[Saint-Cyr-sur-Loire] En temps et en heure 🌍 EarthCache

En temps et en heure

par ipln  |  GC8H2G6  |  Saint-Cyr-sur-Loire

Le temps…

Voilà un sujet philosophique, fondamental de l’existence humaine :

« Qu’est-ce donc que le temps ? Si personne ne m’interroge, je le sais ; si je veux répondre à cette demande, je l’ignore. Et pourtant j’affirme hardiment, que si rien ne passait, il n’y aurait point de temps passé ; que si rien n’advenait, il n’y aurait point de temps à venir, et que si rien n’était, il n’y aurait point de temps présent. Or, ces deux temps, le passé et l’avenir, comment sont-ils, puisque le passé n’est plus, et que l’avenir n’est pas encore ? »

— Confessions, Saint Augustin, chapitre XIV

Il s’agit également d’un concept scientifique particulièrement épineux. Longtemps considéré comme universel, Albert Einstein a révolutionné notre compréhension en le démontrant relatif. Plus impressionnant encore, selon des théories de la mécanique quantique, M ou encore des cordes dans lesquelles notre univers compterait 11 dimensions (voire plus !), le temps ne serait qu’illusion et n’existerait pas.

Enfin, la perception du temps est multiple selon qui, où, et par rapport à quoi on le mesure : le temps humain, le temps astronomique, le temps géologique, etc.

Nous vous proposons une EarthCache pour nous intéresser au plus ancien moyen utilisé par l’Homme pour mesurer l’écoulement du temps, le cadran solaire, et son pendant nocturne, le cadran lunaire.

► Partie 1 : L’heure solaire ◄

L’heure solaire est une mesure du temps déterminée par le mouvement apparent du Soleil au cours de la journée. Le temps solaire dit « vrai » doit être compris comme un angle : l’angle horaire du Soleil en un lieu et à un instant donné. Le midi solaire est donc l’instant où le Soleil atteint son point de culmination en un endroit donné de la Terre : à cet instant, son angle horaire est égal à zéro. La mesure du temps solaire vrai est donc locale, et peut être réalisée au moyen d’un cadran solaire.

Un cadran solaire comprend basiquement une table avec une surface plane sur laquelle sont représentés des lignes horaires, et un style (en général une tige) dont l’ombre est projetée sur la surface de la table.

Il faut distinguer la notion de temps solaire moyen, qui est fondée sur un Soleil fictif qui se déplacerait à vitesse constante toute au long de l’année à raison de 15° d’angle horaire par heure de temps (un tour de 360° en 24 heures, donc 15° en une heure).

► Partie 2 : L’heure légale ◄

Le cadran solaire donne une heure solaire vraie. Comme expliqué précédemment, ce temps est local et non uniforme : il dépend de la situation géographique du lieu (longitude), et il dépend des fluctuations de l’axe de la Terre et l’excentricité de l’orbite terrestre.

Ce n’est que par convention, pour des raisons de commodité, que la durée du jour a été normalisée à 24 heures. En fait, le Soleil ne passera pas tous les jours au plus haut de sa course à midi pile : l’hiver il sera un peu en avance, et l’été en retard. Les différentes positions du Soleil relevées à une même heure et depuis un même lieu au cours d’une année calendaire forment une courbe en 8 appelée analemme.

Il fut donc nécessaire d’uniformiser les heures. En effet, chaque ville de France avait sa propre heure jusqu’en 1891 !

L’heure légale, affichée par nos montres, s’obtient à partir de l’heure solaire en appliquant à celle-ci trois corrections.

► Equation du temps

L’orbite terrestre est elliptique, et l’écliptique est oblique : cela induit des irrégularités dans le mouvement angulaire apparent du Soleil autour de l’axe de la Terre. On y remédie en définissant une équation du temps. La « quantité » de temps E à ajouter ou retrancher est variable au cours de l’année.

