15 h 30 ? Eh bien non !
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Pourtant, votre lecture de l'ombre portée par la tige immobile que l'on nomme le style ou gnomon, sur la table du cadran de Saint-Hilaire est exacte, à cela près que cette ombre indique le temps solaire local (TS), c'est-à-dire que l'ombre du style indique 12 h lorsque le soleil passe au méridien de Saint-Hilaire (5° 14' 49.5'' à l'Est de celui de Greenwich), et non le temps légal (TL), autrement dit l'heure de votre montre.
Sur la carte partielle de l'Europe ci-dessous, sont représentés 3 méridiens remarquables ainsi que celui de l'abbaye de Saint-Hilaire
• Le méridien de Greenwich = 0°
Conférence Internationale de Washington en 1884
• Le méridien de Paris = +2° 20' 14,025" Est
Passe au centre de l'Observatoire de Paris
• Le méridien de Cadix = -6° 19' Ouest
XVIIIe siècle - chaque grande puissance maritime avait son propre méridien
• Le méridien de Saint-Hilaire = +5° 14' 49.5'' Est
Ce qui s'avérait au départ d'une simplicité enfantine, se révèle donc être plus complexe que prévu, dans la mesure où pour connaître le temps légal, il est nécessaire d'appliquer trois corrections... et contredit la devise de nombreux cadrans solaires: Ici, il est toujours l’heure de ne rien faire.
1°) L'avance due au fuseau horaire de Paris
Nous sommes dans le fuseau horaire de Paris, dont le méridien est situé à 2° 20' Est de Greenwich, qui correspond à 1 heure de décalage horaire (on l'appelle aussi TU+1, pour 1 heure de plus que le Temps Universel).
Depuis 1976, le rajout d'une heure sur l'année fait que nous sommes en avance de 2 heures en période d’heure d'été (pour 2009: du 29.03 au 25.10), et 1 heure en période d’heure d'hivers sur le Temps Universel.
Sur cette carte est représentée l'étendu géographique du fuseau horaire TU+1, qui s'étend de la pointe de la presqu'île du hameau de Campos au Portugal (9° 18' 06.11''), au port de Vardø en Norvège (31° 07' 54.74'').
2°) La correction en longitude
Rappel: la longitude est une ligne qui épouse la courbure de la terre et qui coupe l'équateur à angle droit en reliant le pôle nord au pôle sud. La longitude est donc une mesure angulaire sur 360° par rapport au méridien de Greenwich.
La Terre a été divisée en 24 fuseaux horaires de 15° (360° ÷ 24), et par convention, tous les points d’un même fuseau horaire ont la même heure légale.
Depuis 1911, la France a rattaché son heure au méridien de Greenwich (Temps Universel). Depuis cette date, l'écart de longitude est le décalage horaire du méridien de l'abbaye de Saint-hilaire par rapport au méridien de Greenwich (longitude 0°).
En supposant constant le mouvement de rotation de la Terre sur elle-même (pour un Soleil moyen, le Soleil revient au méridien du lieu exactement au bout de 24 h, donc un secteur angulaire de 360° est balayé en 24 h):
• un secteur angulaire balayé en une heure correspond à: 360° ÷ 24 = 15°.
• un secteur angulaire de 1° est balayé en: 60 min ÷ 15 = 4 min.
On applique ainsi un décalage de 4 min par degré de longitude.
Ce décalage est compté positivement pour les longitudes Ouest, et négativement pour les longitudes Est.
L'abbaye de Saint-Hilaire se trouve à 5° 14' Est du méridien de Greenwich, le Soleil passe donc plus au tôt au méridien de l'abbaye, il faut donc retrancher x minutes calculées comme suit:
• longitude de Saint-Hilaire = 5° 14' Est
- (5° + 1° x 14 / 60) = - 5,23°
• correction de temps due à l'écart de longitude:
l = - 5.23° x 4 min ; l = - 20.92 min
- 20,92 min = - (20 min + 0,92 x 60 s) = - 21 min 32 s
Remarque: en France, les communes situées approximativement sur le méridien de Greenwich: le Havre au Nord et Tarbes au Sud, n'ont donc aucune correction de longitude à effectuer.
3°) La correction de la valeur de l'équation du temps
Le temps solaire (noté TS) n’est pas un temps uniforme car l’intervalle de temps compris entre deux passages consécutifs du soleil au méridien n’est pas constant (il est compris entre 23 h 59 min 39 s et 24 h 0 min 30 s). Le Soleil moyen est un soleil qui revient au méridien exactement au bout de 24 h. L’heure solaire moyenne correspond donc à 24 h. L’ (notée E) est la valeur de l’écart entre l’équation du tempsheure solaire vraie et l’heure solaire moyenne.
• Représentation graphique de E:
N. B.: le mot "équation" n'a pas ici le sens de l'algèbre élémentaire.
Cet écart est dû au fait que la terre se déplace sur une orbite elliptique tout en ayant son axe de rotation incliné sur l’écliptique. L’écart peut aller jusqu’à environ + ou – 16 min.
L'équation du temps ci-dessus peut être traduite par un tracé dit ''courbe en 8'' ou analemme, tracée pour la première fois en 1730 par Granjean de Fouchy, elle représente la figure tracée dans le ciel par les différentes positions du Soleil relevées à une même heure et depuis un même lieu au cours d’une année calendaire.
La séance de photo de ces 50 positions différentes du Soleil a duré un an.
Cette "courbe en 8" est parfois tracée directement sur la table des cadrans solaires afin de leur faire indiquer le midi moyen suivant les saisons. Le cadran peut même se réduire à sa seule ligne de midi accompagnée de l’analemme: il prend alors le nom de méridienne dite de temps moyen. Il est même possible de remplacer chaque ligne horaire par une courbe en huit: le cadran indique alors directement l'heure moyenne et, si on tient compte du décalage en longitude, l'heure TU.
