Un cadran solaire d’enfant ne remplace pas une montre : il donne à voir le déplacement de l’ombre lorsque la position apparente du Soleil change. Le modèle proposé repose sur un disque de carton épais et une paille en papier tenue verticalement par deux renforts. Un adulte choisit un emplacement dégagé, oriente la base avec une boussole et supervise chaque sortie. L’enfant trace ensuite l’extrémité de l’ombre à plusieurs moments de la même journée, sans inventer des graduations à l’avance. Le ciel, la saison et l’orientation influencent les marques ; le résultat est donc un carnet d’observation autant qu’un bricolage. Les 7-12 ans travaillent la mesure, l’alignement et la comparaison de longueurs. Pour préserver la lisibilité, la décoration reste en bordure et la zone où se déplace l’ombre demeure claire. La paille, souple et sans pointe, est préférable à une tige rigide.
Fiche pratique du tutoriel
| Âge conseillé | 7-12 ans |
|---|---|
| Temps actif | 45 minutes, puis observations courtes |
| Séchage ou attente | 15 minutes pour la colle |
| Difficulté | Facile |
| Budget | Moins de 4 euros |
| Aide adulte | Orientation à la boussole et installation extérieure |
Matériel nécessaire
- 1 carré de 30 × 30 cm carton épais et plat. Alternative : deux cartons de boîte de céréales collés fibres croisées
- 1 paille de 18 à 20 cm paille en papier droite. Alternative : un tube étroit roulé dans du papier épais
- 2 pièces de 6 cm deux renforts triangulaires en carton. Alternative : deux languettes pliées en angle droit
- 1 cuillère à soupe colle blanche. Alternative : du ruban adhésif papier pour maintenir les renforts
- 1 crayon graphite. Alternative : un crayon de couleur gris à pointe non cassante
- 1 règle de 30 cm. Alternative : une bande de carton graduée préparée avec une règle adulte
- 1 boussole utilisée par un adulte. Alternative : une application de boussole vérifiée et manipulée par l’adulte
Étape 1 — Découper et repérer le centre
L’adulte prépare un carré de carton plat puis l’enfant trace ses deux diagonales à la règle. Leur croisement donne le centre du cadran. Dessinez ensuite un cercle de vingt-quatre centimètres en utilisant une assiette comme gabarit. Décorez seulement une bande de trois centimètres autour du bord. Gardez le centre et la moitié nord libres pour les marques d’ombre. Si le carton se courbe, doublez-le maintenant avec une seconde couche collée en sens opposé. Indiquez le nord sur un seul côté de la base avant d’ajouter les dessins, afin que ce repère ne se perde pas dans le décor. Les diagonales doivent rester fines et se croiser en un point unique ; un croisement large rendrait la position de la paille imprécise. Posez ensuite la plaque sur la table et appuyez sur chaque coin pour repérer un éventuel gauchissement.
Étape 2 — Maintenir la paille verticale
Placez la paille exactement sur le croisement des diagonales. Collez de chaque côté un renfort triangulaire dont un bord touche le carton et l’autre la paille. Contrôlez la verticalité de face puis de profil avant que la colle ne prenne. Une paille inclinée déplace toutes les marques. Corrigez en glissant temporairement deux petits blocs de carton à distance égale, puis retirez-les après séchage. La paille doit rester souple et ne présenter aucune extrémité pointue. Maintenez la paille avec deux petites cales identiques pendant que les triangles adhèrent, sans déposer de colle dans son ouverture. Mesurez la distance entre son sommet et chacun des quatre coins : des valeurs proches confirment qu’elle ne penche fortement d’aucun côté. Laissez la base immobile jusqu’à ce que les renforts ne glissent plus sous une pression très légère.
Étape 3 — Orienter la base au nord
À l’extérieur, l’adulte pose le cadran sur une surface horizontale en plein soleil et éloignée du passage. Avec la boussole, il aligne le repère nord dessiné sur le bord de la base. Maintenez cette orientation pendant toute la séance. Tracez au crayon le contour de deux coins sur une grande feuille posée dessous, ou marquez leur emplacement avec du ruban papier. Ces repères permettront de replacer le cadran sans prétendre retrouver une précision d’instrument scientifique. Éloignez le cadran des murs, arbres et meubles de jardin dont l’ombre pourrait traverser la base au cours de la séance. La flèche nord est orientée par l’adulte, puis la plaque est maintenue par de petites masses posées à l’extérieur du cercle, jamais sur les zones de relevé. Notez la date et le lieu sur une feuille séparée pour contextualiser l’observation.
