Cadran solaire de Whitehurst & Son

Cadran solaire du Derby Museum

Le Cadran de Whitehurst & Son est un cadran solaire de précision de type cadran horizontal construit à Derby en Angleterre en 1812 par le neveu de John Whitehurst^[1], il fait maintenant partie de la collection du Derby Museum and Art Gallery. C'est un bel exemple de cadran solaire de précision marquant le Temps solaire vrai ou apparent (local) avec une échelle pour convertir en Temps solaire moyen (local). Il est précis à la minute près.

Fabricant

Les membres de la famille Whitehurst étaient connus comme horlogers éminents à Derby. John Whitehurst (1713-1788) est né à Congleton, mais s'est installé à Derby, où il est entré dans les affaires comme fabricant de montres et d'horloges. Il est parti à Londres lors de sa nomination au poste de Contrôleur des Poids et Mesures pour le gouvernement. Son neveu a poursuivi l'entreprise sous le nom de Whitehurst & Son (Whitehurst & Fils).

L'entreprise familiale a été connue pour les montres et horloges tourelles^[1].

Construction

La construction des cadrans est basée sur la compréhension de la géométrie du système solaire, et en particulier comment le soleil projette une ombre sur une surface plane. Dans ce cas, c'est une surface horizontale. Chaque jour, dans un cycle annuel, l'ombre tombera sur un point différent de la veille. L'ombre est spécifique à la latitude. Le cadran est conçu pour donner l'heure locale apparente, cela veut dire que midi correspondra au moment où le soleil est au plus haut dans le ciel et plein sud.

La terre tourne autour du soleil en une ellipse légère, la durée du jour varie légèrement donnant une différence cumulative de la moyenne, jusqu'à 16 minutes en novembre et en février^[2], ce qui, avec une autre correction, est connu comme l'équation du temps et elle était vraiment sans importance jusqu'à ce que les gens aient commencé à comparer les cadrans solaires avec des horloges mécaniques. Les montres mesurent le temps local moyen.

L'autre point à considérer est que les horaires des chemins de fer exigeaient un midi fixe ce qui conduisit à l'adoption du méridien de Greenwich pour l'heure légale. La compagnie locale Midland Railway avait adopté le Temps moyen de Greenwich en janvier 1848^[3]. L'heure légale correspondra au moment où le soleil est plein sud à l'Observatoire royal de Greenwich. Derby est à 1° 28' 46,2" ouest de Greenwich^[4], et le soleil est d'environ 5 minutes et 52,05 secondes plus tard en atteignant midi.

Ce cadran en bronze est marqué "Whitehurst and Son/Derby/1812" et on pense qu'il a été fait pour George Benson Strutt (le frère cadet du fileur de coton William Strutt), pour son domicile Bridge Hill House, à Belper^[5],[6]. Cela à l'emplacement précis de 53° 1' 49,08" nord et 1° 29' 26,88" ouest de Greenwich^[7], qui est légèrement différent de celui de Derby, à 52° 55' 00" au nord^[4], une différence de 6' 49". La longitude est presque identique, et ne donne qu'un décalage horaire de 2 secondes.

Le Gnomon

Ce cadran est solidement fait, avec un gnomon épais, un bord du gnomon est un style^[8], qui projette l'ombre avant midi, et l'autre côté, c'est le style qui projette l'ombre après midi. Donc, le cadran n'est pas composé d'un cercle complet, mais de deux demi-cercles séparés par l'épaisseur du gnomon. Dans cette conception de cadran solaire, l'angle du style avec la plaque du cadran est exactement la même que la latitude, ce qui est à 53 ° 1 '49 de la latitude de Bridge Hill House, Belper. Le cadran devra être parfaitement horizontal, mais de légers ajustements pour la latitude seront faites en garnissant ou enlevant la base du cadran par le changement angulaire^[9]. Comme le cadran est maintenant de 0 ° 6 '49 ", soit environ 1/10ème de degré au sud- le nez du gnomon doit être soulevé d'autant.

Le cadran

Article détaillé : Cadran horizontal.