• Mode d'emploi de la table des éphémérides: si l'on observe sur la table du cadran solaire de Saint-Hilaire une ombre sur 3 h 30 le 1er juillet 2006, on ajoutera 4 min à notre correction de longitude, après lecture de l'équation du temps au 1er juillet 2006 (les mois sont en abscisse, les minutes sont en ordonnée):
Avec une ombre sur 3 h 30 min le 1er juillet 2006, ces trois corrections permettent de calculer le temps légal (TL) à l'abbaye de Saint-Hilaire:
• temps solaire (TS) = 3 h 30 min
• "heure d'été" = + 2 h
• correction en longitude (l) = - 21 min 32 s
• équation du temps (E) = + 3 min 52 s (3 min 53 en 2009)
• temps légal (TL) = 5 h 12 min 20 s ou 17 h 12 min 20 s
Conclusion, ne pas se fier à la lecture d'un cadran solaire vertical pour déterminer son heure de départ afin d'assister à un rendez-vous important...
C'est pourquoi certains cadrans intègrent déjà ces corrections. Ils donnent alors le temps moyen local, et certains le temps légal, comme une horloge.
Si le cadran intègre le décalage de longitude, les lignes horaires seront décalées d'une valeur égale à la correction de longitude. On reconnaît ces cadrans par le fait que la ligne de midi n'est pas dans l'axe Nord-Sud (elle n'est pas verticale dans un cadran vertical).
Enfin, pour tous ceux qui sont vraiment fâchés avec les calculs en général, le calcul sexagésimal en particulier, et qui n'ont pas Excel sur leur iPhone, la solution est de faire l'acquisition d'un cadran solaire de ce type auprès d'un célèbre éditeur ayant pour ambition de répondre aux questions des utilisateurs peu expérimentés:
Pérégrinations du cadran de Saint-Hilaire
Deux notes manuscrites de René Bride respectivement datées du 25 juillet et du 25 août 1964, nous indiquent que le cadran solaire était posé sur deux chapiteaux de la colonnade du "jardin de vigne", afin de servir de table basse près du vivier. A cette date, il sera déplacé dans le chœur, afin de servir, jusqu'en 1967, de pierre d'autel.
Le 13 septembre 1964, son fils François lui fait part du fait que Monsieur Grimaud (ex-propriétaire), lui a indiqué l'emplacement d'origine de ce cadran solaire.
Cette quête d'informations trouvera un écho auprès de visiteurs qui apporteront leur concours en adressant à René Bride le résultat de leurs recherches, c'est le cas notamment de Monsieur Charles Fontaine qui adressera plusieurs courriers, dont celui-ci:
Le 17 juillet 1975, René Bride reçoit Monsieur Djan, tailleur de pierre à Ménerbes (plateau des Artennes), afin de faire évaluer la restauration des inscriptions du cadran.
Dans un correspondance adressée le 08 février 1982 à Monsieur Roncerait, Architecte des Monuments Historiques, René Bride lui demande de bien vouloir prendre toute disposition afin de faire reposer le cadran solaire sur la façade sud du bâtiment conventuel du midi, lors des travaux de ravalement de cette façade.
Le cadran solaire est finalement reposé à son emplacement d'origine par l'entreprise SELE de Nimes en 1981.
Découpage, pliage, collage: cadran pour les enfants
Le cadran solaire d'Oughtred
C'est Philippe Merlin de l'Observatoire de Lyon qui nous propose la réalisation du cadran solaire d'Oughtred, composé d’un cadran équatorial horizontal et d’un cadran horizontal à gnomon, réunis sur le même plan, dont la réalisation peut être effectuée par des enfants qui maîtrisent l'usage d'une paire de ciseaux...
De plus, ce cadran solaire offre la particularité de pouvoir être positionné sans boussole, en l’orientant de façon que les heures lues sur les deux cadrans soient identiques. Bien que son tracé soit fonction de la latitude du lieu d'utilisation (Philippe Merlin l'a dessiné pour la latitude de Lyon), rassurez-vous, cela marche encore pour des latitudes voisines!
Vous trouverez sous forme de fichiers PDF:
1°) le tracé du cadran à faire imprimer sur un A3 (29.7 cm x 42 cm) de 180 gr, par le "Photocopies Service" le plus proche (c'est la seule difficulté de cette réalisation!).
2°) le mode d'emploi et l'histoire de ce cadran.
► PDF du plan - 1 page - 61.4 Ko: cliquer - ici -
► PDF du mode d'emploi - 2 pages - 3.57 Mo: cliquer - ici -
Et voilà ce que vous devriez obtenir après quelques minutes de découpage, pliage et collage.... et la présence d'un Soleil radieu (ici la feuille de papier a été collée sur un panneau de particules de bois).
Construction d'un cadran solaire équatorial
Niveau: 6ème - exécution: env. 1 heure.
► PDF du plan et du mode d'emploi: cliquer - ici -
Remarque: le calcul de l'angle de la table par rapport à son support se détermine comme suit:
1°) Rechercher sur Google Earth le lieu ou sera utilisé le cadran, et relever les coordonnées de la latitude, ex.: Dunkerque: 51° 02' N, Clermont-Ferrand: 45° 46' N, Giens: 43° 02' N.
2°) Dessiner et découper la cale qui déterminera l'angle de la table par rapport à son support suivant l'exemple ci-dessous:
La mesure du temps
Les Egyptiens sont parmi les premiers à s'être préocupés de la division d'une journée en unités de temps. Contre toute attente, c'est la nuit qui fut d'abord divisée à l'époque de l'Empire Memphite (v. 2649-2150 av. J.C.) à partir de l'observation du déplacement apparent circulaire et uniforme des étoiles. C'est ainsi que le ciel fut divisé en 36 décans correspondant à une association d'étoiles caractérisant un décan.
Cette division en 36 décans fut abandonnée pendant la Première Période Intermédiaire (v. 2150-2040 av. J.-C.), au profit d'une division en 12 décans, correspondant aux seuls décans observables avec certitude au solstice d'été.
Ce n'est que 6 siècles plus tard, soit à l'époque du Nouvel Empire (v. 1552-1069 av. J.-C.), que les périodes diurnes seront elles aussi divisées en 12 périodes par symétrie, par l'utilisation d'un instrument appelé gnomon.
Le gnomon consiste essentiellement en une pointe ou style (stoicheion) dressé verticalement sur un plan horizontal. C'est lui et son ombre qui seront utilisés en 205 av. J.-C. par le Grec Eratosthène alors Directeur de la Grande Bibliothèque d'Alexandrie en Égypte, pour démontrer que la terre était courbe, et peut-être ronde.
