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Le ciel de la Terre
La sphère céleste
La sphère céleste est une sphère fictive et de rayon indéterminé, qui a pour centre le centre de la Terre et sur laquelle les astres sont considérés comme projetés. Cette fiction, née de l'apparence même du ciel, sert de base aux différents systèmes adoptés pour la détermination de la position des astres, ou, plus précisément, de leur direction, puisque l'on fait ici abstraction de leur distance

Les constellations que l'on trace sur cette sphère offrent le moyen le plus simple de se repérer lorsqu'on observe le ciel à l'oeil nu ou aux jumelles. Un repérage à l'aide des astres à l'aide d'un système de coordonnées défini est requis pour une étude plus approfondie. On pourra alors recourir à des coordonnées géocentriques, topocentriques, héliocentriques, etc. Même si rien n'impose a priori le choix du système de coordonnées, il en est de plus ou moins commodes selon le contexte dans lequel on se place.


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Les constellations

Les constellations représentent un mode archaïque de repérage des astres. Aujourd'hui aucun astronome n'y recourt, et beaucoup ne sauraient certainement pas les reconnaître. Cependant, pour celui qui regarde le ciel comme un loisir, il reste intéressant de les connaître. Elles fournissent encore le moyen le plus facile de s'y retrouver. Et surtout, elles conservent une grande importance de part l'imaginaire qu'elles ont reflété au cours du temps, et qu'elles parfois ont nourri en retour. 

Les constellations sont aujourd'hui des zones de la sphère céleste délimitées selon certaines conventions (établies dans les années 1930). Ces zones, de formes et de dimensions diverses, et au nombre de 88 (Liste des constellations), constituent une partition qui recouvre la totalité du ciel. Les constellations portent des noms latins, auxquels est attachée une abréviation, elle aussi officielle. La constellation de la Chevelure de Bérénice, par exemple, porte sur les cartes du ciel le nom de Coma Berenices, abrégé en Com,  la Petite Ourse, porte celui de Ursa Minor, abrégé en UMi, etc.

On divise ordinairement les constellations en boréales, zodiacales et australes, selon leur position sur la sphère céleste. On citera parmi les plus connues des constellations boréales sont :  la Grande Ourse, Céphée, Ie Bouvier, Hercule, la Lyre, le Cygne, Cassiopée, Andromède, Pégase, etc.. Les constellations zodiacales, au nombre de 12, sont : le Bélier, le Taureau, les Gémeaux, le Cancer, le Lion, la Vierge, la Balance, le Scorpion, le Sagittaire, le Capricorne, le Verseau, les Poissons. Et parmi les constellations australes, on mentionnera :  la Baleine, l'Eridan, Orion, le Grand Chien, le Poisson austral, la Carène, la Croix du Sud, etc. 

Quarante-huit d'entre elles portent des noms tirés de la mythologie grecque, qui remontent à l'Antiquité (on les désigne souvent sous le nom de constellations de Ptolémée). Beaucoup des autres ont été ajoutés quand le ciel austral a commencé à être connu des Européens, c'est-à-dire à partir de l'époque des grandes découvertes, à la Renaissance. En fait, les constellations sont les héritières d'une histoire longue et complexe à laquelle d'autres pages seront consacrés ultérieurement sur ce site. On se contentera ici de noter qu'au cours de cette  histoire, les contours, le nom et le nombre des constellations ont souvent changé. Le mot même de constellation n'a pas toujours eu le même sens. Ainsi, dans le passé, une constellation était simplement d'un groupe d'étoiles faciles à identifier par la figure qu'elles forment sur la sphère céleste. Cela correspondrait à ce que l'on appellera plutôt aujourd'hui un astérisme. 

