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(1a)  La Sphère Céleste    

   Le jour, le soleil règne dans le ciel, mais la nuit fait place aux étoiles, surtout si la lune ne brille pas. Brillantes ou ternes, distribuées au hasard dans le ciel, avec des figures linéaires qui attirent l'attention, leur nombre semble énorme. Il semblait aux observateurs antiques que la terre était au centre "d'une sphère céleste géante cloutée d'étoiles", ce qui pendant des milliers d'années a renforcé l'idée que nous étions au centre de l'univers.

[IMAGE: Old Sky globe]

    Si vous observez les étoiles pendant toute la nuit , vous verrez que la plupart d'entre elles se lèvent aussi à l'Est et se couchent à  l'ouest, comme le soleil et la lune. En effet, l' ensemble de la sphère céleste semble tourner lentement -- un tour en 24 heures -- et comme une moitié est toujours cachée sous l'horizon, cette rotation fait constamment apparaître de nouvelles étoiles sur l'horizon Est, alors que d'autres disparaissent à l'Ouest. Dans le schéma de gauche, la "ceinture" horizontale autour du globe peut être considérée comme horizon, alors que la sphère elle-même tourne autour de l'axe.

    Naturellement nous savons que ce n'est pas l'univers qui tourne autour de nous d'Est en Ouest, mais que c' est notre terre qui tourne, (D'Ouest en Est -- voir la note à la fin). Mais il est encore commode de parler "de la rotation de la sphère céleste." Cela fait tourner le ciel de la manière dont on l'observe.

La plupart des étoiles gardent les mêmes positions relatives, nuit après nuit. L'oeil les regroupe naturellement en figures ou constellations ("stella" en latin : étoile), auxquels chaque civilisation a donné ses propres noms. Les noms que nous employons viennent des Grecs antiques et des Romains. Par exemple : Orion, le chasseur, accompagné de ses deux chiens fidèles tout proches. D'autres noms évoquent des animaux, dont les noms latins sont utilisés --Scorpio le scorpion, Léo le lion, Cygnus le cygne, Ursa Major, la grande Ourse (plus connue sous le nom de "grande casserole") et ainsi de suite.

    Le soleil se déplace lentement dans ces figures, en en faisant le tour en un an, toujours sur le même trajet par rapport aux étoiles ("l'écliptique"). Les anciens y avaient distingué 12 constellations, dont la plupart ont des noms d'animaux, et il est donc connu comme " zodiaque ", "cercle des animaux." Le soleil reste environ un mois dans chaque "signe du zodiaque." La lune se déplace près du trajet du soleil, mais fait le tour de la terre en un mois. Quelques astres remarquables suivent aussi ce trajet : les planètes, nous y reviendrons plus tard .Tous les autres objets célestes sont bien fixés et ne se déplacent pas l'un par rapport à l'autre, formant le "firmament."

    Comme dans le globe de la figure, la sphère du ciel tourne autour de deux points , qui marquent son axe -- ce sont les pôles célestes. Les étoiles décrivent des cercles quotidiens autour des pôles, et plus elles en sont proches, plus les cercles sont petits (Elles ne se lèvent ni ne se couchent).

On ne peut jamais voir qu'une moitié de la sphère à la fois, comme si la terre, ou nous nous tenons, était plate et découpait la sphère céleste par moitié : la moitié supérieure est visible, la moitié inférieure ne l'est pas. Pour cette raison, on ne voit qu'un pôle àla fois et pour la plupart d'entre nous, qui vivons au nord de l'équateur, c' est le pôle nord.

(Si vous placez un appareil - photo centré sur le pôle au cours d' une nuit obscure, ouvrez l'obturateur et posez longtemps, l'image de chaque étoile deviendra un fragment de cercle, et tous les cercles seront centrés sur le pôle. (Ici pour voir une telle image.)

    Exactement comme le globe terrestre est coupé en son milieu par un équateur, à mi-chemin entre les pôles, la sphère céleste est divisée par l'équateur céleste, à mi-chemin entre les pôles célestes. Dans le ciel qui tourne, les étoiles de l'équateur suivent le cercle le plus long de tous.

Naturellement, nous savons bien (à l'inverse des prêtres de Babylone) que les étoiles ne sont pas fixées à l'intérieur d'une énorme sphère creuse. En fait, c'est la terre qui tourne autour de son axe, alors que les étoiles sont si éloignées qu'elles semblent absolument fixes. L'effet final, cependant, est le même dans les deux cas. Par conséquent, et comme c' est beaucoup plus commode, nous pouvons utiliser la sphère céleste pour marquer les positions des étoiles dans le ciel.

Polaris, l'étoile polaire .

    Par un heureux hasard, une étoile assez lumineuse est visible près du pôle céleste nord -- l'étoile polaire, (dite aussi étoile du nord). Elle n'est pas exactement au pôle, mais son cercle quotidien étant très petit , on peut considérer qu'il y est, le plus souvent  : Elle est presque - le pivot autour duquel le ciel tourne dans sa totalité..

[IMAGE: Polaris, the pole star]

    Tout ceci se simplifie si on se rappelle que c'est la terre qui tourne, pas le ciel. La terre tourne autour de l'axe des pôles , dans une certaine direction du ciel, qui est également celle de l'étoile polaire (ou plus exactement ,celui du pôle céleste nord). Pendant que la terre tourne, entraînant l'observateur (par exemple, dans le schéma, de B vers A), cette direction toujours fait le même angle avec l'horizon et indique toujours le nord. Par conséquent l'étoile polaire reste toujours au même point -- au nord de l'observateur, et à la même hauteur au-dessus de l'horizon.