Si la Terre est sphérique, en prolongeant la verticale d'Alexandrie (l'obélisque) et celle de Syène (le puits), ces deux verticales vont se rejoindre par définition au centre de la Terre. D'autre part, ÉRATOSTHÈNE sait que la ville de Syène étant située droit vers le sud par rapport à Alexandrie, les deux villes sont à peu près situées sur le même méridien. Les rayons solaires étant effectivement parallèles, l'angle formé par les deux verticales au centre de la Terre est donc identique à celui qu'il a mesuré grâce à l'ombre de l'obélisque (7,2°). La proportion de cet angle en regard des 360° du cercle est la même que celle de la distance séparant les deux villes (à peu près 800 km) par rapport à la circonférence du cercle (ici, le méridien terrestre). Vous devinez la suite: 360° divisé par 7,2° donne 50, et 800 km que multiplie 50 fait bien 40 000 km (longueur que l'on a retrouvée ultérieurement par d'autres procédés).
Avec cet appareil, ils firent leurs premières observations astronomiques: ils déterminèrent le midi vrai (ombre minima du jour), les points cardinaux, l'époque des solstices (ombre minima ou maxima de l'année). Plus tard ils arrivèrent à connaître, par la même méthode, les équinoxes, l'obliquité de l'écliptique, et la hauteur du pôle (latitude) pour un lieu déterminé.
► Article Horologium - Daremberg et Saglio (1877): cliquer - ici -
Solarium, Ὡρολόγιον, ὡρονόμιον, ὡροσκοπεῖον
Les anciens désignaient sous ces noms divers et d'autres encore les instruments destinés à mesurer le temps. Ces instruments se divisent en deux classes:
1°) les instruments qui servent à mesurer le temps par l'observation de la hauteur du soleil, ou, ce qui revient au même, par l'observation de la longueur ou de la direction de l'ombre: ce sont les gnomons et les cadrans solaires qui atteindront leur apogée que vers les XVIème et XVIIème siècles, et la précision stupéfiante de la demi-seconde avec le Brihat Samrat Yantra du Jantar Mantar de Jaipur en Inde.
2°) les instruments qui permettent d'évaluer un intervalle de temps, par l'écoulement régulier d'un liquide, hors d'un vase ou dans un vase: ce sont les clepsydres et les horloges hydrauliques.
De cette époque très lointaine nous avons conservé des Egyptiens la division d'une journée en 24 heures, et des Babyloniens, la division de l'heure, des minutes, des secondes, etc, en système de numérotation babylonien en base 60 - pourquoi 60? Parce que ce nombre a la particularité d'avoir un grand nombre de diviseurs entiers (1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60), ce qui facilite les calculs astronomiques, mais pas les nôtres...
A ce sujet, s'il est possible de trouver gratuitement sur Internet des logiciels de calculs mathématiques, des plus simples (les 4 opération de base) au plus sophistiqués, ils sont par contre tous payants lorsqu'il s'agit d'effectuer des opérations et calculs en heures minutes ou décimal, ce qui vérifie cette phrase de Benjamin Franklin: Le temps c'est de l'argent... une devise pour un cadran solaire...!
Différents types de cadrans solaires
Les cadrans solaires sont multiples, aussi variés que les surfaces sur lesquelles les cadraniers peuvent projeter l'ombre d'un style...!
On a l'habitude de les classer selon la forme et l'orientation de leur table.
Le scaphé ou polos
Spécifiquement mésopotamien, le polos ou scaphé est constitué par une demi-sphère creuse dont la concavité est tournée vers le ciel. Suspendue au centre de la sphère une petite bille intercepte la lumière solaire et son ombre projetée sur la paroi interne où elle décrit le mouvement du soleil. A l'aide de cet instrument, on peut obtenir sans trop de difficultés la date des solstices et des équinoxes ainsi que l'inclinaison de l'écliptique.
Il fut introduit en Grèce par Béroce, prêtre et astronome chaldéen né à Babylone en 330 av. J.-C., où il sera amélioré par l'apport d'un cercle concentrique (armille) qui permettra d'obtenir la position des astres dans le ciel. L'un des plus beaux spécimens de polos trouvé à Carthage est exposé au musée du Louvre.
Ce scaphé en marbre clair cristallisé, doit être placé verticalement afin que les rayons du Soleil passent par un œilleton situé au zénith de la sphère, l'heure est indiquée par une tache de lumière qui se projette dans la concavité. Il comporte 11 courbes partant de l'oeilleton qui délimitent les douze heures temporaires de la journée.
Le Soleil pénétrait dans l'orifice pratiqué dans la paroi. Une plaque de bronze percée d'un oeilleton devait y resserrer le rayon. Le point lumineux ainsi produit circulait à l'intérieur du vase (ici matérialisé par l'ellipse blanche).
Ce cadran solaire était situé dans une rue, à proximité d'une pharmacie. Douze lignes marquent les "heures"; celle du milieu indiquait la sixième (midi); le gnomon était placé horizontalement. Ce qui rend singulier ce cadran, s'est l'élévation du pôle pour lequel il était fait, et qui était celle de la ville de Memphis, l'ancienne capitale de Basse-Egypte (29° 50' 58'' N - 31° 15' 16'' E), et qu'il a été tracé empiriquement par le moyen de l'hémisphère de Bérose auquel il ressemble exactement.
Les Romains ne firent que suivre les traces des Grecs et n'ont rien inventé. Le premier cadran solaire qui ait paru à Rome, avait été pris à Catane (263 av. J.-C.) et pendant un siècle, les Romains s'en servirent sans remarquer que cet instrument était construit pour une latitude de 4 degrés et demi, plus méridionale que celle de Rome.
Ce ne fut qu'en 164 que Rome eut le premier cadran réglé sur sa latitude: il fut construit sans doute par un Grec, sur l'ordre du censeur Q. Martius Philippus. A partir de ce moment, l'usage des cadrans va en se propageant et le nombre s'en multiplie. Dès le premier siècle avant notre ère, Rome est déjà oppleta solariis. Les textes nous apprennent la présence de ces appareils sur les places publiques, dans les temples, les maisons de ville et de campagne, et cela non seulement en Grèce ou en Italie, mais encore en Gaule, en Espagne, en Afrique, en Dacie et en Germanie.
Nota: Les cadrans romains sont toujours à style ponctuel et seule l'extrémité est utile.
Le quadrant
Le quadrant est un terme générique, utilisé depuis le Moyen Age, pour désigner un instrument en forme d'un quart de cercle plein, généralement en métal, auquel on fait appel pour mesurer des angles. Il est donc délimité par deux cotés rectilignes perpendiculaires et par un limbe en quart de cercle.