Heure locale de temps moyen = heure solaire vraie + E

► La longitude du lieu

La longitude L du lieu sera comptée négative à l’Ouest du méridien international de Greenwich, et positive à l’Est. Elle sera exprimée en heures, minutes et secondes à raison de 1h pour 15°.
On obtient alors le Temps Universel, qui est l’heure civile de temps moyen de Greenwich, par :

Temps Universel = heure locale de temps moyen – L

► L’heure d’hiver et l’heure d’été

Dans de très nombreux pays du monde, un ajustement d’une heure est effectué en octobre et mars. Par rapport au Temps Universel calé sur le méridien de Greenwich, l’heure légale est donc :

Heure légale = Temps Universel + C

où C = 1 h (heure d’hiver) ou 2 h (heure d’été).

En mars 2019, les eurodéputés ont voté pour la suppression du changement d’heure saisonnier, et cette réforme devrait prendre effet en 2021.

► Exemple : Saint-Cyr-sur-Loire, le 1^er janvier 2020

Latitude : La = 47° 23’ Nord / Longitude : L = 0° 40’ Est

L’équation du temps : E = + 3 min 30 sec

Longitude : L = 0° 40’ E = + 0° 40’ = + 2 min 40 sec (car 360° ↔ 24 h ; 15° ↔ 1 h ; 1° ↔ 4 min ; 15’ ↔ 1 min ; 1’ ↔ 4 sec)

Période d’hiver : C = + 1 h

Heure légale = heure solaire vraie + 3 min 30 sec – 2 min 40 sec + 1 h

Heure légale = heure locale vraie + 1 h 0 min 50 sec

Ainsi, à 10 h, heure solaire vraie lue au cadran solaire, la montre indique 11 h 0 min 50 sec.

► Partie 3 : Le cadran solaire de la Perraudière ◄

Le mur oriental du Château de la Perraudière comprend un cadran solaire datant de 1979, dont la devise est « LUCEM DEMONSTRAT UMBRA » (« L’ombre démontre la lumière »).

Le style est une tige métallique orientée Nord-Sud, et se trouve donc presque parallèle au plan du cadran. Du fait de l’orientation du mur, le cadran n’est plus éclairé l’après-midi et seules les lignes de 3 h à 12 h sont tracées. Il est à noter que la onzième heure est subdivisée pas trois autres lignes correspondant à 20 minutes (XX), 40 minutes (XL) et 50 minutes (L).

Le cadran comprend également les arcs diurnes mensuels pour les jours de changement des signes du zodiaque. Un arc diurne est la courbe suivie par l’extrémité de l’ombre du style un jour donné.

► Partie 4 : Le cadran lunaire de la Perraudière ◄

Les phases de la Lune correspondent à ses portions illuminées par le Soleil qui sont visibles de la Terre. La Lune tournant en orbite autour de la Terre, ces portions ne cessent de changer en fonction de la position de l'astre.

Un cycle lunaire (ou lunaison) est constitué des phases de la Lune. En moyenne, le temps entre deux nouvelles lunes (ou période synodique) dure 29 jours 12 heures 44 minutes et 2,9 secondes, soit 29,53 jours.

Un véritable cadran lunaire (ou lunisolaire) permet de lire l’heure solaire directement par l’ombre du style au clair de Lune. Mais il existe des cadrans dits « à correction » avec des abaques et des tables de conversion. Le cadran lunaire de la Perraudière en est un exemple.

Ce cadran lunaire date également de 1979, et la devise latine « HORAS NON NUMERO NISI SERENAS » (« Je ne marque les heures que si elles sont sereines ») est gravée au bas du cadran.

Le cadran est divisé en deux parties. La partie de gauche comprend un style et une série de lignes numérotées III à XII. L’ombre du style est projetée par la lumière de la Lune, et permet de lire une première valeur que nous noterons H_lue.

