découverte à la découverte À la découverte du ciel à la Emmanuel Beaudoin Un guide pratique pour observer le ciel

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1 Illustrations : Delphine Zigoni Un guide pratique pour observer le ciel De la préparation d une sortie à l observation sur le terrain. Planètes, étoiles, constellations, sachez les repérer La photo de l objet ou de la constellation observés à l œil nu, ou aux instruments Quand et comment observer? Des explications pour mieux comprendre Prolongez la découverte à la maison Des idées d activités et une foule d adresses pour aller plus loin. du 15,90 e Prix France TTC Se repérer dans le guide Le Système solaire pp. 74 à 128 Lune pp. 74 à 89 Soleil et planètes pp. 90 à 113 Phénomènes célestes pp. 114 à 128 Les constellations pp. 129 à 181 Ciel d été pp. 134 à 147 Ciel d automne pp. 148 à 159 Ciel d hiver pp. 160 à 169 Ciel de printemps pp. 170 à 181 Dans la même collection : P èt lan es, étoiles, co ns te lla tio r ns ére, sa p e r chez les er le ciel erv s ob r u Un gui d ISBN Emmanuel Beaudoin découverte po Emmanuel Beaudoin est enseignant chercheur à l université de Provence. Il photographie le ciel depuis près de vingt-cinq ans et collabore régulièrement à la revue Ciel et Espace, dans laquelle il a publié plus d une centaine d articles. e? s u e b b i g nd A Qu est-ce qu une Lune d tion a l l e t s n o Comment voir la c à la ue dirigée par Alain Foucault èd m ro E. Beaudoin L amateur de nature du e? collection découverte À la découverte du ciel à la e at pr iq

2 Sommaire Mode d emploi 4 À la découverte du ciel 6 Réussir des observations à l œil nu 6 Réussir des observations aux jumelles 13 Réussir des observations au télescope 20 Préparer des observations 37 Voir et comprendre 44 Réussir une première photographie 62 Pour aller plus loin 68 Observer le ciel 73 Le système solaire 74 Lune 74 Soleil et planètes 90 Phénomènes célestes 114 Les constellations 129 Ciel d été 134 Ciel d automne 148 Ciel d hiver 160 Ciel de printemps 170 Carnet d adresses 183 Index 189

3 À la découverte du ciel À la découverte du ciel 6 Comment réussir des observations à l œil nu, aux jumelles ou au télescope? Comment préparer une veillée aux étoiles? Que peuton voir et de quoi s agit-il? Cette première partie est destinée à l amateur d astronomie désireux d en savoir plus avant de partir à la découverte du ciel. Réussir des observations à l œil nu L observation du ciel à l œil nu peut apporter bien des satisfactions. Il n y a pas besoin de télescope en effet pour s émerveiller devant un firmament étoilé et songer alors que l infini n est plus très loin. Ni pour admirer notre bonne vieille Lune et imaginer combien il a été difficile et périlleux pour des hommes d y laisser leurs empreintes Il suffit d ailleurs souvent de ce premier regard vers le ciel, à l œil nu, pour vouloir ensuite en savoir plus. Ne pas se perdre dans le ciel Trouver les points cardinaux Pour s orienter dans le ciel, et y reconnaître les astres, il est nécessaire de savoir dans quelle direction on regarde. Les quatre grandes directions, le sud, le nord, l est et l ouest, sont

4 appelées points cardinaux. La solution la plus simple pour les trouver est d utiliser le Soleil. Depuis chez vous, repérez-le vers midi. Cette direction correspond au sud. C est là que les astres passent au plus haut dans le ciel. Lorsque vous êtes face au sud, le bras gauche levé dans le prolongement du corps indique l est. Le bras droit levé indique l ouest. Le nord est derrière vous. Voilà, les quatre points cardinaux sont identifiés, fini la gymnastique! Enfin, pas tout à fait si vous levez les yeux tout droit au-dessus de votre tête, jusqu à vous tordre complètement le cou, vous regardez le point le plus haut du ciel : on l appelle le zénith. À la découverte du ciel 7 La Grande Ourse et l étoile Polaire La nuit, la Grande Ourse peut être utilisée comme principal repère à la place du Soleil : c est elle qu il convient de trouver en premier lieu. Située cette fois toujours vers le nord, ses étoiles principales forment une «casserole» (voir aussi p. 172). Le prolongement de deux de ses étoiles permet de repérer l étoile Polaire, qui indique presque exactement le nord. Un demi-tour sur vous-même et vous vous retrouvez face au sud, vous pouvez alors localiser l est, à gauche, et l ouest, à droite.

