REPÉRAGE DANS L’ESPACE

1. REPÉRAGE DANS L’ESPACE Comité de Liaison Enseignant Astronomes

2. PN V  Ouest L PS Est Gr COORDONNÉES GÉOGRAPHIQUES Soit la Terre avec son axe de rotation, ses pôles et son centre. Quelles sont les coordonnées de la ville V ? On définit un plan de référence, le plan équatorial. On mesure l’angle  que fait la direction de V avec ce plan. Cet angle est mesuré dans le plan méridien passant par la ville V. l’angle  est la latitude de la ville. Il se mesure de : 0° à +90° vers le Nord 0° à - 90° vers le Sud Pour l’autre coordonnée, il faut définir un méridien de référence : méridien de Greenwich. On mesure l’angle L entre les deux plans méridiens. l’angle L est la longitude de la ville. Il se mesure de : 0° à +180° vers l’Ouest 0° à - 180° vers l’Est Comité de Liaison Enseignant Astronomes

3. Pôle céleste Pôle céleste PN  V  PS Comment mesurer la latitude d’un lieu ? Soit la Terre et la ville V. Le schéma est fait dans le plan méridien de la ville. La latitude de la ville est donnée par l’angle . Le pôle Nord céleste est dans le prolongement de l’axe de rotation de la Terre. Si depuis la ville on vise la direction du pôle Nord céleste, .... On constate que l’angle , est celui que fait la direction du pôle Nord céleste avec le plan horizontal. (angles aigus à côtés perpendiculaires) Donc pour déterminer la latitude  d’un lieu, il suffit de mesurer la hauteur du pôle Nord céleste. Comité de Liaison Enseignant Astronomes

4. COORDONNÉES HORIZONTALES Pôle Nord céleste Z E N S h a Sens rétrograde Na O Soit un observateur O, ... … et la voûte céleste au-dessus de lui. Compte tenu de la position verticale de l’observateur, le plan de référence, le plus simple, est le plan horizontal. Il est alors possible de définir, le zénith (Z), ... le Nadir (Na), .... la direction du pôle Nord céleste, .... E’ … la direction du Nord dans le plan horizontal, .... … et celle du Sud. En se déplaçant sur la voûte céleste, une étoile passe par la position E. Quelles sont ses coordonnées horizontales ? Dans le plan de référence, on choisit une direction : celle du Sud. La projection curviligne de E sur le plan de référence détermine E’. Il est possible de déterminer l’angle a entre la direction du Sud et celle de E’. Il est possible de déterminer l’angle h entre la direction de l’étoile et le plan de référence. Cet angle h mesure la hauteur de l’étoile. Il se mesure de -90° à +90° du nadir vers le zénith. Cet angle a mesure l’azimut de l’étoile. Il se mesure de 0° à 360° dans le sens rétrograde. Comité de Liaison Enseignant Astronomes

5. Coordonnées horizontales (suite) Le choix du sens RÉTROGRADE est normal puisqu'au cours de la nuit, dans son mouvement apparent, l’étoile se déplace d’Est en Ouest. Donc son azimut augmente. Le sens DIRECT correspond au sens de rotation de la Terre autour de son axe. • Avantages : • - notions simples liées à la position de l'observateur en un lieu donné (verticale, horizontale, Nord, Sud). - plan et droite de référence facilement repérables. • - les montures azimutales pour lunettes ou télescopes sont simples : deux axes de rotation, horizontal pour la hauteur, vertical pour l'azimut. • Inconvénients : • - au cours de 1a nuit, hauteur (h) et azimut (a) varient. Ce ne sont pas des coordonnées intrinsèques. - on ne peut pas faire de tables donnant h et a de chaque étoile. • - pour suivre un astre avec une monture azimutale, il faut disposer d'un moteur sur chaque axe. C'est le cas du télescope, entre autres, de 6m de Zelentchuk. Il nousfaut donc trouver des coordonnées intrinsèques. Comité de Liaison Enseignant Astronomes

6. O La voûte céleste centrée sur l’observateur, tourne autour de l’axe des pôles. Les étoiles décrivent de petits cercles et disparaissent sous l’horizon. Les étoiles ont un mouvement d’ensemble. Pour avoir des coordonnées intrinsèques, il faut les définir à partir de ce mouvement d’ensemble et abandonner les coordonnées liées au lieu d’observation. Puisque les étoiles tournent autour de l’axe des pôles, on va choisir comme plan de référence le plan perpendiculaire à l’axe de rotation et passant par le centre de la Terre. Ce plan est le plan équatorial céleste, confondu avec le plan équatorial terrestre. Comité de Liaison Enseignant Astronomes