La partie droite du cadran lunaire permet d’ajuster cette valeur H_lue en fonction de la phase de la Lune et sa position par rapport au Soleil. Il faut savoir que lorsque la Lune est pleine, elle est à l'opposé du Soleil par rapport à la Terre : la lumière du Soleil réfléchie par la Lune se retrouve ainsi avec un écart de 12 heures par rapport à l'heure solaire. Aux premier et dernier quartiers, la Lune est à 90° du Soleil : l'écart est ainsi de 6 heures en plus par rapport à l'heure solaire pour le premier quartier, et 6 heures en moins pour le dernier quartier. Un autre point à prendre en compte pour bien interpréter la lecture du cadran, c'est que la numérotation était la même pour les heures du matin et de l'après-midi (ce n'est que 1912 que fut introduite la numérotation des heures de 1 à 24) : le décalage de 12 heures de la pleine Lune est ainsi ramené à 0.

Afin d'effectuer cette conversion de manière simple, le cadran lunaire de la Perraudière comprend une série de repères des jours avant (« DIES ANTE ») et après (« DIES POST ») la pleine Lune, pour la période de deux semaines où elle est suffisamment lumineuse pour produire une ombre permettant de lire l’heure. Ces jours sont complétés des représentations du disque lunaire à différents âges afin de faciliter la lecture. Les jours sont associés à une règle graduée avec des valeurs d’ajustement, que nous noterons respectivement J_ANTE et J_POST.

Compte-tenu des explications précédentes, les formules suivantes permettent de déterminer l’heure solaire :

Les jours précédant la pleine Lune : H_sol = H_lue + J_ANTE

Les jours suivant la pleine Lune : H_sol = H_lue - J_POST

► Un exemple illustré :

La lumière de la Lune projette l’ombre du style sur la courbe H_lue = VI. Si nous sommes 4 jours après la pleine Lune : le repère est dans la partie inférieure (« DIES POST ») et indique la valeur J_POST = III ¼ (attention au petit décalage entre la valeur et le repère). L’heure solaire est donc H_sol = 6 - 3,25 = 2 heures et 45 minutes.

► Partie 5 : Les pierres de construction du Val de Loire ◄

► Le tuffeau blanc :

Le tuffeau blanc du Val de Loire est une pierre calcaire (ou craie) micacée ou sableuse à grain fin, à texture homogène, et contenant des paillettes de mica blanc, appelé muscovite. Sa couleur blanche est fortement appréciée pour donner de l’éclat aux bâtiments.

Cette roche se caractérise par une forte porosité (jusqu'à 50% du volume de la roche). Ceci explique sa tendresse et un poids moindre vis à vis d'autres roches, ce qui en facilite son travail dans la construction. Le tuffeau blanc fut formé au Turonien moyen par sédimentation de restes d’organismes marins (mollusques, algues microscopiques, plancton) et de fragments de roches et d’argiles au fond d’une mer peu profonde.

► Le tuffeau jaune d’Ecorcheveau :

Le tuffeau jaune est une roche calcaire détritique formée par sédimentation au Turonien supérieur. Il s’agit d’une craie qui s’est chargé en sable quartzeux issu du Massif Central et qui lui confère sa couleur jaunâtre, en contraste avec le tuffeau blanc du Turonien Moyen. Les strates de tuffeau jaune sont généralement hétérogènes avec alternance de niveaux sableux et de niveaux grossiers, traversé par des couches rocheuses en particulier du silex.

La pierre de tuffeau dite « d’Ecorcheveau » provient des carrières de Saint-Avertin. La caractéristique principale de cette pierre, par rapport au tuffeau jaune ordinaire, est d’être plus cohérente et donc moins altérable.

► Le calcaire oolithique de Chauvigny :

Le calcaire oolithiqie de type Chauvigny est composée de petites structures minérales sphériques juxtaposées appelées oolithes, noyées dans un ciment calcaire.

Les oolithes sont formées lors d'un processus particulier de sédimentation, en lamines concentriques : un noyau (nucléus) autour duquel s'est initié le développement concentrique par précipitation chimique (ou biochimique) du carbonate de calcium CaCO3. Les oolithes se sont formées en milieu marin peu profond mais agité, au voisinage de récifs coralliens vers -170 millions d’années (Jurassique moyen: Bajocien).