Connu depuis l'Antiquité grecque, le quadrant a généralement une taille assez petite (10 à 20 cm de rayon). Il est en cuivre ou en bois, gradué de 0 à 90° et comporte des pinnules de visée sur l'un des cotés. Un fil à plomb est accroché au centre du cercle.
Si l'instrument est tenu verticalement et si l'on vise le soleil avec les pinnules, le fil à plomb va marquer, sur le bord circulaire, l'angle formé par la verticale et la direction du soleil. Si le limbe est gradué de manière adéquate, le fil indiquera directement la hauteur du soleil car, entre son lever et l'instant où il culmine à midi, le soleil ne peut parcourir un angle supérieur à 90°.
Les Egyptiens divisaient le quadrant en six parties égales et certains quadrants médiévaux sont encore gradués de cette manière. Il ne s'agit, évidemment, que d'une approximation et il importe de tenir compte de la modification de la longueur de la journée au cours de l'année et de la durée variable des heures.
Le quadrant horaire doit donc comporter deux séries de lignes: les unes correspondent aux dates alors que les autres indiquent les heures. Les lignes horaires apparaissent sur les quadrants, selon l'imagination du fabriquant, sous la forme de lignes droites, d'arcs de cercles ou résolument de quarts de cercle.
Le fil à plomb est alors muni d'une perle coulissante dont la distance par rapport au centre est réglable en fonction de la date. Lorsque l'on pointe le soleil à l'aide de l'instrument, il est possible, à partir de la position de la perle sur le quadrant, de déduire directement l'heure.
L'anneau astronomique
L'anneau constitue une variété de cadran solaire universel en cuivre, en laiton ou en argent composé de cercles concentriques (les armilles), suspendu par un anneau mobile ou bélière et indiquant l'heure à partir de la capture d'un rayon solaire. Il comporte le plus souvent deux mais parfois trois voire quatre cercles.
Dans le cas de l'anneau à deux cercles, le cercle extérieur, qui comporte deux graduations diamétralement opposées de 0 à 90° (de l'équateur au pôle nord et au pôle sud respectivement), représente le méridien.
Le cercle intérieur matérialise l'équateur et peut tourner dans le cercle externe grâce à un système de pivots. La partie centrale comporte une règle plate mince (l'axe du monde), munie d'un curseur, qui peut glisser le long de celle-ci. Le curseur est percé d'une ouverture par où pénètre la lumière solaire avant d'atteindre le cercle équatorial.
► En savoir plus sur les anneaux astronomiques: cliquer - ici -
La règle comporte des graduations correspondant aux jours du mois. Si l'anneau de suspension est correctement positionné en fonction de la latitude du lieu, il suffit de faire pivoter le cercle pour que la lumière solaire, passant par le trou du curseur, vienne frapper la graduation horaire inscrite sur le cercle équatorial.
Il est à remarquer que le rayon lumineux, traversant l'ouverture, ne peut frapper l'équateur que si le cercle méridien est orienté nord-sud. L'anneau à deux cercles fut en usage de la fin du XVIe siècle jusqu'au XVIIIe siècle. L'anneau à trois cercles est plus ancien (XVe siècle).
On fit appel aussi, jusqu'il y a peu, à des anneaux horaires de petites dimensions, se présentant sous la forme d'une bague assez large comportant éventuellement une partie centrale amovible réglable en fonction de la date. L'anneau est percé d'un trou et, lorsque ce dernier est orienté vers le soleil, la lumière vient marquer d'un point lumineux les graduations horaires figurant sur la face interne. Les anneaux solaires datant de la Rome impériale ont été répertoriés.
Le cadran solaire équatorial
Il se caractérise par une table dont le plan est parallèle au plan de l'équateur et un style positionné perpendiculairement à celle-ci, donc parallèle à l'axe du Monde, et orienté vers le pôle. La face supérieure de la table est éclairée de l'équinoxe de printemps à celui d'automne (la déclinaison est positive car le Soleil est alors au dessus de l'équateur), alors que la face du dessous est éclairée de l'équinoxe d'automne à celui d'hiver. Les lignes horaires sont régulièrement espacées d'un angle de 15° ou de 7,5° à la surface du disque, alors que les déclinaison sont représentées par des cercles concentriques.
Pour fabriquer ce type cadran, il faut donc connaître la latitude du lieu A où s'effectuera la lecture de l'heure solaire. Exemple: Saint-Hilaire: latitude 43° 49' N - elle correspond aux angles L. L'angle entre la table et son support sera donc de: 90° - L = 90° - 43° 49' = 46° 11'.
Le cadran canonial
Ce cadran solaire dont la conception est estimée au IIIe siècle av. J.-C., se caractérise par un style placé horizontalement et perpendiculairement à la paroi sur laquelle est fixée la table, d'où son absence totale de précision horaire. Ce cadran a essentiellement été utilisé par les communautés religieuses catholiques afin d'indiquer les heures de l'Office divin (infos) ou liturgie des Heures (infos), d'où son appellation de "marqueur d'événements".
Nendrum (infos) is generally regarded as the best example of a pre-Norman monastic site in Northern Ireland that still has ruins form the original buildings. Thought to have been set-up by St Machaoi in the 5th century, it has also been linked to St Patrick in later sources.
Monastère de Kilmalkedar (infos).
VIIe siècle, situé sur la péninsule de Dingle, comté de Kerry en Irlande.
Jacques Mouraret de l'Association d'archéologie vauclusienne, nous a communiqué une liste non exhaustive de sites religieux dans la région, qui possèdent un cadran canonial: Cavaillon cathédrale, Gigondas chapelle Saint-Côme et Saint-Damien, Gigondas église paroissiale, Les Vignères (Cavaillon) chapelle Notre-Dame, Saint-Christol d'Albion paroissiale, Saint-Paul-Trois-Châteaux cathédrale, Taillades église Saint-Trophime, Puget-sur-Durance paroissiale, Pernes-les-Fontaines N. -D. de Nazareth.
Le cadran solaire méridional
C'est le plus connu et celui qui est installé à Saint-Hilaire. Il se caractérise par une table plane, verticale, faisant exactement face au Sud. Il ne donne l'heure que lorsque le Soleil est plus au Sud que la ligne Est-Ouest. Son style est parallèle à l'axe de la Terre et pointe vers le sol.
