Histoire de l'Astronomie 22

La rotation de la sphère céleste

Chacun sait aujourd'hui que le mouvement diurne des étoiles résulte de la rotation de la Terre autour de son axe en approximativement 24 heures - 23h 56min 04sec exactement. Aux yeux d'un observateur terrestre pourtant, les objets célestes semblent se mouvoir d'est en ouest. C'est sur la base de cette croyance ancestrale en une sphère céleste tournant autour d'une Terre fixe que fut constitué le premier référentiel astronomique : le système de coordonnées horizontales locales. Ce référentiel est dit local, parce que les coordonnées attribuées à chaque astre - azimut et hauteur - sont fonctions de la latitude du lieu d'observation terrestre : une étoile ne culminera pas à la mème hauteur au-dessus de l'horizon, selon que le lieu d'observation sera situé à proximité de l'équateur terrestre ou de l'un des deux pôles Nord et Sud, en effet.

Les coordonnées horizontales locales d'un objet céleste sont définies comme suit : 1) sa hauteur h se mesure le long d'un grand cercle perpendiculaire au cercle de l'horizon ; elle est donc comprise entre 0 et 90° ; 2) son azimut A se mesure quant à lui le long du cercle de l'horizon ; il est par convention fixé à 0° pour la direction Nord, 90° pour l'Est, 180° pour le Sud et 270° pour l'Ouest.

La notion d'étoiles circumpolaires

Si la plupart des étoiles se lèvent à l'est du ciel, culminent au sud et se couchent dans la direction occidentale, d'autres en revanche demeurent visibles en permanence : ce sont les étoiles circumpolaires, nommées ainsi parce qu'elles se trouvent à proximité directe du pôle Nord ou Sud céleste. Les anciens Egyptiens les avaient qualifiées d'impérissables, parce que jamais elles ne disparaissent sous le cercle de l'horizon. Parmi les constellations circumpolaires nord, l'on peut citer : Cassiopée, le Dragon, la Grande Ourse ; la Petite Ourse également, dont l'une des étoiles, alpha Ursae Minoris, plus communément appelée Etoile Polaire, matérialise actuellement le pôle Nord céleste. Ce point fictif se situe dans le prolongement mème de l'axe Nord-Sud autour duquel notre Terre tourne. Sa hauteur au-dessus de l'horizon dépend de la latitude du lieu. Ainsi, pour des villes comme Toulouse dont la latitude avoisine les 45°, le pôle Nord se situe à quelque 45° au-dessus de l'horizon Nord. Tous les objets célestes distants de moins de 45° de l'étoile Polaire peuvent ètre qualifiés de circumpolaires car jamais ils ne disparaissent sous le cercle de l'horizon.
Le nombre de constellations circumpolaires est donc relatif à la latitude du lieu d'observation sur Terre : plus l'on monte en latitude, plus ce nombre est élevé. A proximité de l'équateur terrestre par exemple, l'ensemble des objets peuplant la voûte céleste semble décrire une trajectoire perpendiculaire à l'horizon ; chaque astre demeure donc visible douze heures durant. A proximité du pôle Nord en revanche, les étoiles donnent l'impression de décrire des trajectoires parfaitement parallèles au cercle de l'horizon ; aucune d'elles n'apparaît ni ne disparaît de la voûte locale céleste au cours de la journée. Le ciel polaire n'est donc peuplé que d'étoiles circumpolaires.

Vues du pôle, les étoiles semblent décrire des trajectoires parallèles au cercle de l'horizon.En des lieux situés à proximité de l'équateur terrestre en revanche, la trajectoiredes astres est perpendiculaire au cercle de l'horizon.