Horaires d’ouverture

Du 1^er au 31 mars : 9 h – 18 h

Du 1^er avril au 30 septembre : 9 h – 19 h

Du 1^er au 31 octobre : 9 h – 18 h

Du 1^er novembre au 28 février : 9 h – 17 h

Pour loguer cette EarthCache, rendez-vous aux coordonnées, observez les cadrans situés sur la façade Est du Château de la Perraudière, et répondez aux questions suivantes au moment de votre passage.

Compte-tenu de la particularité du cadran solaire de la Perraudière, il n’est possible de répondre aux questions que le matin.

0 ► Joignez à votre log une photographie permettant de vous identifier (visage, GPS, pseudo, etc.) avec les cadrans de la Perraudière en arrière-plan.

1 ► En utilisant le cadran solaire : quelle heure est-il ?

2 ► En utilisant votre montre : quelle est l’heure légale ?

3 ► Comment expliquez-vous ces valeurs différentes ? Une démonstration avec les formules de calcul serait appréciée.

4 ► Décrivez les pierres de construction des deux cadrans. Déduisez le type de pierre utilisé.

Rappels concernant les « EarthCaches » :

Il n’y a pas de contenant à rechercher aux coordonnées, ni de carnet à signer sur place. Il suffit de se rendre sur les lieux, de répondre aux questions ci-dessus, et de nous envoyer vos propositions de réponse soit via notre profil, soit la messagerie geocaching.com (Message Center).

Vous pouvez loguer un « Found it » sans attendre notre confirmation. Nous vous contacterons en cas de problème ou pour fournir d’éventuelles précisions.

Les « Found it » enregistrés sans envoi de réponses seront supprimés.

The time…

This is a philosophical subject, fundamental to Human beings:

"So what is time? If no one questions me, I know it; if I want to respond to this request, I ignore it. And yet I boldly assert that if nothing passed, there would be no time passed; that if nothing happened, there would be no time to come, and if nothing happened, there would be no time present. Now, these two times, the past and the future, how are they, since the past is no longer, and the future is not yet? "

- Saint Augustin, Confessions chapter XIV

It is also a particularly thorny scientific concept. Long considered universal, Albert Einstein revolutionized our understanding by showing it to be relative. Even more impressive, according to theories of quantum mechanics, M or string in which our universe has 11 dimensions (or more!), time would only be an illusion and would not exist.

Finally, the perception of time is multiple depending on who, where, and in relation to what it is measured: human time, astronomical time, geological time, etc.

We propose an EarthCache to explore the oldest means used by humans to measure the passage of time, the sundial, and its nocturnal counterpart, the moon dial.

► Part 1: Solar Time ◄

The solar time is a measure of time determined by the apparent movement of the Sun during the day. The so-called "true" solar time must be understood as an angle: the hourly angle of the Sun in a given place and time. Solar noon is therefore the instant when the Sun reaches its peak in a given place on Earth: at this instant, its hour angle is zero. The measurement of true solar time is therefore local, and can be carried out by means of a sundial.

A sundial basically includes a table with a flat surface on which time lines are represented, and a rod whose shadow is cast on the surface of the table.

We must distinguish the notion of average solar time, which is based on a fictitious Sun which would move at constant speed throughout the year at the rate of 15° hour angle per hour of time (a 360° turn in 24 hours, so 15° in one hour).

► Part 2: Legal Time ◄

The sundial gives a true solar time. As explained above, this time is local and not uniform: it depends on the geographic location (longitude), and it depends on the fluctuations of the Earth's axis and the eccentricity of Earth's orbit.

It is only by convention, for convenience, that the length of the day has been standardized to 24 hours. In fact, the Sun will not every day at the height of his stack noon to race: the winter will be a little early and late summer. The different positions of the sun recorded at the same time and from the same place during a calendar year form a 8-shaped curve called analemma.

