Principes fondamentaux de la mécanique céleste
Comprenez les mouvements des corps célestes et les principes physiques qui les sous-tendent.
Pourquoi les étoiles se lèvent-elles plus tôt chaque jour ?
En observant une étoile particulière plusieurs nuits de suite, on peut constater une autre particularité : les étoiles apparaissent chaque jour un peu plus tôt à la même position dans le ciel. La raison de ce phénomène réside dans le mouvement de la Terre.
Le jour sidéral
Par rapport aux étoiles, la Terre met 23 heures, 56 minutes et 26 secondes pour effectuer une rotation complète autour de son propre axe. Cette durée est appelée jour sidéral ou jour stellaire .
Notre journée ordinaire dure en revanche 24 heures. Il en résulte une différence d’un peu moins de quatre minutes. C’est pourquoi les étoiles et les constellations atteignent chaque jour la même position dans le ciel environ quatre minutes plus tôt.
À observer soi-même : les étoiles se lèvent chaque jour plus tôt
Ce phénomène peut par exemple être observé avec l’étoile brillante Sirius. Repère l’heure à laquelle Sirius se trouve au-dessus d’un point précis de l’horizon. Si tu l’observes à nouveau les soirs suivants, elle atteint cette position un peu plus tôt chaque jour. Après dix jours, la différence est déjà d’environ 35 minutes.
Ce décalage quotidien contribue au fait qu’au cours de l’année, à une heure donnée, nous voyons différentes constellations dans le ciel. C’est ainsi que se forment les aspects du ciel étoilé caractéristiques du printemps, de l’été, de l’automne et de l’hiver.
Étoiles circumpolaires – quelles étoiles ne se couchent jamais ?
Toutes les étoiles ne disparaissent pas sous l’horizon au cours d’une nuit. Certaines sont visibles toute l’année depuis notre lieu d’observation. Ces étoiles sont appelées étoiles circumpolaires. Elles ne se lèvent ni ne se couchent, mais semblent se déplacer sur des trajectoires circulaires autour du pôle céleste.
Les étoiles qui sont circumpolaires dépendent de la latitude du lieu d’observation. Plus nous nous trouvons au nord, plus le pôle céleste nord est haut au-dessus de l’horizon et plus la zone contenant des étoiles qui ne se couchent jamais est grande. Plus nous nous déplaçons vers le sud, plus cette zone devient petite.
Les étoiles et constellations circumpolaires ne se trouvent pas non plus toujours au même endroit. En raison de la rotation de la Terre, elles changent de position au cours de la nuit et peuvent, selon le moment, se trouver plus haut ou plus bas au-dessus de l’horizon. Elles ne disparaissent toutefois jamais complètement sous l’horizon.
Quelles constellations sont circumpolaires sous nos latitudes ?
Sous nos latitudes, la Grande Ourse, la Petite Ourse, Cassiopée, Céphée, la Girafe, le Lynx et le Lézard font notamment partie des constellations circumpolaires. Elles peuvent en principe être observées à tout moment de l’année.
Trouver l’étoile Polaire
L’étoile Polaire (Polaris) est un repère important dans le ciel nocturne. Elle se trouve très près du pôle céleste nord et semble donc, contrairement aux autres étoiles, ne presque pas changer de position dans le ciel. Les autres étoiles semblent tourner autour de ce point au cours de la nuit.
✓ Comment trouver l’étoile Polaire
La Grande Casserole, qui fait partie de la constellation de la Grande Ourse, constitue un repère simple. Commence par repérer les deux étoiles situées à l’arrière de la casserole. Si tu prolonges vers le haut la ligne imaginaire reliant ces deux étoiles, elle indique la direction de l’étoile Polaire.
Si tu imagines une ligne verticale descendant de l’étoile Polaire jusqu’à l’horizon, tu atteins le point nord. L’étoile Polaire t’indique ainsi de manière fiable la direction du nord.
Selon la saison et l’heure de la journée, la Grande Casserole change de position dans le ciel. Cependant, quelle que soit sa position, les deux étoiles situées à l’arrière de la casserole continuent d’indiquer le chemin vers l’étoile Polaire.
Pourquoi le ciel étoilé change-t-il au fil de l’année ?
Le ciel étoilé change d’aspect au cours de l’année. Alors que les constellations circumpolaires restent visibles toute l’année, de nombreuses autres constellations ne peuvent être bien observées qu’à certaines saisons.
