La Géométrie Solaire

La connaissance des mouvements et des positions du soleil pour un observateur terrestre, permet de mettre à jour les principales spécificités d'ensoleillement et de ressources solaires d'un site. Ces données solaires fixent déjà un certain nombre de contraintes ou d'attitudes à adopter pour la prise en compte des facteurs solaires dans le projet. Au delà, elles facilitent l'utilisation de techniques simples de contrôle et d'évaluation de l'ensoleillement des différentes composantes du bâtiment.

Afin de mettre au jour ces données, il paraît essentiel de déterminer les éléments clés de la théorie qui règlent la géométrie des mouvements apparents du soleil tels qu'ils nous apparaissent dans notre vision terrestre ; l'analyse héliocentrique permet de comprendre les mouvements réels de la terre autour du soleil et donc, de relativiser notre vision terrestre du phénomène.

Le soleil : une source lumineuse à l'infini

On peut considérer que le soleil, situé à quelques 150 millions de km de la terre, émet, comme une source lumineuse située à l'infini, des rayons solaires parallèles vers la terre. Le contour d'ombre produit sur la terre (approximée comme une sphère) est un grand cercle de celle-ci et sépare la terre en deux hémisphères, l'un exposé au soleil, l'autre à l'ombre. A la partie éclairée, correspond le jour, à la partie ombrée, la nuit.

Les rayons solaires parallèles, en raison du mouvement annuel de la terre par rapport au soleil, varient au cours de l'année. Leur inclinaison avec le plan de l'équateur terrestre est représentée par un angle, la déclinaison, positif ou négatif, suivant que le rayon principal frappe au dessus, vers l'hémisphère Nord, ou dessous vers l'hémisphère Sud. Ainsi, les zones géographiques terrestres sont soumises différemment, au cours de l'année, à l'ensoleillement.  


Le mouvement annuel de la terre autour du soleil

La valeur de la déclinaison est indépendante de la position de l'observateur sur la terre. Elle ne dépend que du temps saisonnier, qui lui résulte seulement de la position de la terre par rapport au soleil. Elle est spécifique d'une date de l'année.

Sa variation peut donc s'appréhender en examinant le mouvement annuel de rotation de la terre autour du soleil.

On peut considérer, avec quelques simplifications, que :

- la trajectoire décrite par la terre autour du soleil est un cercle; la trajectoire est en fait elliptique, le soleil occupant un des foyers de l'ellipse ;
- le mouvement de la terre sur sa trajectoire est uniforme, la terre se déplaçant à vitesse constante ;
- la durée du parcours est d'une année ; le déplacement de la terre sur sa trajectoire circulaire est donc d'environ 1° par jour (360° / 365jours) ;
- le plan qui contient la trajectoire de la terre autour du soleil fait un angle de 23°27' avec le plan de l'équateur ; on l'appelle l'écliptique. C'est dans ce plan qu'un objet placé entre le soleil et la terre peut produire des éclipses ;
- lors de son déplacement, l'axe des pôles de la terre (perpendiculaire à l'équateur terrestre) reste parallèle à lui-même ; le mouvement annuel de la terre autour du soleil s'apparentant ainsi à un mouvement géométrique de translation s'effectuant sur une trajectoire circulaire.

L'examen des propriétés géométriques du mouvement de la terre autour du soleil dans le plan de l'écliptique permet de déterminer que la déclinaison varie au cours de l'année, de -23°27' à +23°27' et que ses variations décrivent une sinusoïde. Le sens des variations de la déclinaison peut être appréhendée au travers des 4 positions clés suivantes (exprimées dans les coupes réalisées dans le plan contenant le rayon solaire et l'axe des pôles terrestres), elle correspondent respectivement :

- au solstice d'hiver (21décembre) : les rayons solaires frappent la terre avec un angle de déclinaison de -23°27' ; c'est la valeur minimum de la déclinaison ;
- à l'équinoxe de printemps (21 mars) : le rayon solaire est dans le plan de l'équateur et la déclinaison vaut alors 0° ; cette position traduit l'égalité des jours et des nuits ;
- au solstice d'été (23 juin) : la position de la terre est opposée à celle du 21 décembre et le soleil frappe l'hémisphère Nord avec l'angle maximum de déclinaison de 23°27' ;
- à l'équinoxe d'automne (22septembre) : la situation est identique à celle du 21 mars et la déclinaison repasse à 0°.

Les saisons (Guide solaire de l'énergie solaire passive. Mazria)

Ainsi, connaissant la date de l'année (le jour et le mois), la déclinaison peut être aisément calculée.