La méridienne
Ce cadran est une variante du cadran vertical méridional puisqu'il se caractérise par le fait qu'il ne donne l'heure qu'autour de midi local, ce cadran ayant pour fonction de permettre le réglage des horloges sur l'heure du Soleil. Afin d'apporter une plus grande précision, la courbe en huit de temps moyen était gravée à la surface de la table.
Le cadran solaire oriental
Comme le cadran solaire méridional, il se caractérise par une table plane, verticale, faisant exactement face à l'Est, de ce fait, il ne donne l'heure que le matin, entre le lever du Soleil et un peu avant midi. Son style parallèle au mur est dirigé vers le pôle Nord dans l'hémisphère Nord.
Le cadran solaire occidental
Comme le cadran solaire méridional, il se caractérise par une table plane, verticale, faisant exactement face à l'Ouest, de ce fait, il ne donne l'heure que l'après-midi. Son style parallèle au mur est dirigé vers le pôle Nord dans l'hémisphère Nord.
Le cadran solaire vertical déclinant d'angle
Il se caractérise par deux tables planes formant un angle sortant, verticales, dont l'une est orientée à l'est et l'autre au Sud, ou au Sud et l'autre à l'Ouest.
Le cadran solaire déclinant incliné
Il se caractérise par une table plane, verticale, inclinée suivant un angle quelconque.
Le cadran solaire de Dobritz
Bienvenue sur le site de Robin de l'île, un naufragé et son palmier domestique sur une île déserte, le comic strip absurde de Dobritz ...
Le cadran solaire horizontal
Il se caractérise par une table plane, horizontale, le plus souvent réalisée au sol ou posée sur une colonne. Suivant son exposition, il donne l'heure durant tout le jour. La valeur de l'angle entre le style et la table est égale à la latitude du lieu.
Le cadran solaire polaire
Il se caractérise par un axe des pôle qui passe par sa table et des lignes horaires parallèles entre elles. Le style est aussi parallèle à la table, orienté vers le pôle. Le cadran polaire peut aussi être demi-cylindrique.
Jean Michel Ansel, Gnomoniste, concepteur sculpteur (infos).
L'Atelier d'Hélios - la Provostée - 72130 Saint Georges le Gaultier. Tél: 02 43 97 31 92.
Le cadran solaire mensuel
Jacques Dassié est à l'origine d'un cadran solaire autocorrigé où les lignes horaires rectilignes des cadrans classiques sont remplacées par des segments d'une courbe de correction issue de l'analemma sous forme de deux demi-courbes scindant l'année en deux semestres (J. Bouyer - graveur).
Le cadran solaire analemmatique
Ce type de cadran peut être horizontal ou incliné. Décrit pour la première fois par le Français Vauzelard en 1640, son tracé résulte de la projection, sur le "sol" d'un cercle horaire équatorial et de son "style polaire". Ainsi projetés, le cercle devient ellipse et le style une portion de droite (petit axe de l'ellipse). Cette droite est matérialisée par une échelle de dates (ou mois) utiles au positionnement du style vertical, en l'occurrence une personne, dont l'ombre projetée indiquera le temps solaire vrai local. C'est cette particularité qui le prédestine a être utilisé comme "mobilier urbains".
Flower sundial
Le cadran polaire cylindrique
Il se caractérise par un demi-cylindre dont l'axe est orienté parallèlement à l'axe terrestre. Les lignes horaires sont toutes parallèles entre elles. Ce modèle, comme le cadran analemmatique, fait l'objet de nombreuses réalisations intégrées dans des aménagements urbains et/ou des bâtiments publics ou privés.
Cadran solaire des bergers pyrénéens
Souvent constitué d'un cylindre en buis recouvert de papier imprimé, et d'une lame d'acier pouvant se loger à l'intérieur du cylindre, ce cadran permet d'indiquer l'heure d'après la hauteur du soleil, mesurée en un lieu. L'ombre du soleil est portée sur les lignes horaires imprimées sur le cylindre, variables suivant les saisons. Très simple à utiliser, ne nécessitant pas de boussole, ce type de cadran de voyage se vendait cinq francs en 1849 à Paris, chez Henry Robert, horloger au Palais-Royal.
► En savoir plus sur le cadran de berger: cliquer - ici -
Cadran intérieur diurne et nocturne...?
Après Joan Miró, Yaacov Agam et d'autres, voilà une collection d'interrupteurs et de prises (DECORUPTEUR®.) décorés d'un cadran solaire imprimé sur les façades par une jeune entreprise installée à Lagnieux, au Sud du département de l'Ain.
► En savoir plus sur la société SurLesMurs: cliquer - ici -
Cadrans solaires en France: inventaire 2008
Depuis 1972 un inventaire général des cadrans solaires français a été entrepris par la Commission des Cadrans Solaires de la Société Astronomique de France. Présidée par Denis Savoie et Philippe Sauvageot vice-président, cette commission, forte de 202 membres, est la plus importante commission de la S.A.F. Fruit de l'activité totalement bénévole de plus de 400 "chasseurs" de cadrans au fil des années, l'inventaire répertorie en détails actuellement (octobre 2008) quelques 27 700 cadrans.
► Carte de répartition par département: cliquer - ici -
Cadrans solaires provençaux
Terre de soleil par excellence, la région Provence-Alpes-Côte d’Azur regorge de cadrans solaires, et plus particulièrement dans le département des Hautes-Alpes . Et s’il fallait désigner une capitale des cadrans solaires, le titre reviendrait sans discuter à Saint-Véran, commune la plus haute d'Europe, station village au cœur du Parc Naturel Régional du Queyras (Hautes-Alpes).
Giovanni Francesco Zarbula (ou Zerbolla), est un artiste cadranier d'origine piémontaise, qui créa entre 1833 et 1881, environ 100 cadrans solaires dans les Alpes du Sud, la Savoie, le Piémont, l'Ubaye, le Queyras et le Briançonnais.
Commune de Vallouise - Hautes Alpes, cadran solaire réalisé à fresque par Zarbula sur un mur de la maison Bardonèche. Contrairement à ce que l'on voit sur cette photographie, ce cadran est dans l'ombre d'un arbre centenaire qui, dans les meilleures conditions, n'autorise sa lecture qu'une heure par jour en été!
