6. Sky high way
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Écliptique et sphère céleste
Nous les voyons tous dans le même
plan, celui de l’écliptique et nous n’avons aucune notion de la distance où
ils se trouvent de nous. De gauche à droite, nous voyons Vénus, Mars, le
soleil et Mercure, alignés sur la sphère céleste comme s’ils se trouvaient
sur elle, parmi les étoiles. C’est ce que traduit le second dessin. L’écliptique est un plan qui passe par
la terre, donc il passe par le centre de la sphère céleste et à ce titre il
la coupe selon un grand cercle qu’on appelle le cercle écliptique. Effectivement, c’est ce que semblent
suggérer les mobiles tels qu’on les voit sur la sphère céleste. Ils tracent
une ligne qui pourrait bien être l’ébauche d’un cercle. Il suffit de noter leur position sur la
sphère, de jour pour le soleil, de nuit pour les planètes et au bout de
quelques temps, mises bout à bout, nos marques jalonneront le cercle
écliptique. Nous savons que les planètes, le soleil
et la lune ne se déplacent pas vraiment sur la sphère céleste et que ces
astres sont beaucoup plus proches de nous que les étoiles, mais, en fait,
tout se passe comme si c’était le cas et qu’ils se déplaçaient sur la sphère
parmi les étoiles. et de plus ils ne semblent pas
quitter ce grand cercle qui fait le tour de la sphère comme une route. Ecliptique et zodiaque
Depuis la terre, on doit voir le soleil
exactement sur le cercle écliptique. Les planètes dont l’orbite fait un petit
angle avec l’orbite terrestre ne doivent pas trop s’en éloigner, ainsi que la
lune dont l’orbite autour de la terre fait un angle d’à peine 5° avec
l’écliptique. Depuis la terre on doit voir tous les «
mobiles » très près du cercle écliptique. Ce cercle traverse 12
constellations qu’on appelle constellations du zodiaque. Quand depuis la terre on regarde le
soleil, une planète ou la lune, on voit forcément une constellation du
zodiaque en arrière-plan de cet objet. Quand depuis la Terre on voit la
constellation du scorpion en arrière-plan du soleil, (ou d’une planète) on
dit que le soleil (ou la planète) est « dans le scorpion ». Sur le dessin, on voit aussi que le sens
de rotation de la terre sur son orbite, situera le soleil « dans le
sagittaire » après l’avoir situé « dans le scorpion ».
● Ce dessin montre de façon très
schématique la bande zodiacale, sur la sphère céleste, le long du cercle écliptique. Les symboles qu’on aperçoit sont
quelquefois utilisés pour représenter les constellations du zodiaque. Ici, on a arbitrairement situé le soleil
dans le scorpion dont le symbole ressemble à un m. Quand la Terre fait le tour du
soleil, celui-ci semble progresser le long du cercle écliptique et au cours
des 12 mois de l’année, on le voit se déplacer lentement (environ 1° par
jour) d’une constellation du zodiaque à l’autre. En une année, il décrit intégralement le
cercle écliptique dans le sens scorpion, Sagittaire, Capricorne .... et revient à son point de départ. En fait il y a environ un mois d’écart
entre le signe astrologique et la période pendant laquelle le soleil se
trouve dans une constellation donnée. Par exemple les gens nés sous le signe
des Gémeaux sont nés entre le 21 mai et le 21 juin alors que le soleil passe
dans la constellation des Gémeaux entre le 21 juin et le 20 juillet. (Il ne
met pas forcément exactement un mois pour traverser une constellation).
Observez que la bande zodiacale et le
cercle écliptique coupent l’équateur et le réseau de parallèles. ● Pour réaliser le dessin suivant
on a découpé sur la sphère céleste une bande centrée sur l’équateur et
contenant l’intégralité du cercle écliptique et des constellations du
zodiaque, puis, on l’a mise à plat, sa face intérieure tournée vers nous, de
façon qu’on puisse la voir en entier. Sur ce dessin, on peut visualiser les
figures caractéristiques que forment les étoiles des constellations du
zodiaque telles qu’elles nous apparaissent, et dans l’ordre où elles nous
apparaissent de l’Est à l’Ouest, mais, dans la
réalité, les limites de ces constellations ne sont pas rectangulaires : elles
ont des tracés plus complexes (qui, pour nous ne présente pas un grand
intérêt). La situation des constellations du
zodiaque par rapport à l’équateur est conforme à l’observation. Cancer,
Gémeaux et Taureau sont les constellations du zodiaque les plus hautes dans
le ciel. Sagittaire et Scorpion sont les constellations les plus basses.