It was therefore necessary to standardize the hours. Indeed, each city in France had its own time until 1891!

The legal time, displayed by our watches, is obtained from solar time by applying three corrections.

► Equation of time

The Earth's orbit is elliptical, and the ecliptic is oblique: this induces irregularities in the apparent angular movement of the Sun around the axis of the Earth. This is remedied by defining an equation of time. The "amount" of time E to add or subtract is variable during the year.

Average time local time = true solar time + E

► The longitude of the place

The longitude L of the place will be counted negative to the West of the international meridian of Greenwich, and positive to the East. It will be expressed in hours, minutes and seconds at the rate of 1 hour for 15 °.

We then obtain Universal Time, which is Greenwich Time, by:

Universal Time = local average time – L

► Winter time and summer time

In many countries around the world, an hour adjustment is made in October and March. Relative to Universal Time set on the Greenwich meridian, the legal time is therefore:

Legal time = Universal Time + C

where C = 1 hr (winter time) or 2 hr (summer time).

In March 2019, MEPs voted to end the seasonal time change, and this reform is expected to take effect in 2021.

► Example: Saint-Cyr-sur-Loire, January 1, 2020

Latitude: La = 47° 23’ North / Longitude: L = 0° 40’ East

The equation of time: E = + 3 min 30 sec

Longitude: L = 0° 40 ’E = + 0° 40’ = + 2 min 40 sec (because 360​​° ↔ 24 h; 15° ↔ 1 h; 1° ↔ 4 min; 15’↔ 1 min; 1’ ↔ 4 sec)

Winter period: C = + 1 h

Legal time = true solar time + 3 min 30 sec - 2 min 40 sec + 1 hr

Legal time = true local time + 1 hr 0 min 50 sec

Thus, at 10 a.m., true solar time read on the sundial, the watch indicates 11 hr 0 min 50 sec.

► Part 3: The sundial of La Perraudière ◄

The eastern wall of the Château de la Perraudière includes a sundial dating from 1979, whose Latin sentence is "LUCEM DEMONSTRAT UMBRA" ("The shadow demonstrates the light").

The metal rod is oriented North-South, and is therefore almost parallel to the plane of the dial. Due to the orientation of the wall, the dial is no longer lit in the afternoon and only the lines from 3 a.m. to 12 p.m. are drawn. It should be noted that the eleventh hour is subdivided by three other lines corresponding to 20 minutes (XX), 40 minutes (XL) and 50 minutes (L).

The dial also includes the monthly diurnal arcs for the days when the zodiac signs change. A diurnal arc is the curve followed by the end of the rod shadow on a given day.

► Part 4: The moon dial of La Perraudière ◄

The phases of the Moon correspond to its portions illuminated by the Sun which are visible from the Earth. The Moon revolving in orbit around the Earth, these portions do not stop changing according to the position of the star.

A lunar cycle (or lunation) is made up of the phases of the Moon. On average, the time between two new moons (or synodic period) lasts 29 days 12 hours 44 minutes and 2.9 seconds, or 29.53 days.

A real lunar (or lunsiolar) dial allows the sun to be read directly in the shadow of the Moonlight style. But there are so-called “correction” dials with abacuses and conversion tables. The Perraudière moon dial is an example.

This lunar dial also dates from 1979, and the Latin sentence "HORAS NON NUMERO NISI SERENAS" ("I only mark the hours if they are serene") is engraved at the bottom of the dial.

The dial is divided into two parts. The left part includes a rod and a series of lines numbered III to XII. The shadow of the rod is projected by the light of the moon, and makes it possible to read a first value which we note H_read.

The right part of the moon dial allows you to adjust this H_read value according to the phase of the Moon and its position relative to the Sun. It should be known that when the Moon is full, it is opposite the Sun compared to the Earth: the light of the Sun reflected by the Moon is thus found with a variation of 12 hours compared to the solar time. In the first and last quarters, the Moon is 90° from the Sun: the difference is thus 6 hours more compared to solar time for the first quarter, and 6 hours less for the last quarter. Another point to take into account to properly interpret the reading of the dial, is that the numbering was the same for the hours of the morning and the afternoon (the numbering of the hours from 1 to 24 was introduced in France in 1912): the 12-hour offset of the full moon is thus reduced to 0.