Exercice : la date et la déclinaison

La trace de l'ombre sur la terre varie avec la déclinaison. Il apparaît ainsi que le pôle Nord est à l'ombre le 21 décembre tandis que le pôle Sud est éclairé ; la situation s'inversant au 23 juin. Aux dates des équinoxes, les pôles appartiennent à la limite du contour séparant l'ombre et la lumière.

Cette variation de la déclinaison introduit les variations saisonnières de l'ensoleillement. Mais au delà, les différents lieux sur la terre bénéficient des conditions d'ensoleillement spécifiques comme le montre le schéma suivant. On peut ainsi remarquer que pour une même direction des rayons solaires (de déclinaison donnée), la hauteur du soleil évaluée aux points terrestres A1 et A2 sur les plans horizontaux de ces deux lieux est différente.

Le mouvement diurne de la terre sur elle-même

Au cours d'une journée, la terre tourne autour d'elle-même présentant ainsi un secteur géographique différent face au soleil. Ce deuxième mouvement de rotation s'effectue :

- autour de l'axe des pôles ;
- dans un mouvement uniforme, donc à vitesse constante, d'Ouest en Est.
- en 24 heures.

A chaque heure, la rotation est donc de 15° (360° / 24heures).
Au cours de ce mouvement diurne, à une date donnée, un point A situé à la surface de la terre va donc successivement se trouver placer dans une situation particulière par rapport au soleil et voir son état d'éclairement modifié. Ainsi, il passera :

- d'un état limite entre l'ombre et la lumière, correspondant au lever du jour ; le point A appartient au contour d'ombre de la terre, le rayon solaire étant tangent au point A.
- à un état d'ensoleillement maximum lorsque le point A fera face au soleil (plus précisément lorsque le soleil sera dans le plan du méridien du lieu A, plan qui contient l'axe des pôles et le point A, et qui correspond au plan Nord-Sud du lieu) ; il est alors 12 Heures Solaires pour ce point ;

- de nouveau, à un état limite entre l'ombre et la lumière, indiquant ainsi la fin du jour pour le point A ;
- pour finalement, être dans une situation d'ombre correspondant à la période de nuit.

Suivant son positionnement sur la terre, pour une même date, ces différentes périodes d'ensoleillement seront plus ou moins longues, inversées, voire inexistantes. On peut ainsi identifier certains lieux où le soleil ne se lève pas à certaines dates.

La latitude et les conditions saisonnières d'ensoleillement

La position d'un lieu sur la terre est déterminée par sa latitude, angle entre la droite joignant le point considéré sur la terre et le centre de la terre avec le plan de l'équateur terrestre. Cette droite constitue la verticale du lieu. La latitude de l'équateur est 0° , celle des pôles 90°, respectivement Nord ou Sud.

Le plan horizontal du lieu est tangent à la sphère terrestre et perpendiculaire à la verticale du lieu.

 Latitude, verticale du lieu et plan horizontal

 L'ensemble des points terrestres de même latitude constitue un parallèle terrestre (perpendiculaire à l'axe des pôles et parallèle au plan de l'équateur). Du fait, de la rotation diurne de la terre autour de son axe des pôles, chacun des points d'un même parallèle se trouve ainsi, à un décalage horaire près, dans une situation d'ensoleillement identique.

Selon le lieu, donc selon la latitude, les conditions d'ensoleillement sont différentes au cours de l'année. On peut, en chaque latitude, déterminer précisément ces conditions et obtenir les coordonnées terrestres du soleil correspondantes.

Les latitudes et longitudes en France

En reprenant les dates clés dans l'année, et les schémas qui leur sont associés, il est possible d'identifier des particularités pour les diverses latitudes. Ainsi,

- Le 21 décembre, la zone arctique correspondant aux latitudes comprises entre 66°33' N et le pôle Nord est continuellement à l'ombre, les nuits durent 24 heures. La latitude de 66°33N correspond au cercle polaire. En revanche, la zone antarctique, symétriquement située dans l'hémisphère Sud, est continuellement ensoleillée et la durée du jour est de 24 heures. Pour les autres latitudes, il y a un lever et coucher et les jours, sont dans l'hémisphère Nord plus courts que les nuits. C'est la période hivernale dans l'hémisphère Nord.
- Les 21 mars et 22 septembre, la durée du jour est égale à la durée de la nuit (12 heures) et ceci est vrai quelque soit la latitude.
- Le 23 juin, la situation est inversée par rapport au 21 décembre. Les zones de l'hémisphère Nord bénéficient d'un long ensoleillement marquant les périodes d'été.