L’écliptique coupe l’équateur dans la
constellation des Poissons et entre Vierge et Lion. L’angle équateur écliptique Sur le dessin précédent, nous remarquons
que les points haut et bas de l’écliptique ont une latitude d’environ 23° sur
la sphère. Cela mérite une explication.
Cet angle est donc celui que fait le
plan écliptique avec le plan équateur et sa valeur est constante et égale à
23,27°. Nous dirons 23° pour simplifier. Le dessin du bas montre comment
rapporté à la sphère céleste, l’angle que font les 2 plans, ou les 2 cercles,
justifie la latitude de 23° qu’on trouve pour des points haut et bas de
l’écliptique comme on l’a constaté sur l’illustration précédente. On en a profité pour représenter le
soleil tel qu’on le voit un jour donné et sons sens de progression sur
l’écliptique. Quand le soleil est au point bas de
l’écliptique c’est le solstice d’hiver. Quand il est au point haut c’est le
solstice d’été. Le soleil est actuellement assez bas
dans l’hémisphère Sud (on est en hiver) et il se dirige lentement vers le
point P qui est l’un des points d’intersection de l’écliptique avec
l’équateur. (l’autre est le point A). Le point d’intersection écliptique /
équateur qui voit le soleil passer de l’hémisphère sud de la sphère à
l’hémisphère nord, le point P, se trouve dans la constellation des Poissons
et s’appelle le point Vernal. Au point A, (entre Vierge et Lion) le soleil
passe du Nord au sud. Le point Vernal est important en astronomie. Le méridien qui passe par le point
vernal est le méridien d’origine, le méridien « de Greenwich » de la sphère
céleste. En outre le jour où le soleil se trouve
en P est le jour de l’équinoxe de printemps. Et quand il se trouve en A c’est
l’équinoxe d’automne. Enfin le point vernal intervient dans de
nombreuses définitions du temps ou dans la description de nombreux
phénomènes.
Chez nous, le soleil n’est jamais au
zénith même quand il est au plus haut, le jour du solstice. Par contre ce
fait est possible pour toute la zone intertropicale. Le soleil peut occuper
le zénith à certains moments de l’année ce qui correspond à un effet
thermique maximum. Sur les tropiques, le soleil est au zénith le jour du
solstice d’été à midi (heure solaire) Les parallèles de latitude 90° –
23° = 67° sont eux aussi remarquables. On les appelle les cercles polaires
(ou cercles arctiques). Sur les cercles polaires, lors des
solstices, on a soit un jour de 24H soit une nuit de 24H. Le jour du solstice d’hiver, le soleil
se comporte comme une étoile du sud profond et il ne parvient pas à franchir
l’horizon. Le jour du solstice d’été il se comporte
comme une étoile circumpolaire et ne parvient pas à se coucher.
Sur ces dessins on voit comment se déplace
le soleil selon la latitude du lieu, le jour des solstices quand il atteint
ses positions extrêmes par rapport à l’équateur. On remarque que le jour des solstices,
le soleil se déplace sur les parallèles 23° Nord et Sud. Le jour des équinoxes, le soleil se
déplace sur l’équateur. Pour que le soleil atteigne le zénith,
il faut que l’équateur soit incliné sur l’horizon d’au moins 67° ce qui est
le cas pour toute la zone intertropicale. Pour ne pas voir le soleil au cours
d’une journée ou au contraire le voir pendant 24h, il faut que l’équateur
soit incliné d’au plus 23° sur l’horizon ce qui est le cas entre 67 et 90° de
latitude. L’explication du déplacement journalier
du soleil dans le ciel fera l’objet du prochain chapitre. L’aspect de l’écliptique dans le ciel Dotée de l’horizon, de l’équateur et de
l’écliptique, la sphère céleste est maintenant complète. L’horizon est un plan fixe qui partage
la sphère en deux hémisphères : le ciel visible et le ciel invisible. L’horizon est la base de l’hémisphère
visible. Au-dessus de l’horizon, le ciel tourne selon un axe qui passe par
l’étoile polaire. L’équateur est aussi un plan fixe qui
coupe la sphère céleste selon un grand cercle dont on voit la moitié
invariablement orientée Est – Ouest et culminant sous nos latitudes à environ
45° sur le méridien, au-dessus de l’horizon Sud. L’écliptique est aussi un grand cercle
mais coupant l’équateur et les parallèles, il n’est pas invariant dans la
rotation de la sphère. Donc, contrairement à l’équateur et aux
parallèles, son aspect dans le ciel va changer en permanence. À quoi ressemble l’écliptique quand la
sphère céleste effectue un tour complet ? L’illustration ci-dessous en donne un
exemple.
