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L’héliostat de Silbermann

dimanche 26 août 2012


Un héliostat est un dispositif permettant d’orienter la lumière du Soleil dans une direction fixe. Toutefois, la qualité de son miroir ne permet pas d’obtenir l’image de l’astre. Cet instrument a longtemps servi en laboratoire de source de lumière, pour éclairer les microscopes, pour des travaux d’optique, pour réaliser des agrandissements photographiques ou en astronomie pour la spectroscopie solaire. Très répandu à la fin du 18ème et au 19ème siècle, la généralisation de l’électricité a signé son déclin. Il est actuellement utilisé en spectroscopie solaire ou dans les centrales solaires thermiques.

Jean-Thiébaut Silbermann (1806 - 1865) fait ses études de physique, chimie et histoire naturelle à la faculté des sciences de Strasbourg. Arrivé à Paris, il est remarqué par son professeur M. Pouillet et devient préparateur de cours de physique au Conservatoire des Arts et Métiers et à la Faculté des Sciences à Paris. Il décrit son Héliostat à l’Académie des Sciences devant Biot et Arago en 1843. La grande facilité d’utilisation de cet instrument et sa bonne stabilité lui valent un franc succès. Il sera construit par la Société Soleil devenue par la suite Société Duboscq puis Pellin. Le catalogue propose deux modèles de cet héliostat, un petit et un grand. Une soixantaine d’exemplaires sont ainsi construits entre 1843 et le début du XX ème siècle.

L’Héliostat de Silbermann de l’Observatoire de Lille

Le catalogue de la Maison Ph. Pellin de 1900 fait mention d’un Héliostat de Silbermann, très grand modèle, construit par M. Pellin pour la Faculté des Sciences de Lille. Cet exemplaire est de taille imposante puisque son miroir se trouve à environ 73 cm du sol. On peut estimer sa date de construction entre 1885 et 1893 à l’occasion de l’installation de la Faculté des Sciences rue Gautier de Châtillon à Lille par M. Benoit Damien, titulaire de la chaire de physique générale. Cet héliostat très grand modèle est probablement une pièce unique. Il a d’ailleurs été présenté à l’exposition universelle de Chicago en 1893.
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Description et fonctionnement de l’instrument

L’héliostat de Silbermann est constitué d’une horloge mécanique à ressort entraînant un axe de rotation à la vitesse de un tour par jour. Le support très massif possède des réglages en latitude et en hauteur permettant la mise en station de l’instrument parallèlement à l’axe de rotation de la Terre.

Le miroir, reflétant les rayons du Soleil, est supporté par deux fourchettes avec un dispositif de losange articulé. Par construction le miroir est perpendiculaire à la bissectrice de l’angle formé par les deux fourchettes. Ces deux fourchettes sont orientables par l’intermédiaire de grands quarts de cercle.

L’un de ces quarts de cercle est appelé cercle de déclinaison. Il coulisse dans son boîtier et permet ainsi de régler la déclinaison du Soleil. Solidaire de l’axe de rotation de l’horloge, il permet d’orienter sa fourchette vers le Soleil à l’aide de deux pinnules d’alidade.

L’autre quart de cercle, appelé cercle de réflexion soutient la fourchette qui sera, une fois pour toutes, orientée vers l’instrument à éclairer.



Une fois mise en route, l’horloge entraîne le cercle de déclinaison et sa fourchette à la vitesse de 1 tour par 24h. L’autre fourchette restant fixe, le miroir tourne à la vitesse de 1 tour par 48h, compensant ainsi le mouvement apparent du Soleil.