La sphère céleste

Autrefois on pensait la sphère céleste comme une sphère solide où les étoiles étaient accrochées, et qui tournait autour de la terre qu’elle contenait un peu comme des poupées russes. On sait maintenant que cette sphère n’existe pas, et que le mouvement des corps célestes dans le ciel d’Est en Ouest est dû à la rotation de la terre sur elle-même. On va quand même garder le concept de sphère pour se situer dans le ciel.

1)Les lignes célestes

Elles correspondent aux lignes placées sur le globe terrestre, ce n’est que leur projection. L’équateur céleste est la projection dans le ciel de l’équateur terrestre, pour les pôles célestes c’est le même principe. L’écliptique de la sphère céleste est le trajet apparent du soleil dans sa course annuelle.

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Comme on a pu le voir dans le petit paragraphe « se positionner et s’orienter sans gps ni calculatrice », la course du soleil en un an oscille entre le tropique du cancer et du capricorne environ(23°26’N le 21 juin, 23°26’S le 22 décembre). Pour un observateur à Paris cela se traduit par un soleil plus haut sur l’horyzon en été qu’en hiver, l’écliptique est mobile le long de l’année et est la cause principale des saisons, des journées plus ou moins longues.

2)Repères utilisés

La déclinaison d’un astre(étoile, soleil…) correspond à sa latitude sur la sphère terrestre. L’ascension droite  correspond à sa longitude. Ces coordonnées sont prises à partir du pied de l’astre, point d’intersection entre la droite qui passe au centre de la terre et de l’astre, et la tangente à la sphère.

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La déclinaison va de 90° Sud à 90° Nord en passant par l’équateur(O°). Les valeurs Nord sont précédées par un + et les valeurs Sud -. L’ascension droite tourne le long de l’équateur céleste dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, on la compte en heures, minutes, secondes.

3)Pour la navigation

Pour la navigation, le terme ascension droite change, on parle plutôt d’angle horaire. Cet angle est celui entre le méridien d’origine(Greenwich)et le cercle horaire de l’astre.

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On trouve les coordonnées célestes du soleil, de la lune, de pleins d’étoiles et des planètes sur les éphémérides nautiques. Pour tout les jours et les heures de l’année on peut savoir la position d’un astre.

4)Les éphémérides

.Le soleil

ça se présente comme ça:

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Les éphémérides sont basées sur l’heure au méridien de Greenwich(U.T). La petite lettre d est la variation de la déclinaison par heure, AHv0 est l’angle horaire du soleil à 0 heures U.T, V est la vitesse angulaire de la rotation de la terre par rapport au soleil(environ 15°/heure en moyenne), T pass est l’heure de passage(U.T) du soleil au méridien de Greenwich. La déclinaison donnée est celle du soleil à 0 heures U.T(on l’appellera D0).

D0 est positif du printemps jusqu’à l’automne(car au-dessus de l’équateur céleste)et négatif de l’automne au printemps(car en-dessous de l’équateur céleste). d est positif du printemps à l’été et de l’automne à l’hiver(car dans ces deux cas de figure D0 augmente), et négatif quand D0 diminue(de l’été à l’automne et de l’hiver au printemps). L’angle AHvp correspond à l’angle horaire du soleil à l’instant de l’observation, il se calcule donc.

Sachant tout ça, pour connaître la position du soleil à l’instant d’observation(t)il suffit d’appliquer ces formules:

Déclinaison=D0+d*t

AHvp=AHv0+V*t

Remarque: en observant cette page d’éphémérides on voit que la déclinaison est quasi-nulle le 23 septembre, c’est l’équinoxe d’automne. à cet instant le pied de l’astre du soleil est sur l’équateur céleste.

La règle des quatre 21: aux équinoxes(20 mars, 23 septembre environ), D0=0 environ. Aux solstices(21 juin et 22 décembre grosso modo), D0=+23°26′ et -23°26′ respectivement.

.Les étoiles

C’est presque la même chose, mais pour l’angle horaire l’origine va changer. On utilise cette fois l’angle horaire du point vernal, sa vitesse de déplacement est constante et fait 15°2′,5. Le point vernal est le point d’intersection entre l’écliptique et l’équateur céleste, celui où le soleil passe de l’hémisphère Sud au Nord(nœud ascendant). L’angle horaire de l’étoile par rapport au méridien de Greenwich se trouve de cette façon:

angle horaire=AHGy+AV

AHGy est l’angle horaire du point vernal compté à partir du méridien de Greenwich.

AV est l’ascension verse de l’étoile, comptée à partir du point vernal vers l’Ouest.

5)Ce qu’on trouve sur la sphère céleste

Comme on l’a vu dans « se positionner et se repérer… » , selon la latitude où l’on se trouve la sphère céleste va bouger différemment. Dans l’hémisphère Nord les étoiles vont tourner dans le sens anti-horaire autour de Polaris, dans l’hémisphère Sud dans le sens horaire autour du pôle Sud céleste identifiable grâce à la croix du Sud. Au pôles les étoiles suivent des trajets parallèles à l’horyzon et sont circumpolaires(ne se lèvent pas, ne se couchent pas). A l’équateur les deux pôles célestes se trouvent à l’horyzon et  toutes les étoiles se lèvent et se couchent. Aux latitudes intermédiaires certaines étoiles sont circumpolaires, d’autres non.

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Pour une étoile de Déclinaison D et une latitude de l’observateur L:

(90°-L)<D, étoile visible toute la nuit

D<-(90°-L), étoile non visible

-(90°-L)<D<(90°-L), étoile visible sur une certaine durée(non circumpolaire)

La nuit, l’écliptique se repère grâce aux douze constellations du zodiaque(on peut ajouter Ophiucus donc treize en fait)et aussi avec les planètes du système solaire(car elle sont aussi comprises dans le plan de l’écliptique). Les constellations du zodiaque sont le Bélier, le Taureau, les Gémeaux, le Cancer, le Lion, la Balance, la Vierge, le Verseau, le Capricorne, le Sagittaire, le Scorpion, les Poissons. Les planètes visibles sont Vénus, Mars et Jupiter.

L’équateur céleste peut être identifiable grâce à la constellation d’Orion, l’étoile Mintaka(située entre la géante rouge Bételgeuse et la géante bleue Rigel)qui en fait partie est située quasiment sur l’équateur céleste.

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P.A.M.S veut dire pléiades, aldébaran, les 3 mages et Sirius car elles sont quasiment alignées.

Les étoiles scintillent, les planètes ne scintillent pas. L’étoile la plus brillante est Sirius dans la constellation du grand chien. La planète la plus brillante est Vénus.

Les planètes: Vénus et Jupiter sont les objets les plus lumineux après le Soleil et la Lune, ils se déplacent par rapport au reste du fond étoilé. Les planètes bougent à travers les constellations du zodiaque. Vénus est visible jusqu’à trois heures avant ou après le coucher du Soleil(car cette planète est proche de lui, Mercure n’est pas visible car trop près du Soleil). Vénus n’est jamais plus haute que 46° par rapport à l’horyzon.

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