    Si, vous vous trouvez perdu dans le désert ou en mer, une nuit sans nuage, l'étoile polaire peut vous indiquer où est le nord, et vous en déduisez facilement l'est, l'ouest et le sud. Toutes les autres étoiles sont incertaines pour déterminer la direction -- elle se déplacent à travers le ciel, et peuvent même se coucher-- mais pas l' étoile polaire. Pour des instructions pour trouver l'étoile polaire la nuit (cliquez ici).

Plus vous êtes prés de l'équateur, plus l'étoile polaire est proche de l'horizon, et à l'équateur (point C) elle est sur l'horizon, probablement non facile à voir. Plus au sud, aux points tels que D, elle n'apparaît plus, mais alors on peut apercevoir le pôle méridional du ciel. Malheureusement, aucune étoile lumineuse comparable à l'étoile polaire n' y est placée. L'existence d'une étoile lumineuse près du pôle céleste nord est juste un accident chanceux, et comme il sera vu, cela n' a pas toujours été ainsi, et ne le sera plus dans quelques milliers d'années .

La monture d'un télescope

     Le schéma ci-dessus indique clairement que lorsque nous observons de nuit l'étoile polaire depuis différentes positions (telles A ou B),il n'y a aucune différence apparente dans sa localisation dans le ciel, tellement elle est éloignée. Si la terre ne tournait pas autour de son axe mais suivait une ligne parallèle à A ou B, le ciel ne semblerait pas différent
[IMAGE: The equatorial mounting of a telescope]
   Telescope monté en équatorial.   Pour suivre une étoile,
  il suffit de le tourner autour de son axe polaire.

   La rotation du ciel apparaît très, très lente àl'oeil (elle est plus apparente pour les levers et couchers du soleil ou de la lune . Cependant un télescope augmente considérablement cette vitesse apparente de rotation, et toute étoile observée par son intermédiaire dérive rapidement au bord du champ visuel et disparaît, à moins que la direction de visée ne soit constamment ajustée. Cela est habituellement automatiquement pratiqué: en tournant le télescope autour d'un axe parallèle à la rotation de la terre , parce que un déplacement parallèle corrige la rotation apparente des étoiles, comme expliqué ci-dessus.

    Pour rendre ce réglage facile, un télescope pour l'astronomie (présenté ci-dessus) est monté très différemment d'un télescope d'arpenteur (un "théodolite," ci-dessous). Un théodolite a en principe deux axes,l' un lui permet de balayer toutes les directions horizontales sur plus de 360 degrés, l'autre le règle en hauteur et lui permet de repérer des référence plus hautes que ce qu'il étudie, comme des sommets de montagne. Un télescope pour l' observation des étoiles (ci-dessus) a également deux axes perpendiculaires, mais le principal ("l'axe équatorial") est incliné et se dirige vers l'étoile polaire. Il est donc parallèle à l'axe de la terre. Tandis que la sphère céleste tourne, un mécanisme d'horloge (ou dans les télescopes bon marché, la main de l'observateur actionnant une manette appropriée) tourne le télescope à vitesse convenable, maintenant les mêmes étoiles dans le champ visuel.

[IMAGE: Theodolite]
  Un vieux télescope
  de surveillance(theodolite).

Les planètes et le zodiaque

    Tous les étoiles ont des positions fixes sur la sphère céleste. Les premiers observateurs du ciel avaient noté déjà que certaines se déplaçaient un peu : les Grecs antiques les avaient appelées des "planètes", des "  astres errants ". Leurs noms d aujourd'hui viennent des Romains, qui les avaient baptisés du nom de leurs dieux principaux -- Mercure, Venus, Mars, Jupiter et Saturne. Mercure et Venus sont toujours près du soleil et ne peuvent qu'être vus juste après le coucher ou avant lever du soleil. Mercure en est si proche que la majeure partie de l'année on ne peut pas le voir du tout, parce qu'il est noyé dans la luminosité du ciel.Venus est la plus lumineuse de toutes les autres étoiles (Vous pouvez la voir même pendant la journée, avec des conditions appropriées et en la visant exactement ), suivie par Jupiter.

Note

   Vous pouvez démontrer la rotation d'ouest en est en prenant une pomme ou un autre fruit pour représenter la terre. Tenez la queue verticale, elle figure l'axe de la terre, pôle nord en haut -- et marquez deux points dans la moitié nord : New York et, légèrement dans le sens des aiguilles d'une montre (= à l'ouest) , San Francisco. Vous pouvez utiliser une lampe comme "soleil," ou même l' imaginer .

Quand c'est midi à New York, le soleil est presque au dessus de New York mais il n'est que 9 h du matin à "San Francisco." Trois heures plus tard, la terre a tourné et c'est maintenant midi à "San Francisco," avec le soleil au dessus. Pour arriver à cette position, San Francisco doit tourner jusqu'à la position ou était New York auparavant, d'ouest en est.

En savoir plus

Un emplacement sur le zodiaque


 La polaire dans le ciel nocturne: #1b Trouver l'étoile du Pôle 

Prochaine étape: #2 Le trajet du Soleil, l' Ecliptique 

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Chronologie et Glossaire

Auteur et responsable : Dr. David P. Stern Mail au Dr.Stern:   stargaze("at" symbol)phy6.org
Traduction française: Guy Batteur guybatteur(arobase )wanadoo.fr

Dernière mise à jour : 12.13.2001