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Cadran préhistorique du Mont Bégo - Alpes-Maritimes
Au cœur du Parc National du Mercantour, le Musée d’Anthropologie préhistorique de Monaco poursuit depuis 2006 des travaux de recherche sur une roche gravée qui s’avère être un cadran solaire saisonnier conçu il y a environ 4000 ans.
La roche étudiée se présente sous la forme d’un plan incliné selon l’axe est-ouest au pied duquel une série de 36 pétroglyphes a été inscrite. Le sommet de la roche a également été entaillé dans le but d’aménager une arête dont l’ombre s’allonge vers les gravures tous les soirs.
Au cours d’une saison de 85 jours, comprise entre le jour le plus long de l’année (solstice d’été) et le 14 septembre actuel, les graveurs ont changé de thème. Les jours les plus longs, ils ont par exemple inscrit une série de poignards la lame tournée vers le haut. En milieu de saison, ce sont des représentations de bovinés, parfois opposées par les cornes, d’autres fois emboîtées l’une dans l’autre, qui ont été gravées.
Un tour du monde des cadrans solaires
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Cadrans solaires de la démesure
Sundial Bridge.... et des photographies d'une rare beauté
The Sundial Bridge (infos) at Turtle Bay crosses the Sacramento River in the heart of Redding, California. Opened July 4, 2004, the bridge links the north and south campuses of Turtle Bay Exploration Park and serves as a new downtown entrance for Redding’s extensive Sacramento River Trail system. Architect: Santiago Calatrava (Zurich).
Passerelle pour piétons à haubans acier asymétriques, sans haubans d'ancrage et pylône incliné. La dalle est constituée de plaques de verre dépoli. la longueur totale de l'ouvrage est de 230 m, pour une portée de 150 m.
Le site web de partage de photos Flick atteste de l'exceptionnel engouement des photographes pour cet ouvrage d'art: au 1er août 2009, 6 801 photographes amateurs éclairés ou professionnels affichent leur travail, ils ne sont que 2 616 pour le pont de Millau...mais il est vrai qu'il y est difficile de s'arrêter sur le tablier pour choisir le bon cadrage...sans faire un détour par le commissariat le plus proche!
► Photographies de Sundial Bridge: cliquer - ici -
Voûte du barrage de Castillon sur le Verdon
Denis Savoie, chef du département Astronomie et Astrophysique du Palais de la découverte à Paris, avec Roland Lehouq, astrophysicien au Service d'Astrophysique du CEA de Saclay, ont eu l'idée de tracer un cadran solaire sur ce barrage hydro-électrique d'EDF sur le Verdon, idéalement exposé vers le sud-est.
Ce cadran inauguré le 20 juin 2009, était l'occasion pour ces astronomes professionnels et EDF de participer aux manifestations qui marqueront l'année 2009, déclarée année mondiale de l'astronomie par l'UNESCO.
Le cadran, construit sur une surface de 13.000 m2 (la voûte du barrage fait 100 m de haut et 200 m de large) permet de lire l'heure solaire de 6 h à 18 h. Chaque heure est matérialisée par une "ligne horaire" confectionnée avec des plaques en lave émaillée: ocres pour les heures du matin, vertes pour celles de l'après-midi. L'heure solaire est connue lorsque l'ombre tangente l'une de ces lignes.
Le Jantar Mantar de Jaipur en Inde
Situé à 220 km au Sud-Ouest de Delhi, cet observatoire astronomique et astrologique fait partie des cinq "yantra" qui seront construit dans le Nord de l'Inde (Delhi, Jaipur, Mathurâ, Ujjain), sous le règne du mahârâjah Sawâî Jai Singh II (1688 † 1743). Ils restent aux yeux des savants du XXIe siècle des merveilles de précision scientifique sans égale à l'époque.
Au premier-plan: les instruments des douze signes du zodiaque, les cylindres en arrière-plan mesurent l'altitude et l'azimut des astres.
Ci-dessus, le Brihat Samrat Yantra, cadran solaire équatorial , dont le gnomon s’élève à 24 mètres. Aux équinoxes, le Samrat Yantra indique l’heure avec une précision d’une demi-seconde. Sinon, les subdivisions du cadran assurent une lecture précise à deux secondes près! De nos jours, on n’a que difficilement égalé un tel instrument de mesure céleste. Ci-dessous, le détail de l'un des deux cadrans parcouru d'un escalier:
Le Ram Yantra, une double structure cylindrique qui permet de déterminer la hauteur et l’azimut des planètes par la lecture des graduations gravées sur les murs et le sol
Le Jay Prakash ci-dessous, est un instrument élaboré qui se fonde sur un concept remontant à l’an 300 av. J.-C., quand l’astronome gréco-babylonien Berossos inventa le cadran solaire hémisphérique (on retrouve ce type d’instruments dans l’architecture sacrée du Moyen Age européen et en Chine, à Nankin, à la fin du XIIIe siècle). La photographie représente l'une des deux hémisphères de 5 mètres de diamètre, graduées avec précision, qui indiquent la position de tout objet céleste.
► Jantar Mantar de Jaipur: cliquer - ici -
Le Mont Saint Michel
Un cadran solaire évenementiel et éphémère réalisé en 1988. L'ombre de la flèche pointe sur des chiffres romains constitués de miroirs d'aluminium ancrés dans le sable de la baie.
Machu Pichu
L'intiwatana sur la plate-forme de l'observatoire astronomique, point le plus élevé de la ville découverte par hasard en juillet 1911 par Hiram Bingham, explorateur et homme politique américain. A noter la ressemblance du gnome avec les deux sommets voisins (le Wayna Picchu est à droite).
Et pour lire l'heure la nuit ?
La clepsydre
La clepsydre est une horloge à eau connue dans le bassin méditerranéen par les Egyptiens, les Amérindiens et les Grecs. Une des plus ancienne connue est la clepsydre de Karnak (infos), de l'époque d'Aménophis III (1408 - ca. 1372 av. J.-C.), et une inscription, datée de 1 500 av. J.-C. (XVIIIe dynastie), indique cependant que des horloges à eau étaient déjà en usage à ce moment là.
La clepsydre découverte dans les ruines du temple d'Amon est un vase d’albâtre, muni à l'intérieur d'une échelle horaire et d'une ouverture aménagée à la base pour l'écoulement du liquide. L'invention pourrait être due à Amenemhat, contemporain d'Amenophis Ier (XVIIIe dynastie). Pour assurer un écoulement constant du liquide malgré la variation du niveau à l'intérieur du récipient, la clepsydre présentait une forme évasée vers le haut.