Dans le cadran horizontal (aussi appelé cadran de jardin), la plaque qui reçoit l'ombre est alignée horizontalement, plutôt que d'être perpendiculaire au style comme dans le cadran équatorial^{[10],[11],[12]}. Par conséquent, la ligne d'ombre ne tourne pas de manière uniforme sur le cadran, mais plutôt les lignes horaires sont espacées selon un calcul^[13],[14]. Ce cadran de Whitehurst & Son est gravé avec précision, les lignes des heures ayant été calculées selon la formule :

$\tan \gamma_H = \sin \phi\tan (15 ^ {\circ} \times t)$

où φ est la latitude géographique du cadran solaire (et l'angle que le style fait avec l'horizontale), γ_H est l'angle entre une heure d'une ligne donnée et l'heure de midi en ligne (qui pointe toujours vers le vrai Nord) sur la plaque, et t est le nombre d'heures avant ou après midi.

Les mathématiques

Pour chaque heure entre 1 et 6, la formule est calculée. Par exemple, à 3 heures après midi, nous substituons les chiffres 53.03 et 3. Et nous avons ces résultats.

Cadran à Belper 53.03

Une heure	11.791779
Deux heures	24.219060
Trois heures	37.922412
Quatre heures	53.460042
Cinq heures	71.020970
Six heures	90.000000

Équation du temps

Article détaillé : Équation du temps.

Échelle de conversion de l'équation du temps

Équation du temps

De manière significative, sur la plaque on peut voir deux échelles graduées qui aident l'observateur à rendre l'équation du temps. Une échelle donne la date en mois et en jours et tout à côté une autre gravée avec la correction demandée. Il est écrit Watch faster, (Montre en avance)/ Watch slower (Montre en retard). Le 15 avril est un jour où la montre et le cadran vont de pair^[15]. Ce cadran peut être utilisé à la fois pour lire l'heure solaire indiquée par les cadrans solaires et aussi le temps moyen qui est favorisé par les horloges^[16], dans le but pratique que les observateurs puissent utiliser le remontoir pour calibrer leur montre de poche, qui en 1812 n'étaient pas toujours justes. En 1820, la fabrication des montres s'est améliorée : l'échappement à ancre était devenue universellement adoptée et un étalonnage fréquent n'était plus nécessaire.

Autres commandes

Un cadran solaire de Whitehurst de 1800 a été vendu pour £1850 en 2005 à Derby^[17].

Voir aussi

• Cadran solaire
• John Whitehurst

Références

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Whitehurst & Son sundial (1812) » (voir la liste des auteurs)

Notes

1. ↑ ^{a et b} (en) Stephen Glover, History of the County of Derb, Derby, Stephen Glover, 1929 [lire en ligne (page consultée le 2011-04-15)], p. 599 
2. ↑ Waugh 1973, p. 8,9,10,31
3. ↑ Railway Time, Peter E Davies, GreenwichMeanTime.com, accessed April 2011
4. ↑ ^{a et b} Longitude of Derby, timeanddate.com, accessed April 2011
5. ↑ Museum label, Derby Museum, accessed April 2011
6. ↑ Bridge Hill House
7. ↑ Google Maps
8. ↑ Waugh 1973, p. 72
9. ↑ Waugh 1973, p. 47
10. ↑ Rohr 1966, p. 49,55
11. ↑ Waugh 1973, p. 35,51
12. ↑ Mayall et Mayall 1994, p. 56,99,144
13. ↑ Rohr 1966, p. 52
14. ↑ Waugh 1973, p. 45
15. ↑ Mayall et Mayall 1938, p. 70.
16. ↑ Waugh 1973, p. 9
17. ↑ Lot 1913, Bamfords Auction house, accessed April 2011

Bibliographie

• (en) Mayall RN, Mayall MW, Sundials: Their Construction and Use, Cambridge, MA, Sky Publishing, 1938, 3rd^e éd. (ISBN 978-0-933346-71-0) (OCLC 29843452) (LCCN 94003175) 
• (en) Rohr RRJ, Sundials: History, Theory, and Practice, New York, Dover, 1996, translated by G. Godin^e éd., poche (ISBN 978-0-486-29139-0) (LCCN 95045661)  Slightly amended reprint of the 1970 translation published by University of Toronto Press (Toronto). The original was published in 1965 under the title Les Cadrans solaires by Gauthier-Villars (Montrouge, France).
• (en) Waugh AE, Sundials: Their Theory and Construction, New York, Dover Publications, 1973 (ISBN 978-0-486-22947-8) (LCCN 73076961) 

52° 55′ 24″ N 1° 28′ 46″ W / 52.9233, -1.4795