Bonjour,
On peut concentrer les rayons du soleil par deux familles de systèmes optiques: les réflecteurs ou les réfracteurs.
Réflecteurs:
Il s'agit de surfaces réfléchissant les rayons lumineux, autrement dit des miroirs. Une forme appropriée comme une parabole renvoie les rayons parallèles qu'elle reçoit vers son foyer. Si les rayons sont strictement parallèles et si la parabole est parfaitement taillée la focalisation se fait sur un point "théorique", extrêmement fin. S'agissant du soleil qui présente un diamètre apparent d'environ 0,5 ° les rayons ne sont pas tout à fait parallèles et au point focal du miroir on n'obtient pas un point théorique mais une petite tache. La diamètre apparent du soleil est l'angle sous lequel on le voit.
Réfracteurs:
Se sont des objets (prismes, lentilles, lames) dont l'indice optique est différent de l'indice de l'air (pris = à 1). Quand les rayons lumineux passent de l'air dans ce milieu ils subissent une réfraction, c'est à dire un changement de direction. En utilisant das lentilles convexes d'indice >1 on fait converger les rayons parallèles vers le foyer de la lentille, point théorique mais pas meilleur que pour une miroir parabolique et même plutôt moins bon car les lentilles sont affectées par le problème des aberrations (chromatique et de sphéricité). S'agissant du soleil on aura là aussi une tache et pas un point théorique au point focal à cause de son diamètre apparent.
La lentille peut être en verre, ou en eau enfermée entre deux parois sphériques et transparentes, ou en huile, ou en plastique,...
Dans le choix du milieu optique il faut prendre en considération sa transparence et aussi son indice.... et aussi sa stabilité dans le temps. Par exemple, si on utilise de l'eau comme réfracteur il faut la traiter pour éviter la prolifération d'algues en son sein (cela donnerait un rayon vert
). Attention, les huiles peuvent polymériser. S'orienter vers les silicones?
Moteur de tourne broche: j'ai proposé ce type de moteur plutôt que celui d'un garde temps car il a un ressort beaucoup plus gros et qui accumule bien plus d'énergie (même très dangereuse si on permet au ressort de se libérer d'un coup). Il faut bien sûr adapter le train de rouages et le système d'échappement pour avoir la vitesse de rotation de 1 tour en 24 h sur l'axe qui oriente le réflecteur ou le réfracteur.
On peut aussi utiliser un poids comme moteur, comme dans les horloges et certains tourne broche de cheminée. C'est plus économique qu'un ressort et plus facile à entretenir.