En bleu figurent les parallèles et l’équateur
dont l’aspect, conformément à ce que nous savons, est globalement invariant
au cours de la rotation. En jaune figure l’écliptique qui
supporte soleil, lune et planètes. À 10 h le point vernal est face à nous,
presque au méridien. À 16h on voit toute la partie haute de
l’écliptique au- dessus de l’équateur. Le point vernal est à droite (à
l’ouest). À 22h c’est le point de l’équinoxe
d’automne, le point diamétralement opposé au point vernal qui nous fait face. À 4h, c’et
toute la partie basse de l’écliptique qui est devant nous. Le point vernal se
lève à l’Est. Mais attention le lendemain à 10h le
ciel ne sera pas tout à fait le même. Par rapport à la veille, il aura un peu
tourné vers l’ouest d’environ 1°. Il ne sera pas très différent du ciel de
la veille. Mais au bout d’un mois, il aura tourné de 30 degrés et des
différences notables apparaîtront. Il ne faut donc pas s’attendre à ce que,
par exemple, tous les jours à 22h, l’aspect de l’écliptique soit celui de
notre illustration. En fait, si on regarde le ciel tous les
jours à 22H, les 4 aspects de l’illustration se succèderont de trimestre en
trimestre. Remarquez qu’au cours de son balancement, les points les plus méridionaux et les
plus septentrionaux de l’écliptique ne s’écartent pas de plus de 23° de l’Est
ou de l’Ouest exact. Une petite sphère céleste rien que pour
nous Depuis toujours, on a construit des
appareils dont le but est de représenter la sphère céleste et de reproduire
les mouvements observés.
Sur celui–ci, dont la modernité ne fait
aucun doute, on voit très bien, au centre, la Terre qu’on a choisi de faire
tourner à partir de son pôle Sud grâce à la molette inférieure. La sphère céleste, sur laquelle on a
localisé étoiles et constellations, est le globe transparent qui constitue
l’enveloppe extérieure. Sur la sphère céleste, on a dessiné deux
cercles : Le cercle blanc en trait continu est
l’équateur céleste (on voit bien que son plan est le prolongement du plan de
l’équateur terrestre). Le cercle noir en trait pointillé est
l’écliptique qui fait un angle de 23° avec l’équateur. L’horizon est le disque bleu pivotant
qui entoure la terre et il faudrait lui donner une inclinaison de 45° avec
l’équateur en tournant la pointe qui indique le sud vers le bas. Ensuite, il faut faire tourner terre et
horizon avec la molette inférieure de telle sorte que l’hémisphère visible,
au-dessus du disque d’horizon soit celui qu’on voit réellement au moment où
l’on observe le ciel. Puis, ces réglages étant faits, il ne
reste plus qu’à faire tourner la terre factice à la même vitesse que son modèle,
de 15° par heure, d’Ouest en Est pour que le ciel de l’appareil corresponde
en tout point au ciel réel à un instant donné. Et cette boule en laiton au bout d’une
tige courbe articulée sur la molette supérieure c’est quoi ? C’est le soleil. Quand on tourne la
molette supérieure, la boule parcourt le cercle écliptique (et les
constellations du zodiaque) comme le fait le soleil réel en une année. D’ailleurs chacun des points constituant
l’écliptique pourrait bien correspondre à une position du soleil pour une
date donnée, de 15 jours en 15 jours. Mais on pourrait aussi bien utiliser
cette boule pour montrer où l’on voit la lune ou une planète, pour un jour donné. Le point de la sphère céleste où est
fixée la molette supérieure s’appelle dans la réalité « le pôle de
l’écliptique ». On comprend facilement pourquoi. Cet appareil est parfait pour donner une
description de la sphère céleste, la position des différents plans, les
mouvements divers, mais il est difficile d’imaginer le ciel tel qu’on devrait
le voir si l’on se trouvait au centre du dispositif, or, c’est justement l’un
des buts que nous poursuivons. Intéressons-nous maintenant au
comportement du soleil sur la sphère céleste. Un comportement que le dispositif de la
boule en laiton devrait nous aider à comprendre.
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