Sphère plate universelle

En 1524, Pierre Apian, astronome et mathématicien allemand, fait éditer La Cosmographie, ouvrage qui contient plusieurs volvelles. Ces volvelles (du latin volvere, tourner) sont constituées de plusieurs parties superposées, assemblées à l'aide d'un axe – en ficelle dans les livres d'Apian – et tournant les unes sur les autres.
Nous vous proposons ici une version moderne d'une des volvelles d'Apian.

La « sphère plate universelle » est à la fois un cadran solaire et un calculateur astronomique.

                              

Le nom
Pourquoi sphère plate universelle ?
- sphère car on y représente la sphère céleste et les mouvements apparents du Soleil ;
- plate car il s’agit d’une projection sur le plan du méridien ;
- universelle car on peut l’utiliser à n’importe quelle latitude, aussi bien dans l’hémisphère nord que l’hémisphère sud.


L’objet
Il est constitué de quatre parties en plastique blanc gravure noire de 1,5 mm d’épaisseur :
- un fond gradué en latitude ;
- un disque sur lequel est représenté le mouvement apparent du Soleil gradué en date et en heure ;
- une règle représentant l’horizon ;
- un triangle avec système de visée pour le Soleil et fil à plomb.
La sphère plate universelle est livrée montée, dans une boîte en bois avec mode d’emploi.


La boîte, la sphère plate universelle et son mode d'emploi


Le mode d’emploi
Livret de 20 pages en couleurs avec de nombreux schémas expliquant les mouvements apparents du Soleil, le principe de fonctionnement de la sphère plate universelle, son utilisation et des compléments sur la déclinaison du Soleil, l’heure légale et le zodiaque.


                                                  Extraits du mode d’emploi

Utilisation de la sphère plate universelle en cadran solaire
1. Régler le disque n° 2 à la bonne latitude.
2. Tenir l'instrument par la ficelle.
3. Diriger le viseur vers le Soleil pour que l'ombre du petit rectangle suive les limites indiquées, l'instrument restant bien vertical.
4. Lire l'heure à l'intersection du fil à plomb et de la ligne la plus proche de la date, en choisissant heure du matin ou heure de l'après-midi.
5. Convertir éventuellement en heure légale (voir le mode d’emploi, page 16).

Sur la figure ci-dessous, nous sommes le 1er octobre et il est environ 16 h 10.

     
                         

Utilisation de la sphère plate universelle en calculateur astronomique
Cet instrument permet de calculer les heures de lever et de coucher du Soleil à n’importe quelle latitude et pour n’importe quelle date. Il est aussi possible de déterminer l’heure de fin du crépuscule astronomique, lorsque la nuit est bien noire (Soleil à 18° sous l’horizon).

Fabrication
Éléments découpés et gravés chez Lasertec à Arcelot (Côte d'Or).
Boîtes fabriquées à Clairvaux les lacs (Jura).
Assemblage à Esbarres (Côte d'Or).
Notice imprimée par Saxoprint.

Dimensions et matériaux
Boîte en bouleau (couvercle PMMA) 16 cm × 16 cm × 3 cm
Instrument en plastique épaisseur
1,5 mm type ABS blanc/noir, diamètre 147 mm pour le plus grand disque.

Neuf exemples de problèmes auxquels on peut répondre avec cet instrument
D’abord trois questions résolues dans le mode d’emploi, pour une latitude de 47° N.
1. Nous sommes le 1er septembre. On mesure que le Soleil est à 25° au dessus de l’horizon. Quelle heure est-il ?
2. Quelle est la durée de la journée le 2 août ?
3. À partir de quelle heure fera-t-il nuit noire le 28 février ?


Et six questions supplémentaires dont les réponses sont données dans le livret mais sans explications. Vous trouverez les explications ci-dessous.
1. Nous sommes à la latitude de 73° N.
À quelles dates le Soleil reste-t-il au-dessus de l'horizon, sans se coucher ?
2. Quelle est la hauteur maximale du Soleil à midi à une latitude de 50° N ?
3. Peut-on voir le Soleil au zénith à la latitude de 40° N. Si oui, quel(s) jour(s) ?
4. Peut-on voir le Soleil au zénith à la latitude de 15° N. Si oui, quel(s) jour(s) ?
5. Nous sommes à 30° de latitude sud le 18 février, il est 15 h en heure solaire.
À quelle hauteur est le Soleil ?
6. Nous sommes le 23 octobre, il est 16 h au Soleil, sa hauteur est de 10°.
À quelle latitude sommes-nous ?


Solutions aux 6 questions supplémentaires (disponible très prochainement)

Pour commander

Bon de commande (avec tarifs, frais de port...)

Pour plus de détails sur cette volvelle, vous pouvez aller visiter le site de l'ASSP (voir onglet Liens).

Je remercie Véronique Hauguel pour m'avoir fait découvrir cette volvelle.