LES METHODES DE L’ASTROPHYSIQUE

On peut repérer les étoiles par rapport à l’Equateur et à l’axe Nord-Sud qui sont les entités de base et incontournables ! Mais puisque les étoiles sont à l’infini il revient au même de les repérer, en un point donné (i.e. de latitude et de longitude donnée), par rapport au plan parallèle à l’Equateur et à l’axe parallèle à l’axe Nord-Sud. Ces deux entités s’appelleront l’axe Nord-Sud céleste et l’Equateur céleste AE. Une figure particulière consiste à représenter une coupe passant par un point donné (figure 6). Figure 6. Position de l’axe Nord-Sud et de l’Equateur céleste en un lieu La figure dans l’espace donne : Figure 7. Représentation en perspective du repère horizontal local et du repère céleste Sur cette figure le plan horizontal et le plan équatorial céleste sont représentés par une seule droite d’intersection avec le plan méridien. 1.3.2. L’APPARENCE Le système de coordonnées horizontales locales est référencé au plan méridien qui contient l’axe des pôles et qui coupe la sphère locale céleste selon un grand cercle, appelé méridien céleste, mais dont le plan est le méridien terrestre. Objet: le système de coordonnées horizontales locales est relatif à un lieu de longitude et de latitude données. Le point est placé sur une sphère (de rayon unité) centrée sur l’observateur et appelée : sphère locale céleste. Les étoiles semblent se déplacer sur cette sphère, elles sont à l’infini et leur direction est la même où que l’on soit sur Terre.

Axe principal : la verticale du lieu (matérialisée par la direction du fil à plomb) qui, en première approximation, passe par le centre de la Terre. Plan principal : le plan horizontal, – matérialisé par le plan d’eau- perpendiculaire à la verticale du lieu, et qui est aussi le plan tangent à la sphère terrestre en un lieu donné. Ce méridien est l’origine d’une des coordonnées locales (figure 8). Coordonnées: Azimut A compris entre 0° et 360°, positif vers l’Ouest du méridien du lieu d’observation. Mais il peut aussi être négatif vers l’Est. hauteur h de l’étoile est comprise entre 0° et +90° au-dessus de l’horizon et 0° et -90° au-dessous de l’horizon. Figure 8. Système de coordonnées horizontales locales Exemple: Les points cardinaux ont pour coordonnées horizontales locales : Nord Sud Est Ouest A +180° -180° 0° +270°, -90° +90° -270° h 0° 0° 0° 0° Le mouvement apparent des étoiles en un lieu donné se fait autour de l’axe des pôles céleste et la durée de révolution sera définie plus bas dans ce cours. On peut représenter le mouvement apparent d’une étoile par un petit cercle perpendiculaire à l’axe des pôles (figure 9). Figure 9. Mouvement apparent d’une étoile D’après la figure 9, en un lieu on a : 1°/ l’axe parallèle à l’axe de rotation de la Terre appelé axe Nord, Sud céleste, 2° / le plan parallèle au plan équatorial terrestre appelé plan équatorial céleste qui sera toujours par la suite noté AE, 3°/ l’angle entre la direction du pôle céleste et l’horizon représente la latitude du lieu, 4°/ la trajectoire apparente d’une étoile – due à la rotation de la Terre – et en un lieu de latitude donnée, sera dans un plan perpendiculaire à l’axe Nord, Sud passant par l’étoile. Le coucher de l’étoile est à l’intersection du plan de sa trajectoire avec l’horizon Cette trajectoire présente quatre positions d’étoile particulières dans la journée : a/ le lever, b/ la culmination au moment du passage au méridien côté Sud, c/ le coucher, d/ le passage au méridien côté Nord (hauteur minimum).

on constate en particulier sur cette figure que la position de l’étoile par rapport à l’équateur céleste reste constante dans le temps (au cours de la journée), ce qui permet de définir une coordonnée céleste : *, la déclinaison. Cette figure permet, en outre, d’établir la première relation entre la hauteur, la latitude et la déclinaison dans le méridien côté Sud – c’est à dire à la culmination : h max = . Le mouvement apparent d’une étoile à l’Equateur donnerait : Figure 10. Mouvement apparent d’une étoile à l’Equateur 1.4. SYSTEME DE COORDONNEES EQUATORIALES CELESTES Objet: ce système, référencé aux étoiles, est indépendant de la position sur la Terre et de l’heure d’observation. Axe principal : axe de rotation de la Terre (céleste). Plan principal : plan équatorial céleste. Coordonnées: déclinaison *, comprise entre 0° et 90° dans l’hémisphère Nord et 0 et-90 dans l’hémisphère Sud, ascension droite *, comprise entre 0 et 24 heures, positive dans le sens trigonométrique direct. Remarque: * n’est jamais négatif La représentation des coordonnées équatoriales célestes est donnée sur la figure 11. Figure 11. Système de coordonnées équatoriales célestes Le point * est une étoile fictive, origine des ascensions droites que l’on définira ultérieurement.

SYSTEME DE COORDONNEES ECLIPTIQUES

la Terre tourne autour du Soleil en 365,25 jours solaires moyens. Le plan d’orbite de la Terre est appelé plan de l’Ecliptique. Ce plan passant par le centre de la Terre et par le centre du Soleil, découpe sur la sphère céleste géocentrique un grand cercle appelé aussi Ecliptique. Par rapport au centre de la Terre, et à l’observateur, le Soleil semblera se déplacer sur ce grand cercle (et donc parmi les étoiles) dans le même sens que la Terre sur son orbite, soit le sens trigonométrique direct (figure 12). Figure 12. Plan de l’écliptique et sa représentation sur la Terre Objet: ce système permet de positionner un objet par rapport à l’écliptique et en particulier les planètes et les sondes interplanétaires. Axe principal : l’axe perpendiculaire au plan de l’Ecliptique et passant par le centre de la Terre. Plan principal : le plan de l’Ecliptique passant par le centre de la Terre qui découpe un grand cercle sur la sphère céleste. Coordonnées: latitude écliptique *, comprise entre 0° et 90° dans l’hémisphère Nord écliptique, comprise entre -90° et 0° dans l’hémisphère Sud écliptique longitude écliptique *, comprise entre 0° et 360° à partir du point *, positive dans le sens trigonométrique direct. Nous verrons ultérieurement que le point * appartient par définition au plan de l’Ecliptique et à l’équateur (figure 13, figure 14).