La géométrie solaire fait apparaître également deux autres latitudes caractéristiques, celles de 23°27' N et S qui correspondent respectivement aux tropiques du Cancer et du Capricorne. Au 21 décembre pour le tropique du Capricorne et au 23 juin pour le tropique du Capricorne, le rayon solaire frappe à 12 heures solaires perpendiculairement en ces lieux.

Exercice : Latitude et Spécificités solaires

 La sphère céleste équatoriale et les coordonnées équatoriales du soleil

La sphère céleste permet de représenter les trajectoires apparentes du soleil en inversant les mouvements réels annuel et diurne de la terre autour du soleil. La sphère céleste figure la voûte céleste de l'observateur, fixé au centre de la sphère. Le mouvement de rotation de la terre, appliqué à la sphère céleste, permet de représenter les trajectoires circulaires du soleil à diverses dates.

Le système de référence de cette sphère fictive est choisi simplement, comme si l'observateur était au centre de la terre, rendue immatérielle, avec comme cercle horizontal de référence, un plan parallèle à l'équateur et, comme axe perpendiculaire, un axe parallèle à l'axe des pôles. Ainsi, un point placé sur la surface de la sphère décrit, sur cette sphère, en une journée, du fait de la rotation de la terre autour de son axe des pôles, un cercle parallèle à celui de l'équateur.

Le soleil étant situé à l'infini, deux angles sur cette sphère permettent de repérer la direction du soleil.

Les coordonnées équatoriales du soleil sont alors dans ce repère : la déclinaison et l'angle horaire. La déclinaison (angle entre le rayon solaire et le plan équatorial), spécifique d'une date, permet de déterminer sur la sphère céleste une position du soleil; l'angle horaire solaire traduit le mouvement journalier du soleil sur sa trajectoire. Les trois dates significatives de l'année peuvent ainsi être aisément tracées. Les cercles horaires constituent des grands cercles verticaux, espacés de 15° en 15°, passant par les pôles de cette sphère fictive circulaire (0° correspond à midi, 90° à 18H solaires).

Ces coordonnées solaires sont indépendantes de la position de l'observateur sur la terre. Mais ces trajectoires apparentes du soleil vont apparaître différemment dans le ciel de l'observateur terrestre, en fonction de sa position sur la terre déterminée par la latitude.

La sphère céleste locale et les coordonnées horizontales du soleil pour un observateur terrestre

La sphère céleste locale de l'observateur utilise un repère spécifique du lieu dans lequel il se trouve. Son repère local est défini par le plan horizontal et la verticale du lieu. La vôute céleste de l'observateur peut être décomposée en deux réseaux de cercles, les uns horizontaux marquant les hauteurs, les autres verticaux indiquant les directions azimutales.Ces deux réseaux de cercle permettent le repérage des objects célestes pour l'observateur terrestre.Les objets du ciel sont visibles quand ils sont situés au-dessus du plan horizontal, du côté du zénith (intersection de la verticale du lieu avec la sphère fictive, à la hauteur de 90°). Ils sont invisibles quand ils sont situés en-dessous, du côté du nadir (point opposé du zénith sur la sphère).

Les trajectoires apparentes peuvent être tracées sur cette sphère locale et deux angles, les coordonnées horizontales, permettent de déterminer la direction des rayons solaires à chaque instant : la hauteur et l'azimut.

La hauteur est l'angle compris entre 0° et 90° entre le rayon solaire et le plan horizontal. L'azimut est l'angle entre le plan vertical contenant le rayon solaire et le plan de référence, le plan vertical Sud. Il varie entre -180° et 180°, négatif à l'Est, positif à l'Ouest, par convention et vaut 0° au Sud.

Les coordonnées horizontales (Guide de l'énergie solaire passive. Mazria)

Les trajectoires apparentes du soleil pour un observateur terrestre

Les trajectoires apparentes du soleil pour un observateur donné peuvent être tracées sur sa sphère céleste locale. Il suffit seulement, pour une date donnée, de tracer la trajectoire solaire circulaire correspondant, à partir d'un tracé équivalent à celui réalisé sur la sphère céleste équatoriale. Il convient alors de placer le plan parallèle à l'équateur en respectant les données de la latitude. Ce plan fait un angle de (90° - Latitude) avec le plan horizontal de la sphère céleste locale à la latitude considérée. La déclinaison permet de positionner un point de la trajectoire du soleil sur la sphère. La trajectoire diurne est le cercle parallèle au plan de l'équateur correspondant à la rotation de la sphère locale autour de l'axe des pôles.

