John Ben

Mesurer soi-même sa latitude La latitude du personnage, c'est l'angle HTO.

On peut vérifier sur cette figure que c'est aussi l'angle pÔn où n est la direction de l'horizon Nord et p la direction du Pôle Nord Céleste c'est à dire à peu de choses près celle de l'Étoile Polaire.

Pour déterminer sa latitude, il suffit donc de mesurer la hauteur de la Polaire au dessus de l'horizon.

Un simple rapporteur bricolé suffira pour avoir une mesure au degré près.

Les adeptes de la précision devront tenir compte de l'écart entre le Pôle Nord Céleste et l'Étoile Polaire. Celui-ci peut se mesurer à partir de photos du mouvement apparent de la Polaire. C'est un peu plus compliqué, mais la précision descend alors sous les 10'.

Mesure de l'écart Polaire - Pôle Nord Céleste

Une autre méthode consiste à noter sur un globe hémisphérique transparent la position du Soleil au cours d'une journée, comme s'il était vu depuis le centre de la sphère.

Les gommettes représentant le Soleil sont dans un même plan dont l'inclinaison donne la latitude. Pour s'en convaincre, on peut chercher où placer la Polaire. Il suffit de tracer une perpendiculaire au plan des gommettes qui représente l'axe du mouvement apparent du Soleil.

La mesure de la longitude

Le principe : l'heure solaire est la même sur tout un méridien. La différence d'heure solaire entre deux lieux donne directement l'écart en longitude. Il faut donc d'abord déterminer l'heure solaire et pour cela, tracer le méridien du lieu. On peut facilement trouver le méridien dans une salle de classe en fixant sur une fenêtre du papier noir percé d'un trou d'un demi centimètre. On observe le déplacement au sol de la tache lumineuse un jour de Soleil et l'axe de symétrie de cette trajectoire donne la ligne Nord-Sud donc le méridien. Il est conseillé de faire cela dans une salle orientée au Sud…

Le passage de la tache lumineuse sur le méridien donnera ensuite chaque jour de beau temps le midi solaire. On pourra utiliser une horloge pour conserver l'heure solaire jusqu'au soir.

Pour déterminer maintenant l'écart de longitude entre deux lieux, Paris et Dijon par exemple, on note l'heure légale du midi solaire le même jour. La différence entre ces deux heures nous permet de calculer l'écart de longitude. Les heures légales du midi solaire à Greenwich et à Paris sont données en fin de page.

On peut aussi comparer les heures solaires à un même instant, qui est donné soit par une heure légale fixée d'avance, soit par un phénomène astronomique comme une éclipse d'un satellite de Jupiter.

Calculs : comme 360° correspondent à 24 heures, on aura 4 minutes par degré :

Ecart de longitude en degrés = différence d'heure solaire en minutes / 4

Et bonnes observations !

N.B. Il est possible de calculer l'heure solaire d'un lieu un jour donné connaissant l'heure légale, la longitude du lieu et ce qu'on appelle l'équation du temps. Mais cette dernière notion est bien complexe pour des élèves de collège ou lycée. On peut par contre facilement vérifier ses mesures en trouvant l'heure légale du midi solaire local à partir des éphémérides du Bureau des Longitudes (http://www.bdl.fr) qui donnent pour n'importe quel lieu l'heure du lever et l'heure du coucher du Soleil à une date donnée. Une simple moyenne permet de trouver l'heure légale du midi solaire.

Quelques résultats

En emmenant une montre réglée à l'heure solaire du collège d'Echenon en Guadeloupe et en comparant avec l'heure solaire locale, nous avons trouvé un décalage horaire de 4h 26min ce qui signifie que la Guadeloupe est située à 66,5° à l'Ouest du méridien d'Echenon

Le 11 mai 1998, le Soleil est passé plein sud (midi solaire) à 13h35 de nos montres. Le même jour à Greenwich, il était midi au Soleil à 13h56 heure française. On a donc 21 minutes d'avance : Echenon est à 5,25° à l'est du méridien de Greenwich.

Heure légale du midi solaire à Greenwich et à Paris

Vous trouverez dans ce tableau les heures du midi solaire à Greenwich et à Paris données en heures légales françaises pour les mois de mai et juin. Il vous suffit de comparer avec l'heure légale de votre midi solaire (déterminé grâce à une méridienne) pour calculer votre longitude par rapport à Greenwich ou à Paris.

La précision de ces données est de l'ordre d'une dizaine de secondes. De toutes façons, lorsque l'on trace une méridienne avec des élèves, c'est déjà bien si on atteint la précision de la minute…

L'heure solaire n'est pas régulière pour deux raisons : d'abord parce que la Terre ne tourne pas toujours à la même vitesse autour du Soleil, ensuite parce que son axe est incliné par rapport à la perpendiculaire au plan de son orbite. Ainsi les jours solaires (intervalles entre deux midis solaires) n'ont pas tous la même durée. Ils varient de 23h 59min 40s à 24h 0min 30s. L'heure légale, elle, doit être parfaitement régulière ; elle est réglée sur le jour solaire moyen. C'est pour cela que les heures du midi solaire vrai varient au cours de l'année. La différence entre l'heure solaire moyenne et l'heure solaire vraie s'appelle équation du temps. Elle varie en fonction de la date.