Visibilité d'une étoile dans le ciel 1

Sous l'action combinée du Soleil, de la Lune et des autres planètes de notre système solaire, l'axe de la Terreeffectue un mouvement uniforme de rotation autour du pôle de l'écliptique. A ce mouvement de précessionvient se superposer un mouvement périodique complexe, portant le nom de nutation en longitude. Cephénomène se traduit par une faible oscillation de l'angle d'inclinaison de l'équateur célestepar rapport au plan de l'écliptique, autour de sa valeur moyenne epsilon = 23°27'

Depuis plusieurs siècles, les astronomes développent des théories rendant compte des mouvements de rotation et de révolution des corps du système solaire, ainsi que de leurs irrégularités liées à leurs interactions gravitationnelles. Connaissant la position du Soleil et des étoiles à un instant donné - grâce au satellite Hipparcos notamment -, il est aujourd'hui possible de calculer, à l'aide d'algorithmes appropriés - relatifs aux mouvements de précession et de nutation de l'axe de rotation de la Terre ainsi qu'au déplacement de la Terre sur son orbite autour du Soleil -, et avec une précision supérieure à la minute d'arc, leurs coordonnées respectives à tout instant écoulé depuis le 1er janvier 4713 avant notre ère - origine de l'ère julienne.

En raison des phénomènes de réfraction et d'extinction atmosphériques, une étoile n'effectue pas son leverni son coucher aux instants auxquels elle traverse l'horizon terrestre, mais à ces instants auxquels elle traversela surface d'un horizon artificiel, situé à une hauteur h au-dessus de l'horizon terrestre. Cette hauteur h, de l'ordrede quelques degrés, augmente avec la magnitude apparente de l'objet visé. Ainsi, un objet de faible magnitude apparentesera observé à plus grande proximité de l'horizon terrestre qu'un objet de magnitude apparente plus élevée.

Les photons, ces particules de lumière émises par le Soleil et les étoiles subissent toutefois, lors de leur traversée de l'atmosphère terrestre, de nombreuses déviations et absorptions connues sous les noms de réfraction et extinction atmosphériques. La réfraction atmosphérique a pour effet de voir l'étoile à une hauteur supérieure à sa hauteur vraie. L'extinction atmosphérique, provoquée par la présence de molécules de gaz, d'aérosols et d'ozone à différentes échelles de hauteur, se traduit quant à elle par la perte d'énergie des photons incidents, soit par le rougissement de l'astre observé. Cette extinction augmente proportionnellement à l'épaisseur de la couche d'air traversée. De même, la réfraction atmosphérique. L'un et l'autre phénomènes ont donc des effets d'autant plus importants que l'étoile se situe à grande proximité de l'horizon terrestre - à ses instants de lever et de coucher, notamment. En théorie, ceux-ci coïncident avec la traversée de l'horizon oriental ou occidental ; en réalité, avec les instants auxquels l'étoile devient (in)visible dans le ciel.