On peut plus simplement plonger la sphère céleste équatoriale dans la sphère céleste locale en lui appliquant simplement une rotation d'un angle égal à (90 - Latitude) correspondant à l'angle entre le plan horizontal du lieu et le plan équatorial.

Par convention, le cercle horaire de 0° correspond au moment où le soleil est dans le plan méridien du lieu ; il est Midi Solaire.

Cette mise en relation des deux repères, horizontal et équatorial, permet, grâce à des calculs de géométrie sphérique, d'établir les formules de calcul des coordonnées horizontales du soleil, hauteur et azimut, en fonction de la latitude, de la date et de l'heure.

Elle peut également donner lieu à des représentations graphiques diverses, correspondant à des projections de cet ensemble de sphères et de trajectoires. Ces visualisations permettent, chacune à leur manière de gérer ou traiter un problème solaire.

 Le temps solaire vrai et l'heure légale

Le calcul exact des coordonnées angulaires du soleil nécessite la connaissance du temps solaire vrai TSV, et le temps diurne est exprimée en Heure Solaire Vraie.

Quelle est la relation entre ce Temps Solaire Vrai et l'heure de nos montres (heure légale du lieu) appelée Temps Légal TL ?

Les passages successifs du soleil au méridien du lieu délimitent le Jour Solaire Vrai, qui compte tenu des conditions non totalement uniforme des mouvements de la terre, varie au cours de l'année, pouvant atteindre une différence en plus ou en moins de 15 à 16 minutes. Le Temps Solaire Moyen TSM, défini en considérant les mouvements totalement uniformes, diffère donc du Temps Solaire Vrai, d'une valeur donnée par l'équation du temps qui fixe le retard ou l'avance du Temps Solaire Moyen :

TSV = TSM + correction du temps

Le Temps Universel TU correspond au Temps Solaire Moyen TSM au méridien de Greenwich, choisi comme méridien origine. Une correction de longitude (1 heure par 15° de longitude, soit 4' par degré de longitude) négative pour les lieux de longitudes Ouest, positive pour les longitudes Est, est appliquée pour obtenir le Temps Solaire Moyen au lieu considéré.

TU = TSM + correction de longitude

Enfin, le Temps Légal TL dérive du temps universel suivant le système des fuseaux horaires. Généralement, chaque pays adopte l'heure du fuseau horaire correspondant à la longitude de sa capitale. Mais, les exceptions sont nombreuses. On précise en fait le décalage du méridien retenu par rapport à Greenwich en heures (Time Zone) .

TL = TU + Time Zone ? à revoir explication

Pour passer de l'heure solaire à l'heure légale, on applique alors :

TL = TSV + correction du Temps + correction de Longitude + Time Zone

L'opération inverse permet de passer du temps légal au Temps Solaire Vrai :

TSV= TL - correction du Temps + correction de Longitude + Décalage

 Les décalages horaires (Guide de l'énergie solaire passive. Mazria)

Exercice : Heures solaires d'occupation des bureaux

Le Nord Géographique et le Nord Magnétique

Le plan méridien du lieu coupe le cercle horizon en deux points, l'un du côté du pôle boréal définit la direction du Nord géographique, l'autre le Sud.

L'aiguille aimantée de la boussole s'oriente sous l'effet du champ magnétique terrestre. La déclinaison magnétique, une grandeur du champ magnétique fixe la relation entre le Nord magnétique et le Nord géographique. Elle varie avec le temps en un lieu donné, et avec le lieu à un instant donné. Elle est dite orientale ou occidentale suivant que l'aiguille aimantée est à l'Est ou à l'Ouest du méridien géographique passant par le centre de gravité de l'aiguille.



Ses variations journalières sont faibles ; en revanche, elle est mesurée chaque année le 1er janvier. La déclinaison est d'environ 6° Ouest pour Nantes ( vrai en 1978, aujourd'hui ?). A Liège , la valeur est de ? .

Pour les études solaires, il faut donc se fier au Nord géographique tel qu'il est spécifié sur les cartes et les plans. Lors d'évaluation solaire sur le site, il est nécessaire de fixer le Nord géographique, soit en se repérant par rapport au Nord des documents cartographiques, soit en appliquant à la boussole la correction de la déclinaison magnétique.

