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Le
système
de coordonnées écliptiques est un système de repérage
sur la sphère céleste, dont l'importance
réside dans son adaptation naturelle à l'étude des mouvements des corps
du Système solaire. Là où le système
équatorial prenait pour référence le plan de l'équateur terrestre,
le système écliptique se fonde sur le plan de l'orbite
de la Terre autour du Soleil,
projeté sur la sphère céleste. Ce plan fondamental est appelé l'écliptique.
Visuellement, l'écliptique est la trajectoire apparente que le Soleil
parcourt sur le fond des étoiles fixes au cours d'une
année. En réalité, c'est le reflet du mouvement
orbital de la Terre, et c'est dans ce plan, ou très près de lui, que
se déroulent les orbites de la plupart des planètes.
La construction géométrique
de ce système commence donc par la définition de son cercle principal,
l'écliptique, qui est un grand cercle incliné d'environ 23 degrés et
26 minutes par rapport à l'équateur céleste. Cette inclinaison,
que l'on nomme l'obliquité de l'écliptique,
est la raison même de l'existence des saisons. Les pôles de ce système
sont les pôles de l'écliptique, situés à exactement 90 degrés de chaque
point du cercle écliptique. Le pôle nord de l'écliptique se trouve dans
la constellation du Dragon, tandis que le pôle sud
se situe dans la constellation de la Dorade. Pour
repérer un astre dans ce système, on utilise deux coordonnées angulaires,
la latitude écliptique et la longitude écliptique, qui sont les analogues
directs de la déclinaison et de l'ascension droite, mais rapportées au
plan de l'orbite terrestre.
•
La
latitude écliptique, ordinairement notée par la lettre grecque bêta
minuscule (β), mesure la distance angulaire d'un objet par rapport au
plan de l'écliptique. Elle s'exprime en degrés et minutes d'arc, de 0°
à +90° pour un objet situé vers le pôle nord de l'écliptique, et de
0° à -90° pour un objet vers le pôle sud. Un astre situé exactement
sur l'écliptique a une latitude de 0°. Cette coordonnée est d'une importance
capitale car elle indique immédiatement si un objet du Système solaire,
comme une planète ou un astéroïde, a une orbite fortement inclinée
ou non par rapport à l'orbite terrestre. La plupart des planètes principales
ont une latitude écliptique qui reste très proche de zéro, car elles
orbitent quasiment dans le même plan que la Terre.
• La longitude
écliptique, notée par la lettre grecque lambda minuscule (λ), est
la mesure angulaire le long de l'écliptique. Elle est comparable à l'ascension
droite, mais nécessite un point d'origine. Ici, point de point vernal
distinct : le point de référence zéro est exactement le même que celui
du système équatorial, à savoir le point vernal, le point d'intersection
de l'écliptique et de l'équateur céleste où le Soleil passe de l'hémisphère
sud au nord. La longitude écliptique se mesure donc vers l'est le long
de l'écliptique à partir de ce point, contrairement à l'ascension droite
qui se mesurait le long de l'équateur. L'unité de mesure est ici sans
ambiguïté le degré, de 0° à 360°, ce qui rend son usage très intuitif
pour qui est familier avec la mesure des angles sur un cercle. Ce choix
est parfaitement adapté car la longitude écliptique n'a pas de lien direct
et utile avec la rotation de la Terre qui aurait justifié l'usage des
heures.
La raison pour laquelle
on utilise le même point de référence, le point vernal, est donc structurelle
: l'équateur céleste et l'écliptique se coupent exactement en deux points
opposés, le point vernal et le point
de la Balance. Utiliser le point vernal crée un
lien fondamental entre les deux systèmes. La transformation des coordonnées
équatoriales en coordonnées écliptiques, et inversement, est un exercice
classique de trigonométrie sphérique
qui implique uniquement l'angle d'obliquité de l'écliptique. Le Soleil,
par définition, a une latitude écliptique nulle en permanence, et sa
longitude écliptique augmente de presque un degré par jour, parcourant
les 360° en une année tropique. Le cycle des saisons est une lecture
directe de cette longitude : elle vaut 0° au printemps, 90° en été,
180° en automne et 270° en hiver.
L'avantage écrasant
de ce système pour l'étude de la mécanique céleste est qu'il simplifie
radicalement la description des orbites. Dans le Système solaire, le plan
de référence fondamental pour les orbites n'est pas l'équateur terrestre,
mais le plan de l'écliptique, ou plus précisément le plan invariable
du Système solaire qui en est très proche. Exprimer la position d'un
astre errant en latitude et longitude écliptiques permet de séparer clairement
la composante de son mouvement qui est dans le plan principal, décrite
par la longitude, de la composante hors-plan, décrite par la latitude.
Par exemple, les éléments orbitaux d'une planète, qui permettent de
calculer sa position future, sont tous définis par rapport au plan de
l'écliptique : l'inclinaison de l'orbite est l'angle entre le plan de
l'orbite de la planète et le plan de l'écliptique, et la longitude du
nœud ascendant est la longitude écliptique du point où la planète traverse
l'écliptique en allant vers le nord. Sans ce système de coordonnées,
la prédiction du mouvement planétaire serait d'une complexité inextricable.
Historiquement, ce
système est le plus ancien et fut naturellement le premier développé,
car le déplacement des planètes vagabondes le long de la bande
zodiacale, qui n'est que la projection des constellations sur l'écliptique,
était l'évidence observable. Le système écliptique n'est donc pas fixe
par rapport aux étoiles lointaines : le plan de l'écliptique lui-même
subit une très lente variation due aux perturbations planétaires, mais
surtout, il partage avec le système
équatorial la lente dérive du point vernal causée par la précession
des équinoxes. La longitude écliptique de toutes les étoiles augmente
ainsi d'environ 50,3 secondes d'arc par an. Pour pallier cela, on spécifie
toujours l'époque des coordonnées, généralement J2000.0.
En définitive, si le système équatorial excelle pour monter et pointer
un télescope sur une galaxie lointaine, le système écliptique, lui,
est le langage naturel de la dynamique du Système solaire, le canevas
sur lequel se dessinent et se calculent les mouvements harmonieux des planètes,
astéroïdes et comètes
autour de notre étoile. |
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