La faiblesse des mathématiques égyptiennes cependant ne permit pas de corriger, avec suffisamment de précision, la diminution du débit liquide due à la baisse de pression. Peu à peu et par approches succesives on donna aux parois des clepsydres une inclinaison d'environ 70° pour tenir compte de la pression exercée par le liquide et la viscosité de celui-ci. L'orifice d'écoulement de l'eau était cerclé de métal noble ou était formé d'une pierre précieuse perforée et scellée dans le récipient.
Une difficulté liée à l'usage de la clepsydre résidait dans le fait que les divisions du jour et de la nuit en douze partes égales conduisaient à des heures inégales selon les saisons (sauf au moment des équinoxes). Des inscriptions gravées à l'intérieur du récipient tenaient compte des variations saisonnières de l'échelle horaire. l'usage des clepsydres se répandit rapidement en Grèce, dans l'Empire romain et dans tout l'Occident.
Les clepsydres trouvèrent un écho dans l'Occident chrétien et, associées aux cadrans solaires, elles jouèrent un rôle appréciable dans les monastères pour inviter les moines à la prière. Après la chute de Rome, ce sont essentiellement les abbayes qui apparurent comme les principaux garants et relais de la culture classique. Les abbayes utilisaient le décompte du temps articulé autour des heures canoniales.
C'est ainsi qu'il est fait mention d'un horologium dans les écrits des Bénédictins dont l'ordre fut fondé par saint Benoit de Nursie, vers 529, ou des Cisterciens dont la règle fut édictée en 1098. Le garde-temps marquant les heures canoniales fut la clepsydre, du moins jusqu'au 4e quart du XIIIe siècle environ, lorsqu'apparut l'horloge mécanique.
On fabriqua encore des clepsydres pendant plusieurs siècles et, même au XVIIIe siècle, on trouvait encore des clepsydres à tambour. Un trou aménagé à la base des compartiments d'un tambour permettait à l'eau de s'écouler et de faire déplacer le centre de gravité du tambour. L'heure était donnée par l'axe du tambour dont la descente entre les montants verticaux s'effectuait en un jour!
Au XVIIe siècle, Galilée utilisait encore la clepsydre lorsqu'il étudiait la chute des corps.
Le nocturlabe
Cet instrument qui comprenait deux plaques — l’une graduée en jours et mois, l’autre en heures — centrées sur un axe percé, peut se définir comme un astrolabe nocturne. Il est décrit à la fin du XIIIe siècle par le majorquin Ramon Lul (1235 † 1315). Du fait de la rotation de la terre, la position de Dubhé et Mérak dans la constellation de la Grande Ourse par rapport à l'étoile polaire, peut être utilisée comme marque-temps.
On obtenait l’heure avec une précision relative, en plaçant la graduation de minuit sur la date d’observation, en visant l’étoile polaire par le trou central et en amenant l’alidade dans l’alignement des deux Gardes de la Grande Ourse qui agissaient comme la grande aiguille d’un cadran d’horloge.
Les horloges à chandelles et à huile
Les chinois utilisaient des "horloges à feu" constituées de mèches en forme de spirale dont la durée de combustion servait à mesurer le temps. Comme conséquence de cette combustion, un poids suspendu tombait, éventuellement, à un moment opportun dans un récipient de cuivre qui, de la sorte, sonnait l'heure choisie.
Selon certains, l'invention de l'horloge à chandelles, serait due à Alfred le Grand, un roi anglo-saxon (849 † 899), qui utilisait ce procédé pour la répartition des heures de la journée entre le travail, le sommeil et la prière. Des ordres religieux se servaient aussi de chandelles graduées pour chronométrer les heures canoniales. On trouve encore de nos jours des chandelles de Pâques graduées pour marquer les heures.
Les horloges à huiles furent d'un usage courant dans les pays occidentaux, notamment aux XVIIIe et XIXe siècles. Un réservoir en verre gradué, rempli d'huile, indiquait le défilement des heures nocturnes.
Le sablier
Le sablier est composé de deux ampoules de verre, séparées par un étroit goulot, et contenant du sable ou du marbre pulvérisé. On a utilisé aussi, dans le passé, pour le remplissage des fioles, des coquilles d'oeuf finement pulvérisées. Le contenu du récipient supérieur s'écoule par gravité vers le réservoir inférieur au travers, le plus souvent, d'une plaque de métal percée d'un trou. Il est à noter que le débit d'écoulement est indépendant de la hauteur de sable.
Certains auteurs prétendent que les Egyptiens connaissaient déjà l'usage du sablier. D'autres affirment que ce garde-temps n'existait pas dans l'Antiquité mais qu'il apparut au XIVe siècle pour se répandre aux XVe et XVIe siècles. Les inventaires de Charles V, roi de France (vers 1380), et de Margueritte d'Autriche (en 1524) mentionnent l'existence d'un sablier qui s'appela d'abord "orloge", puis "reloge", "horloge à sablon" et enfin sablier au XVIIIe siècle.
Une fresque italienne datant de 1338, due à Ambrogio Lorenzetti et qui décore le Palazzo Publico de Sienne, représente un sablier comme symbole de la mesure et de la tempérance.
On fit appel aux sabliers dans les usines, au début de l'ère industrielle, pour mesurer le temps. On les installa aussi sur les bateaux car ils avaient la faculté de fonctionner, même en cas de tangage du navire.
Enfin, le clergé en fit un usage fréquent. Les monastères l'employaient à la place de la clepsydre et les prédicateurs, conseillés en cela par Luther, y eurent recours pour limiter la durée de leurs sermons en chaire de vérité!
Les astrolabes
Le mot astrolabe vient du grec (άστρον et λαβη: prendre la mesure d'un astre) et cet instrument incarne incontestablement un des chefs-d'œuvre du génie géométrique grec. l'astrolabe planisphérique est d'origine hellénistique et son principe est fondé sur la projection stéréographique déjà développée par Ptolémée au IIe siècle de notre ère.
Ainsi un observateur placé au pôle sud, regardant en direction du pôle nord, verra successivement le tropique du Capricorne, l'équateur puis le tropique du Cancer qui, en projection sur un plan parallèle à l'équateur, apparaîtront comme trois cercles concentriques, le zodiaque sera représenté par un cercle tangent aux cercles des tropiques en deux points diamétralement opposés.