Le GIRASOL et le repérage des directions des rayons du soleil

Le Girasol est un abaque qui permet de visualiser, pour chaque latitude, les trajectoires solaires et de déterminer par simple lecture la hauteur et l'azimut du soleil aux différentes périodes diurne et annuelle dans le ciel de l'observateur terrestre. Il est obtenu par une projection stéréographique de la sphère locale et équatoriale ; le point de vue est placé à l'Est sur le cercle horizon, le point de visée étant la direction Ouest, et le plan de vue perpendiculaire à l'axe de vue est le plan méridien Nord -Sud. La figure présentant un plan de symétrie, les données concernant l'Ouest et l'Est sont superposées.

Le Girasol est composé de deux parties : une fixe qui représente le repérage local par hauteur et azimut ; une mobile, qui permet de positionner correctement les trajectoires solaires, dates et heures solaires, dans le ciel de l'observateur en fonction de la latitude.

La lecture est immédiate; ayant positionné la latitude et choisi une position solaire à partir d'une date et d'une heure solaire, il suffit de lire, dans le repère local, la hauteur et l'azimut du soleil correspondant.

Exercice : Hauteur et azimut du soleil

(Exo A l'aide du Girasol de l'outil Info_Solaire, examiner les spécificités solaires de chaque latitude. Préparer peut-être un tableau à remplir avec des propriétés et des champs de valeur proposés ; au pôle, au cercle arctique, à Paris ou a Liège, au tropique, à l'équateur).


Exercice : Détermination de la hauteur du soleil à midi solaire

Le Girasol permet d'obtenir les informations sur le soleil en tout lieu de la terre, mais il n'est que peu adapté à la gestion graphique de problèmes solaires. Les diagrammes solaires, tracés pour une latitude, offrent en revanche certaines possibilités de traitement supplémentaire.

Le diagramme solaire horizontal : le ciel de l'observateur

Le diagramme solaire horizontal est la projection de la sphère céleste locale sur le plan horizontal. Le point de vue est situé au Nadir et regarde suivant la verticale du lieu ; le plan de projection perpendiculaire à la direction principale de la vue est alors le plan horizontal.

Type de projection retenu :

Sur la sphère locale de l'observateur, les repérages par plans de hauteur (le grand cercle est le cercle horizon) et d'azimut sont indiqués et les trajectoires solaires sont tracées pour quelques dates; le tracé de ces dernières dépend de la latitude. La région de ciel occupée par le soleil aux différents moments du jour et de l'année diffère suivant la latitude. Plus la latitude est faible, donc proche de l'équateur, plus les trajectoires solaires sont centrées dans le ciel autour du zénith, à la verticale du lieu. A l'inverse, plus la latitude s'approche de celle des pôles, plus les trajectoires s'approchent de l'horizon.

Exercice : Le diagramme solaire horizontal

Exercice l'aide de outil Diagramme_Solaire, faire varier la latitude et observer le ciel de l'observateur. Choisir une latitude et vérifier les données d'ensoleillement.

Comme pour un abaque, le diagramme renseigne sur les positions apparentes du soleil, indiquant direction et hauteur du soleil au cours du temps. Son usage est cependant plus étendu et permet quelques manipulations par projection de certains éléments du projet comme une façade verticale ou un environnement.

Détermination de l'ensoleillement d'une façade verticale avec le diagramme horizontal

Ce diagramme peut-être utilisé très simplement pour déterminer les conditions d'insolation d'une façade. Une façade verticale est assimilable à un plan vertical, dont la représentation sur le diagramme est identique à un plan azimutal. Dans la projection, c'est est un diamètre du grand cercle. L'orientation de la façade (celle visée par sa normale) détermine son positionnement.

La façade, dans la représentation, coupe la sphère en deux parties, l'une dans laquelle les objets célestes lui sont visibles, l'autre opposée qu'elle ne voit pas. Les positions solaires situées en avant de la façade, dans la partie visible, ensoleillent la façade. Il est alors facile, de déterminer précisément la ou les périodes d'ensoleillement de la façade au cours du temps diurne et saisonnier.

Exercice : Durée d'ensoleillement d'une façade

Exercice avec Info_Solaire durée d'insolation d'un plan, avec Diagramme_Solaire, tracé du plan vertical et lecture des périodes d'ensoleillement pour diverses dates. Si la façade à une orientation opposée, son ensoleillement est complémentaire à celle précédemment trouvée ; opposition façades Nord et Sud, symétrie façades Est et Ouest.

