réforme du calendrier julien, la confirmation du modèle de Copernic et de Galilée de l'héliocentrisme, la mesure de la variation de l'obliquité de l'écliptique, etc. Pour toutes ces investigations, il était nécessaire d'améliorer la précision des instruments de visée. En gnomonique comme dans bien d'autres domaines scientifiques ou techniques, la recherche de précision a conduit naturellement à l'accroissement de la taille des moyens d'observation et de mesure.
La congrégation des jésuites a joué un rôle éminent dans l'utilisation des églises italiennes comme observatoires. Un trou percé dans un mur de l'église ou plus rarement dans la coupole, ou bien une zone claire au milieu d'un vitrail obscurci laisse passer la lumière dont on surveille avec attention le parcours à midi chaque jour au fil des saisons et des années. Une fois constituée cette méridienne, le gigantisme et la complication apparaissent en même temps que la précision, lorsque la hauteur à laquelle se situe l'orifice devient considérable.


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Le record semble être détenu par la méridienne de la cathédrale de Florence, Sainte Marie des Fleurs dont la coupole, magnifique, est un chef d'œuvre architectural. C'est précisément dans cette coupole conçue par Brunelleschi, que Toscanelli insère en 1475 un orifice à plus de 90 mètres de hauteur et installe sur le sol de l'église une méridienne de 10 mètres de long qui ne permettait la lecture de l'heure à midi que quelques semaines par an au voisinage du solstice d'été. Cette même méridienne fut reprise et corrigée ensuite par un jésuite sicilien, Leonardo Ximenes dans les années 1750.
- Le Mont Saint-Michel
Le plus grand cadran solaire éphémère qui ait été constitué est vraisemblablement le Mont Saint-Michel qui a été transformé en cadran par l'installation sur la tangue, c'est-à-dire l'étendue de sable que la mer laisse découverte à marée basse, de chiffres géants au droit de l'ombre du sommet du monastère.

Du fait de ses dimensions l'abbaye du Mont Saint-Michel ne donne une heure qui n'est vraiment lisible qu'aux équinoxes. En effet, au voisinage du solstice d'été l'ombre est trop courte pour se projeter sur la grève et dès que l'on se rapproche un tant soit peu du solstice d'hiver l'ombre est trop longue (ombre d'un kilomètre le 29 septembre à 9 heures du matin) pour être distinguée avec contraste et netteté. Bien entendu, le cadran ne fonctionne qu'à marée basse et n'est visible que par les visiteurs du Mont situés du bon côté et aussi à quelques aéronautes. Il n'en demeure pas moins que ce cadran qui probablement est le plus grand du Monde, est aussi, sans aucun doute, le plus élégant jamais conçu. La mer, assénant des coups de boutoir successifs liés au flux et au reflux a, en quelques mois, emporté au loin le marquage et détruit ce cadran solaire exceptionnel à tous les égards.

 

- Épilogue et rêves divers
Si l'on se réfère à la hauteur du style, plusieurs cadrans solaires sont légitimement candidats au titre de plus grand cadran solaire du Monde. Selon la famille à laquelle ils appartiennent, il peuvent fonctionner à des jours et des heures donnés et certains d'entre eux furent très éphémères. La proposition de classement qui vous est présentée ne prend pas parti et laisse à chacun toute latitude (sic!) pour choisir selon ses propres critères scientifiques, esthétiques ou géométriques. Cela permet aussi de rêver à d'autres projets.

Le "spider rock" ou rocher de l'araignée en Arizona (États-Unis d'Amérique) est entouré d'un plateau de 244 m de haut et semble, notamment d'après cette photo, être un excellent candidat pour constituer le plus grand cadran solaire naturel du Monde. Encore faudrait il pouvoir concevoir et installer des repères sous forme de lignes horaires ou de plots et installer des chiffres… à la hauteur de la situation !
Ce cadran solaire de taille modeste est le cadran le plus éloigné de la Terre, puisqu'il a été déposé… sur la Lune. (photo NASA)


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Proposition de classement provisoire des plus grands cadrans solaires du monde
(classement effectué en fonction de la hauteur de leur style )
CadranSite & CoordonnéesVille & ProvincePays actuel & d'origineDate de constructionInauguration du cadranObservationsHauteur du style (en mètres)
AbbayeMont Saint-MichelNormandieFranceXIe siècle1988Construction éphémère 150 m
Cathédrale (Duomo)Sainte Marie des FleursFlorenceItalie1475circa 1475Méridienne ne fonctionne qu'à l'équinoxe+ de 91 m (99?)
Samrat YantraObservatoire du Palais de Jai Singh IIJaipurIndecirca 1730circa 1730Construction permanente 27 m
Obélisque de LouxorPlace de la ConcordeParisFrance (Égypte)circa 1300 av J.C.1999Construction permanente 23 m (31,4 m "hors tout")
Méridienne de Le MonnierÉglise Saint-SulpiceParisFrance1743Méridienne partiellement hors-d'usage 25,98 m
Obélisque d'AugusteChamps de Mars - Place de MontecitorioRomeItalie (Égypte)circa 1300 av J.C.- 10 av J.C.21,79 m (29 m "hors tout")

Quelques cadrans géants remarquables méritent également d'être mentionnés: les méridiennes de San Petronio à Bologne (15,8m); Santa Maria Novella à Florence (21,35m); San Nicolo'l'Arena à Catane (23,92m); la Cathédrale de Milan (24m); Santa Maria degli Angeli (20,5m); Église du collège des jésuites à Florence (23,7m); Académie des sciences de Sienne; Sainte Gudule de Bruxelles; Cadran solaire de la Piazza Vecchia à Bergame. Une mention spéciale à la méridienne de Schwilgué de la Cathédrale de Strasbourg qui, malgré ses dimensions modestes (2,95m de haut), donne l'heure de midi à la seconde près grâce à une conformation du gnomon originale et une disposition géométrique particulièrement astucieuse.


- Et le plus petit?

En février 1999, Giuseppe Ferlenga de Vérone en Italie, a fabriqué un cadran solaire mesurant 4 mm x 6.5 mm. Ferlanga a aussi construit de nombreux cadrans solaires plus grands, dont l'un est visible dans un jardin public de Teolo, à Padoue.
Encore plus fort :la plus petite représentation graphique d'un cadran solaire (environ 0,15 mm de côté - record du Monde) figure sur la puce de silicium d'un circuit intégré Cette très belle

 

représentation d'un cadran solaire a été découverte à proximité des circuits "de l'horloge" sur le microprocesseur Hewlett-Packard PA-7300LC. On dit que les concepteurs de la puce de chez HP ont choisi d'y inclure un cadran solaire parce qu'elle est beaucoup plus rapide que n'importe quelle autre horloge et que le temps s'écoule de façon continue et non pas par une suite de tic-tac. Dommage que ce ne soit qu'un dessin !

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