7. E Sens rétrograde  COORDONNÉES HORAIRES PN Soit la sphère céleste avec l'axe des pôles, ... l'horizon local, ... le Nord et le Sud, ... H E' N (le schéma est fait dans le plan méridien du lieu) S Un étoile se déplace sur le petit cercle orangé. Quelles sont ses coordonnées horaires quand elle se trouve en E ? On définit comme plan de référence le plan équatorial. PS La projection curviligne de E dans le plan de référence détermine E’. Dans le plan de référence, on choisit une direction : celle du Sud. Il est possible de déterminer l’angle  entre la direction de l’étoile et le plan de référence. Il est possible de déterminer l’angle H entre la direction du Sud et celle de E’. Cet angle  mesure la déclinaison de l’étoile. Il se mesure de -90° à +90° de PS à PN. Cet angle H mesure l’angle horaire de l’étoile. Il se mesure de 0 h à 24 h dans le sens rétrograde. Comité de Liaison Enseignant Astronomes

8. Coordonnées horaires (suite) Avantages : - la déclinaison de l'étoile ne varie pas au cours du mouvement diurne, le mouvement apparent des étoiles se faisant dans des plans parallèles à l'équateur. - suppression d'un moteur. Inconvénients : - le repérage d'un astre nécessite la connaissance de PSPN, donc de la direction du pôle Nord céleste (la Polaire ne se trouve pas au pôle céleste, elle en est séparée d'environ 1° ;. (d = +89°17 ')*. - l'angle horaire H varie au cours du mouvement diurne. La droite de référence choisie dépend en effet du lieu, puisque c'est la direction du Sud qui a été choisie. Il faudrait avoir une droite de référence, non pas liée au lieu, mais liée au mouvement apparent des étoiles. * On appelle distance polaire d'un astre l'angle 90 - d. Comité de Liaison Enseignant Astronomes

9. E sens direct COORDONNÉES ÉQUATORIALES. PN Dans les coordonnées horaires, le choix du plan équatorial comme plan de référence est satisfaisant puisque la coordonnée associée (la déclinaison) ne varie pas. On définit la déclinaison  comme précédemment.  se mesure de -90° à +90° de PS à PN.  E'  Il faut maintenant choisir une droite de référence liée au mouvement apparent des étoiles.  Dans son mouvement apparent autour de la Terre, le Soleil se déplace sur l'écliptique qui est incliné de 23°27' sur l'équateur. PS PN L'intersection de l'équateur et de l'écliptique se fait en deux points dont l'un est le point vernal ou point . Celui-ci correspond à la position du Soleil le jour de l'équinoxe de printemps, ce jour-là, la déclinaison du Soleil s'annule en croissant. C'est la direction de ce point qui sera prise comme référence pour déterminer la seconde coordonnée.  Il est possible de déterminer l’angle  entre la direction du point  et celle de E’. Dans son mouvement apparent au cours de la journée, le Soleil se déplace dans le sens rétrograde (1 tour en 24h). Cet angle  mesure l'ascension droite de l’étoile. Il se mesure de 0 h à 24 h dans le sens direct. Au cours de l'année, il se déplace dans le sens direct d'un peu moins de 1° par jour (360° en 365j). Comité de Liaison Enseignant Astronomes

10. Coordonnées équatoriales (suite) • Avantages : • - ces coordonnées sont intrinsèques. - possibilité de faire des tables donnant d et a des étoiles. • Inconvénients : • - nécessité de connaître la direction du pôle Nord céleste. - nécessité de connaître la direction du point gqui semble se déplacer (mouvement diurne). - sur de longues périodes la position du point gvarie ( phénomène de précession). Montures équatoriales : Elles possèdent un axe de rotation parallèle à PP'. Un moteurpermet une rotation autour de celui-ci afin de suivre le mouvement des astres. Un second axe perpendiculaire au précédent permet de régler la déclinaison. La mise en station est délicate. Comité de Liaison Enseignant Astronomes

11. PN E sens direct l PS COORDONNÉES ÉCLIPTIQUES. Q Elles sont calquées sur les coordonnées équatoriales, mais dans ce cas, on prend pour plan de référence le plan de l'écliptique. b E' Soit la sphère céleste avec ses pôles et l'équateur. Le plan de l'écliptique est choisi comme plan de référence.  On définit les pôles nord (Q) et sud (Q'). Q' Au cours de son mouvement apparent, une étoile décrit le petit cercle jaune (parallèle à l'équateur). Quelles sont ses coordonnées écliptiques lorsqu'elle passe en (E). Soit E' la projection curviligne de l'étoile sur le plan écliptique. Dans le plan de référence, la direction du point g est prise comme référence. L'angle b entre la direction de l'étoile et le plan écliptique mesure la latitude écliptique de l’étoile. L'angle l entre la direction du point g et celle de E' mesure la longitude écliptique de l’étoile. Il se mesure de -90° à +90° de Q' à Q. Il se mesure de 0 à 360° dans le sens direct. Comité de Liaison Enseignant Astronomes