La Terre tourne autour du Soleil
La Terre ne tourne pas seulement autour de son propre axe, elle se déplace également sur son orbite autour du Soleil. Elle met environ un an pour effectuer une révolution complète. Au cours de ce mouvement, notre direction d’observation dans l’espace change constamment.
Du côté nocturne de la Terre, nous regardons toujours dans la direction opposée au Soleil. Comme la Terre se trouve à différentes positions sur son orbite au cours de l’année, nous observons la nuit différentes régions du ciel étoilé selon les saisons.
Pourquoi ne voyons-nous qu’une partie du ciel ?
Depuis notre position sur Terre, nous ne pouvons jamais voir l’ensemble du ciel étoilé en même temps. Cela s’explique par la forme sphérique de la Terre : une partie du ciel se trouve pour nous au-dessus de l’horizon et est visible, tandis que l’autre partie est cachée par la Terre.
L’horizon constitue ainsi la limite apparente entre le ciel et la Terre. Les étoiles et autres objets célestes peuvent apparaître au-dessus de l’horizon à l’est, traverser le ciel, puis disparaître à nouveau sous l’horizon à l’ouest.
Le lieu d’observation est déterminant
La partie du ciel étoilé qui est visible dépend également de l’endroit où nous nous trouvons sur Terre. La latitude du lieu d’observation détermine la hauteur du pôle céleste au-dessus de l’horizon ainsi que les étoiles et constellations qui peuvent être visibles.
C’est pourquoi, par exemple, le ciel étoilé est différent dans l’hémisphère nord et dans l’hémisphère sud. Certaines constellations peuvent être observées toute l’année sous nos latitudes, tandis que d’autres ne s’élèvent jamais au-dessus de notre horizon.
Utiliser correctement la carte du ciel tournante
Une carte du ciel tournante t’aide à déterminer quelles étoiles et constellations sont visibles dans le ciel à un moment donné. Il suffit pour cela de régler la date et l’heure, puis d’orienter la carte en fonction de la direction dans laquelle tu regardes.
Régler la date
Repère sur la carte du ciel la date actuelle sur l’échelle correspondante.
Régler l’heure
Règle l’heure d’observation souhaitée. La date et l’heure doivent être placées l’une en face de l’autre sur les échelles prévues à cet effet.
Déterminer la direction
Détermine dans quelle direction tu regardes : nord, est, sud ou ouest.
Orienter la carte du ciel
Tourne l’ensemble de la carte du ciel de manière à ce que la direction correspondante indiquée sur la carte coïncide avec ta direction d’observation réelle.
Repérer les constellations dans le ciel
Compare la représentation sur la carte du ciel avec le ciel nocturne. Commence de préférence par une constellation facilement reconnaissable et utilise-la pour t’orienter davantage.
✓ Tenir compte de l’heure d’été
De nombreuses cartes du ciel tournantes destinées à l’Europe centrale sont conçues pour l’heure normale d’Europe centrale (HNEC). Pendant l’heure d’été, tu dois donc soustraire une heure à l’heure locale actuelle avant de régler l’heure sur la carte du ciel.
Exemple : s’il est 22 h 00 pendant l’heure d’été, règle 21 h 00 sur une carte du ciel conçue pour l’HNEC.
Trouver le Soleil, la Lune et les planètes sur la carte du ciel
Une carte du ciel tournante ne montre pas seulement les étoiles et les constellations. Elle permet également de déterminer dans quelle région du ciel se trouvent le Soleil, la Lune et les planètes. L’écliptique constitue à cet égard un repère important.
Où se trouve le Soleil ?
L’écliptique décrit la trajectoire apparente du Soleil dans le ciel au cours d’une année. Sur de nombreuses cartes du ciel tournantes, elle est représentée sous forme de ligne.
Pour déterminer la position du Soleil, commence par régler la date actuelle sur la carte du ciel. Le Soleil se trouve alors à l’endroit où la date, ou le repère correspondant, croise l’écliptique.
Que signifient l’ascension droite et la déclinaison ?
Pour indiquer la position exacte d’un objet céleste, on utilise notamment en astronomie les coordonnées ascension droite et déclinaison .
L’ascension droite indique la position d’un objet céleste le long de l’équateur céleste et s’exprime généralement en heures, minutes et secondes.
La déclinaison décrit la distance angulaire d’un objet céleste au nord ou au sud de l’équateur céleste et s’exprime en degrés.
Ces deux coordonnées permettent de déterminer avec précision la position d’un objet céleste dans le ciel étoilé.