A l'aide de l'astrolabe, on pourra matérialiser, dans un plan, la révolution apparente de la sphère céleste autour de la terre et déterminer la position relative des astres à un moment donné. Il permettait de déterminer "l'heure égale", "l'heure inégale" du jour ou de la nuit, l'heure du début et de la fin du jour ainsi que sa durée, l'heure de lever et de coucher ainsi que la hauteur d'une étoile et du soleil en particulier.
La première description connue serait due à J. Philipon qui vécut à Alexandrie (ca. 490 - ca. 570 apr. J.-C.). De Grèce, il fut transmis aux pays musulmans après la prise d'Alexandrie. La tradition migra vers la Syrie puis à Bysance et à bagdad où cet instrument figurait au nombre des prérogatives importantes des personnages influents.
Il se répandit ensuite en direction de l'Europe occidentale en transitant d'abord par l'Espagne. Son utilisation, dans les pays occidentaux, semble remonter à la fin du XIIe siècle où il aurait été introduit par des juifs d'abord en Espagne puis en France. L'art de l'astrolabe atteignit sa perfection aux XVIe et XVIIe siècles tant en Orient qu'en Occident.
Parmi les deux grandes familles d'astrolabes, à savoir les orientaux et les occidentaux, les premiers sont de loin les plus nombreux et apparaissent souvent plus petits. Le style du décor, les inscriptions et les signatures permettent la détermination de la date et du pays d'origine (Syrie, Egypte, Perse, Espagne, ...).
Au nombre des grands créateurs d'astrolabes, on peut mentionner, en Occident, Gemma Frisius (1508 † 1555), Gauthier Arsenius (ca. 1555 † 1575), Jean Fusoris (ca. 1365 † 1436), Thomas Gemini (ca. 1550 †), Juan de Rojas Sarmiento et, en Orient, Muhammad Muquîm (1609 † 1660) de l'école de Lahore, Muhammad mahdi al Yezdi (XVIIe siècle) et son père Muhammad Amin ibn Muhammad Tähir de l'école d'Ispahan, ainsi que Muhammad Khalil (ca. 1682 † 1708), un des plus fameux astrolabistes safavides.
Les horloges monumentales
L'inventeur de la première horloge, à rouages mécaniques et à échappement contrôlé, n'est pas connu. Il est peu probable, comme certains l'ont cru longtemps, qu'il s'agisse de Gerbert, un moine français du Xe siècle qui devint pape sous le nom de Sylvestre II (999 1003). Car si Gerbert, qui fut un érudit de son temps en astronomie et en mathématiques, en avait été l'inventeur, pourquoi une découverte aussi importante serait-elle tombée en désuétude pour refaire surface seulement plusieurs siècles plus tard?
Les premières descriptions précises et relatives, avec certitude, à des horloges mécaniques remontent au début du XIVe siècle. On peut citer l'horloge de tour, due à Roger Stake, décorant la cathédrale de Norwich (1321-1325), le mécanisme astronomique très complexe dont la construction fut entreprise, à saint-Albans vers 1320, par Richard de Wallingford, et enfin l'horloge à carillon du monastère Saint-Gothard à Milan (1335) mentionné par le chroniqueur Galvano Fiamma.
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Un constructeur très apprécié de son temps fut l'italien Giovanni de Dondi, né en 1318, qui construisit une horloge-planétarium disposée, en 1364, dans la bibliothèque du château de Pavie. Cette horloge astronomique très compliquée fut extrêmement célèbre.
Propositions de lecture
Cadrans solaires des Alpes de Haute-Provence
Auteurs: Jean-Marie Homet, Frank Rozet
Editeur: Edisud - 15 €
Date de parution: juin 2005
ISBN: 2-7449-0309-4
Cadrans solaires du Lubéron
Auteurs: Jean-Marie Homet, Frank Rozet
Editeur: Edisud - 15 €
Date de parution: mai 2003
ISBN: 2-7449-0395-7
Les cadrans solaires des Alpes-Maritimes
Auteurs: Lettre B., Marin M., Veran G.
Editeur: Serre - 65 €
Date de parution: février 2005
ISBN: 2-914603-04-5
Un remarquable ouvrage de 336 pages, format 24 x 32 cm, illustré de plus de 750 photos en couleurs, dont certains documents anciens, 12 plans de situation et une cinquantaine de dessins.
Petit Traité de l'ombre: Cadrans solaires en Provence
Auteurs: Hélène Ratyé-Choremi, Dominique Marché (photographies)
Editeur: Equinoxe - 18.50 €
Date de parution: septembre 2007
ISBN: 2-84135-250-1
Cadrans solaires des Hautes-Alpes
Auteurs: Pierre Putelat, l'Atelier Tournesol
Editeur: Pierre Putelat
Date de parution: janvier 1992
ISBN: 2-9505792-1-3
La montre et le cadran solaire
Un jour la montre au cadran insultait,
Demandant quelle heure il était,
Je n'en sais rien dit le cadran solaire,
- Eh! que fais-tu donc là, si tu n'en sais pas plus?
- J'attends, répondit-il, que le soleil m'éclaire:
Je ne sais rien que par Phébus.
- Attends-le donc, moi je n'en ai que faire,
Dit la montre; sans lui, je vais toujours mon train;
Tous les huit jours un tour de main,
C'est autant qu'il m'en faut pour toute la semaine.
Je chemine sans cesse, et ce n'est point en vain
Que mon aiguille en ce rond se promène.
Écoute, voilà l'heure, elle sonne à l'instant:
Une, deux, trois et quatre. Il en est tout autant,
Dit-elle. Mais tandis que la montre décide,
Phébus, de ses ardents regards
Chassant nuages et brouillards,
Regarde le cadran, qui, fidèle à son guide,
Marque quatre heures et trois quarts.
Mon enfant, dit-il à l'horloge,
Va-t'en te faire remonter.
Tu te vantes sans hésiter
De répondre à qui t'interroge;
Mais qui t'en croit peut bien se mécompter.
Je te conseillerais de suivre mon usage:
Si je n'y vois bien clair, je dis: Je n'en sais rien.
Je parle peu, mais je dis bien:
C'est le caractère du sage.
Houdar de la Motte
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