 Détermination du masque avec le diagramme horizontal

On appelle masque solaire tout objet naturel ou construit pouvant faire obstacle au soleil. Ainsi, l'environnement tel qu'il est vu d'un point d'un site constitue un masque potentiel pour ce point dans la mesure où il fait écran à une ou plusieurs positions du soleil dans le ciel.

Dans le diagramme horizontal, tout objet ponctuel est déterminé par deux coordonnées angulaires, hauteur et azimut. Ainsi, l'environnement tel qu'il est vu d'un point d'un site peut ainsi être schématisé par ses points caractéristiques et être représenté comme un profil s'appuyant sur l'horizon. Dans chaque direction azimutale, il suffit seulement d'évaluer par rapport au point d'observation choisi, l'angle de hauteur de l'obstacle le plus élevé dans la direction choisie. Cette construction permet de déterminer le masque pour un observateur donné, et de lire les parties de ciel et au-delà les parties de trajectoires solaires qu'elles contiennent.

 Détermination du masque (Guide de l'énergie solaire passive. Mazria)

 L'examen des occultations solaires produites par ce masque permettent de déterminer l'ensoleillement du point d'observation au cours de l'année. Une analyse d'ensoleillement d'un site peut être envisagée simplement par cette méthode, en évaluant le masque de certains points caractéristiques du site.

Exercice : construction du masque et évaluation des périodes d'ensoleillement

Exercice avec Diagramme solaire , construire un masque et analyser le resultat.

 Le Gnomon du CSTB : un outil graphique d'évaluation de l'ensoleillement




L'héliodon et la visualisation des ombres

L'héliodon est un dispositif, constitué d'une source lumineuse émettant des rayons lumineux parallèles, simulant les rayons solaires et leur inclinaison au cours du temps. Le réglage de l'héliodon permet de fixer la latitude, la date et l'heure à considérer. Le site ou la construction à simuler est représenté par une maquette de la volumétrie du projet qui est exposée aux rayons lumineux de l'héliodon, Les ombrages sont alors immédiatement visibles sur les différents plans de la maquette.

Il est possible grâce à l'utilisation du gnomon de réaliser son propre héliodon.

Héliodon du CSTB, (Chauvel, l'Eclairage Naturel et artificiel dans le bâtiment

Utilisation du gnomon pour l'étude des ombres sur une maquette d'un projet

Pour réaliser un héliodon, il faut disposer d'une source lumineuse ; on peut utiliser une lampe suffisamment puissante et suffisamment éloignée de la maquette pour obtenir des rayons lumineux parallèles et simuler ainsi le soleil. On peut bien évidemment utiliser le soleil lui-même.

Pour orienter correctement les rayons lumineux sur la maquette en tenant compte de la latitude, de la date et de l'heure, on a recours au gnomon du CSTB construit pour la latitude considérée. Le diagramme est positionné de manière à ce que l'axe Nord Sud corresponde à la direction géographique Nord Sud de la maquette, en faisant correspondre la position Nord du gnomon avec le Nord de la maquette. La tige ayant permis la construction du gnomon de hauteur égale au petit cercle du gnomon est matérialisée par une fine tige plantée verticalement dans le gnomon, au centre du cercle.

Finalement, on incline et oriente le plan de la maquette pour l'exposer au rayons de la source lumineuse de manière à ce que l'ombre de la tige corresponde à la date et à l'heure considérées. Les ombres visibles sur la maquette sont alors celles de l'instant choisi.

 

Les outils informatiques

La plupart des problèmes solaires reposent sur la résolution de problèmes géométriques. Il est donc possible, et de plus en plus courant, d'automatiser leur résolution et de construire des outils numériques prenant en charge tel ou tel problème spécifique. L'utilisation de ces outils performants demeurent tributaires de leur accessibilité, de leur facilité d'utilisation et de l'adéquation entre l'importance des données à fournir en entrée et les résultats produits. Elle est également soumise à la pertinence de l'outil pour prendre en charge telle ou telle question solaire d'un projet architectural ou urbain.

Plusieurs outils sont développés dans ce sens; signalons les logiciels de simulation solaire SOLENE développé au Cerma et TOWNSCAPE mis au point au Lema qui permettent de gérer, à l'échelle d'un bâtiment ou d'un ensemble urbain, les problèmes d'ensoleillement et de masque solaire.

 Durée d'ensoleillement d'un ilôt urbain
(analyse urbaine de M.Dussaux avec Solene)

 Exemple de visualisation de Townscape (Expo de Séville)