A series of marks corresponds to the number of days before ("DIES ANTE") and after ("DIES POST") the full moon, for the two-week period when it is sufficiently bright to produce a shadow allowing the time to be read. These days are supplemented with representations of the lunar disc at different ages in order to facilitate reading. The days are associated with a graduated rule with adjustment values, which we note J_ANTE and J_POST respectively.

According to the explanations above, the following formulas are used to determine the solar time:

The days before the full moon: H_sol = H_read + J_ANTE

The days following the full moon: H_sol = H_read – J_POST

► An illustrated example:

The light of the Moon casts the shadow of the style on the curve H_read = VI. We are 4 days after the full moon: the marker is in the lower part ("DIES POST") and indicates the value J_POST = III ¼ (beware of the small difference between the value and the marker). The solar time is therefore H_sol = 6 - 3.25 = 2 hours and 45 minutes.

► Part 5: The building stones of the Loire Valley ◄

► The white tufa :

The white tufa of the Loire Valley is a micaceous or sandy fine-grained limestone (or chalk), with a homogeneous texture. It contains flakes of white mica, called muscovite. Its white color is highly appreciated for giving luster to buildings.

This rock is characterized by a high porosity (up to 50% of the volume of the rock). This explains its tenderness and less weight with respect to other rocks, which facilitates its work in construction. The white tuffeau was formed in the Middle Turonian by sedimentation of the remains of marine organisms (molluscs, microscopic algae, plankton) and fragments of rocks and clays at the bottom of a shallow sea.

► The yellow tufa of Ecorcheveau :

The yellow tuffeau is a detrital limestone rock formed by sedimentation in the Upper Turonian. It is a chalk which is loaded with quartz sand from the Massif Central and which gives it its yellowish color, in contrast to the white tuffeau of the Middle Turonian. The strata of yellow tuffeau are generally heterogeneous with alternation of sandy and coarse levels, crossed by rocky layers in particular of flint.

The tufa stone of Ecorcheveau comes from the quarries of Saint-Avertin. The main characteristic of this stone, compared to ordinary yellow tufa, is to be more consistent and therefore less alterable.

► The oolitic limestone of Chauvigny :

The oolitic limestone of Chauvigny comprises small mineral and juxtaposed spheres called oolites. Oolites are embedded in limestone cement.

Oolites were formed during a particular process of sedimentation in concentric laminae: a core (nucleus) around which a concentric development has been initiated by chemical precipitation (or biochemical) of Calcium Carbonate CaCO3. Oolites were formed in shallow marine environment but agitated, in -170 million years (Middle Jurassic: Bajocian). Often in the vicinity of coral reefs.

Opening Time

March 1 to 31: 9 a.m. - 6 p.m.

April 1 to September 30: 9 a.m. - 7 p.m.

October 1 to 31: 9 a.m. - 6 p.m.

November 1 to February 28: 9 a.m. - 5 p.m.

To log in to this EarthCache, go to the coordinates, observe the sundial and the lunar dial located on the eastern facade of the Château de la Perraudière, and answer the following questions.

0 ► Attach to your log a photograph allowing you to identify yourself (face, GPS, nickname, etc.) with the dials of La Perraudière in the background.

Due to the position of the Perraudière sundial, it is only possible to answer questions in the morning.

1 ► Using the sundial: what time is it?

2 ► Using your watch: what is the legal time?

3 ► How do you explain these different values? A demonstration with the calculation formulas would be appreciated.

4 ► Describe the building stones of the two dials. Deduce the type of stone used.

Reminders about the “EarthCaches”:

There is no container to look for nor a logbook to sign. Just go to the location, answer the questions above, and send us your proposals of answers either via our profile or Message Center.

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