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Coordonnées écliptiques

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.
 â€¢ 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.

 â€¢ 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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