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Les cadrans solaires utilisent normalement le déplacement d'une ombre. Celui des Halles utilise un rayon lumineux crée par une fente derrière laquelle sont disposées des fibres optiques. En se déplaçant avec le mouvement du soleil, le rayon illumine à tour de rôle les fibres qui transmettent la lumière à un cadran de lecture. On peut ainsi lire l'heure à l'extérieur, en installant le capteur à l'intérieur de la structure.
Ce capteur se trouve derrière les trois fentes pratiquées dans le bronze. Trois groupes de fibres sont disposés en arc de cercle, dont chaque fente occupe le centre. La lumière pénètre la matin dans la fente Est, puis le midi par la fente Sud, pour finir par la fente Ouest le soir. Le soleil de déplace de 15° en une heure, sur le plan équatorial. L'écart angulaire entre chaque fibre, de 3.75°, permet d'afficher chaque quart d'heure. La transmission de la lumière est assurée par les fibres qui descendent du capteur, pénètrent sous la dalle de béton, et ressortent au niveau de la vague. L'horloge a nécessité 63 km de fibre de 1mm d'épaisseur.
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