Étape 4 — Marquer plusieurs extrémités d’ombre
À une première heure choisie par l’adulte, marquez seulement l’extrémité de l’ombre et ajoutez un petit point. Revenez deux ou trois fois dans la journée, en replaçant exactement la base sur ses repères et sans la faire pivoter. Mesurez chaque longueur depuis le pied de la paille et consignez la valeur sur une feuille séparée afin de garder le cadran lisible. Si un nuage masque le Soleil, attendez une ombre nette plutôt que de deviner sa position. Utilisez une couleur unique pour les points du même jour et écrivez l’heure sur la feuille de relevé, pas autour de la paille. Placez la pointe du crayon exactement à l’extrémité sombre de l’ombre, sans épaissir le point. Entre deux passages, ne rentrez pas la base si son repositionnement est incertain ; protégez-la seulement du vent sous la surveillance d’un adulte.
Étape 5 — Comparer la trajectoire observée
Reliez doucement les points obtenus par une courbe et placez une flèche discrète dans le sens de leur déplacement. Comparez les longueurs sans transformer les marques en heures universelles : elles valent pour ce jour, ce lieu et cette orientation. Photographiez le cadran à la verticale pour conserver le relevé, puis rentrez-le. Une nouvelle observation quelques semaines plus tard peut utiliser une autre couleur et montrer que la trajectoire change avec la saison. La courbe obtenue décrit une observation locale, pas un cadran gradué capable de donner l’heure en toute circonstance. Faites mesurer par l’enfant le point le plus proche et le plus éloigné du centre, puis associez-les aux horaires notés. Effacez les traits décoratifs qui pourraient être confondus avec les relevés et conservez la base à plat pour une comparaison ultérieure.
Erreurs fréquentes et solutions
Toutes les marques semblent décalées du même côté.
Contrôlez d’abord la verticalité de la paille, puis l’orientation de la base. Si l’un de ces repères a bougé, conservez le relevé comme essai et recommencez un autre jour sans corriger artificiellement les points.
Le carton tourne entre deux observations.
Tracez le contour de deux coins sur une feuille support et alignez-les à chaque retour. Un petit morceau de ruban papier sous la base peut limiter le glissement sans fixer le cadran dehors durablement.
L’ombre est trop floue pour placer son extrémité.
Attendez que le nuage passe ou choisissez un autre moment. Ne marquez pas le centre d’une pénombre large : cela introduirait une mesure inventée et rendrait la comparaison des longueurs trompeuse.
Variantes selon l'âge et le groupe
Sur une matinée courte
Effectuez trois relevés espacés de trente minutes et concentrez la discussion sur le sens du déplacement, pas sur la lecture de l’heure.
Avec des 10-12 ans
Ajoutez un tableau séparé comportant heure, longueur de l’ombre et météo, puis représentez les longueurs sous forme de barres.
En classe
Installez un seul cadran commun orienté par l’adulte et attribuez à chaque binôme un créneau d’observation précis.
Comment utiliser la création terminée ?
Exposez le cadran avec la feuille de mesures et demandez à l’enfant d’indiquer ce qui a réellement été observé : direction du déplacement, ombre la plus courte et présence éventuelle de nuages. Recommencez à une autre saison avec la même base, une autre couleur et la même orientation. L’objet reste un support d’observation locale ; ne l’utilisez pas pour donner une heure exacte ni pour laisser un enfant seul au soleil.
Questions fréquentes
Pourquoi ne faut-il pas dessiner les heures avant l’observation ?
Les positions dépendent du lieu, de la date, de l’orientation et de la géométrie du style. Des graduations copiées sur un modèle ne correspondraient pas forcément à votre installation ; il vaut mieux relever les ombres réellement visibles.
La paille doit-elle être verticale ou inclinée ?
Ce modèle pédagogique utilise une paille verticale afin de simplifier la construction et la comparaison des ombres. Il ne reproduit pas un cadran solaire astronomique calibré ; l’important est de conserver exactement la même géométrie.
Que faire si le Soleil disparaît entre deux relevés ?
Notez l’absence d’ombre sur la feuille séparée et attendez un éclaircissement. Ne déplacez pas la base et ne placez pas de point approximatif : une donnée manquante est plus honnête qu’une position inventée.
Peut-on laisser le cadran dehors plusieurs jours ?
Le carton absorbe l’humidité, se courbe et modifie l’angle de la paille. Rentrez-le après la séance, conservez les repères d’emplacement et replacez-le seulement sous la supervision d’un adulte lors d’une nouvelle observation.
