A. Intensité
Nous avons vu que l’éclairement est proportionnel au carré de la dis¬tance qui sépare la source du point de mesure. Dans le cas de la lumière solaire, on peut considérer que cette distance est égale en tout point. L’intensité lumineuse de la lumière solaire sur la terre varie cependant en fonction de l’épaisseur de la couche d’atmosphère qu’elle doit traverser pour nous parvenir et de la diffusion qu’elle rencontre. L’intensité lumineuse en un point à la surface de la terre varie donc avec l’angle d’incidence des rayons du soleil par rapport à la verticale en ce point. Elle varie aussi avec les conditions météorologiques : ciel dégagé, soleil voilé, ciel couvert, pluie.
- Eclairement sur la terre
- Variation de l’éclairement sur la terre
B. Température de couleur.
Variation de la température de couleur selon les heures du jour et les saisons.
- Variation de la température de couleur sur terre
C. Direction
Direction selon les heures du jour et les saisons.
Angle de l’axe de rotation sur l’orbite de révolution. L’équateur, les tropiques. Les équinoxes, les solstices.
- Variation annuelle de la déclinaison
Hauteur maximal du soleil selon les saisons. Calcul de la méridienne d’après les éphémérides.
- La déclinaison
Pour l’hémisphère Nord, nous aurons :
- H : hauteur du soleil à la méridienne (angle en degrés).
- L : latitude du point étudié.
- D : Déclinaison au moment étudié (positif si Nord, négatif si Sud).
Pour l’hémisphère Sud, nous aurons :
- H : hauteur du soleil à la méridienne (angle en degrés).
- L : latitude du point étudié (toujours positif).
- D : Déclinaison au moment étudié. (positif si Nord, négatif si Sud)
La hauteur du soleil à midi pour un point quelconque situé à une latitude non tropicale donnée oscillera donc entre les valeurs suivantes :
Soit par exemple pour Paris (48°52’ Nord) des valeurs extrêmes qui seront Hmin=17°42’ au solstice d’hiver et Hmax=64°34’ au solstice d’été. Pour les régions intertropicales, les valeurs extrêmes seront :
Calcul de la hauteur et de l’azimut d’après les éphémérides pour un point donné à une heure donnée :
- H : hauteur du soleil au dessus de l’horizon (angle en degrés)
- Z : azimut du soleil (angle par rapport au Nord).
- L : latitude du point étudié
- D : déclinaison au moment étudié
- AH : angle horaire
D. Contraste
Le contraste en lumière naturelle sera principalement lié à la hauteur du soleil (latitude, déclinaison, heure) et aux conditions météorologiques.
- Combinaison des effets de l’éclairage solaire
Le rapport de l’éclairement pourra varier de 1/1 lorsque le temps est couvert et que le soleil demeurera invisible jusqu’à 1/10 lorsque le ciel sera dégagé. On parlera aussi de contraste de couleurs lié à ce contraste d’éclairement : lorsque le ciel est couvert, l’éclairage étal aura une température constante quelque soit la direction (pas d’ombre), lorsque le ciel sera dégagé, la lumière provenant du soleil sera plus chaude que la lumière diffusée par la voûte du ciel (soleil à 5000°K et ciel à 10000°K : source principale dorée et ombres bleutées).