Observez le midi vrai, passage du soleil à la méridienne.

Ligne méridienne du gnomon de Saint-Sulpice

Le gnomon de Saint-Sulpice est un observatoire public qui permet, avec un téléphone portable, de mesurer le passage du soleil à la méridienne et de calculer le midi vrai. 

Au seuil du dernier bimestre de l’année milésienne, nous vous proposons de vivre une expérience simple d’observation astronomique : le passage du soleil au méridien. Il est à Paris un observatoire solaire ouvert à tous : le gnomon de l’église Saint-Sulpice. A proximité du chœur, du sud au nord du transept, est posée une ligne de laiton, qui matérialise le méridien du lieu. Le méridien officiel de Paris est matérialisé par une ligne semblable dans le pavillon de l’Observatoire.

Le rayon du soleil de midi est focalisé vers le sol de l’église au moyen d’un œilleton, petit trou pratiqué dans une plaque fixée en haut à droite de la fenêtre sud donnant sur le transept. Chaque jour, le cercle de lumière solaire provenant de l’œilleton traverse la ligne méridienne au midi solaire vrai. 

Saint-Sulpice en avance de 9 minutes sur Greenwich

Le méridien de Saint Sulpice se trouve à l’est du méridien de Greenwich, le passage du soleil au méridien de Saint Sulpice a lieu 9 minutes 21 secondes avant celui de Greenwich. L’heure légale française est celle du fuseau horaire voisin, et subit de plus une addition supplémentaire d’une heure pendant les mois d’été. Ainsi le passage au méridien à midi précises à Greenwich correspond à Saint Sulpice à 12 h 50 mn 39 s en hiver, 13 h 50 mn 39 s en été.

En plus de ce décalage uniquement dû au choix de l’heure légale, le passage du soleil au méridien ne se produit pas tous les jours à la même heure. D’une part, l’inclinaison de l’axe de rotation terrestre fait que le passage au méridien avance puis retarde par rapport au midi moyen, avec une périodicité de six mois. Ce premier écart est nul les jours de solstice et d’équinoxe. D’autre part, le mouvement de la Terre autour du Soleil suit une ellipse, et non pas un cercle parfait. Cette irrégularité provoque un autre écart, dont la période est d’une année, et qui s’annule au moment du passage de la Terre au périhélie et à l’aphélie, c’est-à-dire aux points où elle est respectivement le plus près et le plus loin du Soleil. La composition de ces deux écarts est souvent représentée par une courbe en huit que l’on voit près de certains cadrans solaires. En fin de décème, le midi vrai arrive en avance par rapport au midi moyen : il se produit vers 13 h 35 mn à Saint-Sulpice.

Observez avec votre téléphone portable

Les téléphones portables modernes, munis d’une horloge constamment synchronisée à la seconde près, et comportant un appareil photographique, permettent à leurs utilisateurs de faire très simplement des mesures que les astronomes ont eu de grandes difficultés à effectuer tant qu’ils ne disposèrent pas d’horloges fiables. Les photos ci-après illustrent l’observation du passage du soleil à la méridienne. L’appareil enregistre l’heure de la prise de vue, et donc l’heure du passage. On voit qu’il ne faut que deux minutes au cercle de lumière pour franchir la ligne méridienne.

L'image du soleil quelques minutes avant le midi vrai

Voici l'image du soleil à 13h 31mn. La photo est prise en regardant vers le nord. Le soleil est encore à l'est du méridien céleste, et son image se projette à l'ouest de la ligne méridienne. 

A 13h 34mn 16s L'image solaire est tangente à la ligne méridienne

Selon l'appareil, 13h 34mn 16s. Le disque de l'image solaire est tangent à la ligne méridienne. Cet événement est relativement facile à appréhender à la seconde près.

Situation à 13h 35mn 19s

Situation à 13h 35mn 24s

Les deux photos précédentes sont prises à 5 secondes d'écart. Le moment exact de passage au méridien est probablement entre les deux. Il a fallu à peine plus d'une minute pour passer de la tangence au centre du cercle.

Idéalement, il eût fallu prendre une photo au moment où le cercle était tangent à la méridienne à la fin du passage. C'est malheureusement le moment qu'a choisi un nuage pour masquer le soleil. L'impondérable des observations...

Quel est le jour symétrique ?

Chaque jour le point de passage sur la ligne méridienne se décale vers le nord. Ceux qui ont bien compris le principe du calendrier milésien savent que ce passage, observé le 30 décème, devrait s’observer à l’identique le 2 tertème, jour symétrique comme expliqué ici. En réalité, il y aura un décalage d’un ou deux jours en raison de la forme elliptique de l’orbite terrestre. Il n’empêche que trouver ce jour symétrique est bien plus simple avec le calendrier milésien qu’avec le grégorien.

Parisiens, astronomes en herbe, notez dans votre agenda de vous trouver à Saint-Sulpice vers 12 h 50 mn (heure d’hiver) le 1^er ou le 2 tertème, afin de voir le passage symétrique. Ou allez-y n’importe quel jour ensoleillé pour noter l’heure de passage avec votre appareil photo connecté ou votre portable.