Astérisme* - Un astérisme est un ensemble remarquable d'étoiles analogue à une constellation (ce qui veut dire que le rapprochement sur la voûte céleste de ces étoiles peut n'être qu'un effet de perspective). La seule différence entre un astérisme et une constellation c'est que les constellations figurent sur une liste officielle et correspondent à une surface donnée de la voûte étoilée. Les astérismes sont moins officiels, moins rigoureusement définis : par exemple le Baudrier et l'Épée d'Orion, le Triangle de l'été (Altaïr dans l'Aigle, Véga dans la Lyre et Deneb dans le Cygne), le W de Cassiopée, etc.
Le nombre des étoiles est si considérable, à ne parler même que de celles que l'on voit à l'oeil nu, qu'il eût été sans doute bien difficile d'attribuer un nom à chacune d'elles. Quelques une, en général les plus brillantes portent des noms qui sont souvent d'origine arabe. Quand il s'est agit de classer les astres d'un éclat moindre, on a eu recours à un mode de classification fondé sur la notion de constellation. Dans ce système dont les bases remontent aux travaux du cartographe céleste Bayer, chaque étoile possède un nom en deux parties : l'une (un génitif latin) fait référence à la constellation à laquelle elle appartient (c'est-à-dire à la zone de la sphère céleste où on peut l'observer) et l'autre est une lettre de l'alphabet grec correspondant normalement au rang que l'éclat de l'étoile considéré lui confère dans la constellation. Ainsi, par exemple, Adébaran (qui signifie en arabe la suivante, parce qu'elle "suit les Pléiades") s'appelle-t-elle aussi Alpha du Taureau, ou, plus officiellement, Apha Tauri. Tauri étant le génitif de Taurus, nom latin de la constellation. la seconde étoile la plus brillante de la constellation est Bêta Tauri (Nath), etc...

Ce système, qui ne concerne que les étoiles visibles à l'oeil nu (pour les autres on utilise des numéros de divers catalogues stellaires) a connu depuis Bayer un certain nombre d'aménagements et souffre aussi de nombreuses exceptions 

Le repérage des astres par leurs coordonnées

Si les astronomes se sont contentés pendant longtemps de localiser les astres en fonction de la constellation dans laquelle on peut les  observer, voire par rapport aux astres qui leurs sont proches sur la sphère céleste, dès qu'ils ont souhaité localiser sans ambiguïté et avec précision les astres qu'ils considéraient, ils ont fait appel à des modes de repérages faisant appel à des systèmes de coordonnées. En termes généraux, les coordonnées correspondent à l'ensemble minimal de nombres nécessaire pour définir sans équivoque la position d'un point. Les coordonnées d'un point correspondent à sa projection sur un axe de référence dans pour lequel une origine a été définie, selon une direction déterminée (habituellement la perpendiculaire à cet axe). Deux coordonnées suffisent ainsi à définir la position d'un point dans un espace dit à deux dimensions, comme un plan ou une sphère. Sur un plan, ces deux coordonnées prennent le nom d'abscisse et d'ordonnée, que l'on note couramment x et y. A la surface de la Terre (supposée sphérique), ces deux coordonnées seront la latitude* et la longitude* d'un lieu.


Coordonnées sphériques (sphère de rayon indéterminé).

Lorsqu'on considère les astres, on a affaire à de objets dont la position est définie dans un espace à trois dimensions. On a donc besoin de trois coordonnées pour définir leur position  (on peut même avoir besoin de six coordonnées, les trois coordonnées supplémentaires servant à définir la vitesse de l'astre). Cependant, avant avant d'avoir à dire où se trouve un astre (et quel est son déplacement dans l'espace), il faut commencer par dire où l'observer sur la sphère céleste. Toute fictive qu'elle soit, la sphère céleste possède comme toute sphère deux dimensions. Et donc ici encore deux coordonnées suffiront. 

Le principe est le même que celui utilisé pour repérer un point à la surface de la Terre. Ces coordonnées auront ainsi de grandes analogies avec la latitude et à la longitude qui servent à définir la position à la surface de la Terre; elles seront également rapportées à des grands cercles équivalents aux méridiens et aux parallèles utilisés pour notre globe. Simplement, la plupart du temps, ces différents  éléments auront d'autres noms, selon les choix qui seront faits pour les systèmes de coordonnées que l'on aura adoptés, c'est-à-dire pour les éléments de référence (plans et axes, directions, et autres conventions) auxquels on aura choisi de les rapporter. 

Les systèmes de repérage les plus souvent utilisés sont géocentriques (le centre supposé de la sphère céleste est le centre de la Terre) et locaux (le centre de la sphère céleste est l'observateur). On peut également recourir à des systèmes de repérage centrés sur le Soleil (systèmes héliocentriques) ou sur le centre de la Voie lactée (systèmes galactocentriques). Leur utilisation est fonction de contexte et des phénomènes que l'on étudie. Mais il convient de noter que tous souffrent d'un même inconvénient : les coordonnées que l'on peut y définir varient dans le temps, à des rythmes plus ou moins rapides. Les coordonnées locales, soumises à l'effet du mouvement diurne sont évidemment celles qui changent le plus vite. Les coordonnées équatoriales, qui sont des coordonnées géocentriques, utilisées dans les cartes célestes pour repérer les étoiles et les galaxies, subissent pour leur part l'effet de la précession des équinoxes, qui suit un cycle de près de 26 000 ans, etc. .



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