5 À la découverte du ciel 8 Le ciel tourne! Position moyenne de la Grande Ourse autour de l étoile Polaire selon la saison Au fil de la nuit Les étoiles, mais aussi la Lune et les planètes (ainsi que le Soleil, la journée), se lèvent à l est, culminent au méridien (plein sud) puis se couchent à l ouest Toute la voûte céleste semble ainsi tourner autour d un axe, pointé en direction de l étoile Polaire. Ce mouvement vient du fait que la Terre tourne sur ellemême. En l absence d autre repère, l impression que le ciel tourne autour de la Terre est si trompeuse que nous l avons cru pendant des millénaires! À raison d un tour complet en 24 heures, le ciel change vite d aspect au cours de la nuit : des constellations (voir p. 129 à 181) se couchent, d autres se lèvent. Le ciel du matin ne ressemble pas à celui du soir. Le plus simple pour connaître le ciel à une heure donnée est d utiliser une carte céleste tournante ou un logiciel planétarium (voir p. 187). Pour les amateurs utilisant un télescope, la rotation du ciel implique une contrainte d ordre pratique : pour ne pas avoir

6 à recentrer sans arrêt les astres, il est nécessaire de pouvoir compenser ce mouvement (voir p. 24). Ceci n est pas utile avec des jumelles, car leur faible grossissement laisse largement le temps de regarder. Mouvement d est en ouest des astres au cours de la nuit À la découverte du ciel Mouvement diurne Le mouvement diurne est le phénomène de rotation apparente des étoiles de la voûte céleste. 9 Au fil des saisons Alors que le Soleil passe toujours au sud vers midi, à minuit, on ne voit pas les mêmes constellations au sud tout au long de l année. C est qu un mouvement supplémentaire à la rotation de la Terre sur elle-même vient s en mêler : celui de la rotation de la Terre autour du Soleil. Nous ne pouvons voir les étoiles que quand il fait nuit, c est-à-dire lorsque le Soleil est derrière la Terre. Et puisque la Terre n est pas à la même position sur son orbite selon les saisons, nous ne regardons pas vers les mêmes constellations. Dans la dernière partie de ce livre, des cartes du ciel permettent d identifier les constellations visibles aux différentes saisons.

7 À la découverte du ciel Vision changeante des étoiles selon les saisons, du fait de la révolution de la Terre autour du Soleil 10 Durée du jour et de la nuit Sous nos latitudes tempérées, le jour et la nuit n ont pas la même durée selon les saisons. Cela vient du fait que la Terre est inclinée sur son axe. En été, notre hémisphère Nord est davantage tourné vers le Soleil que l hiver : les journées sont alors plus longues que les nuits, et il faut s armer de patience pour pouvoir observer les étoiles. C est l inverse en hiver. Bien observer à l œil nu Laisser ses yeux s acclimater à l obscurité L une des conditions essentielles pour bien voir la nuit est d être caché des lumières directes éblouissantes (lampadaires, éclairages extérieurs). Il est ensuite nécessaire de laisser l œil s acclimater au noir. Cela n est pas anodin, et prend un certain temps.

8 La nuit, tous les chats sont gris! La nuit, nous utilisons la partie de notre rétine qui est la plus sensible. Elle capte beaucoup de lumière mais distingue très mal les couleurs. Le proverbe est donc bien fondé! Du coup, sur la voûte céleste, il est difficile de distinguer la couleur des étoiles à l œil nu. Avoir une bonne vue de loin Outre le fait de laisser les yeux s habituer à la nuit, il faut également avoir une bonne vue pour profiter pleinement du spectacle du ciel. Si vous portez des lunettes pour la vision de loin, n hésitez pas à les mettre pour regarder les étoiles à l œil nu. Plusieurs cibles peuvent servir de test : le couple Alcor et Mizar dans la Grande Ourse (voir p. 172) ; l étoile double epsilon de la Lyre (voir p. 138) ou encore l amas des Pléiades (voir p. 162) permettent un bon test. Bien entendu, le meilleur moyen de contrôler votre vue, de près comme de loin, est tout simplement de consulter un ophtalmologiste! À la découverte du ciel 11 Carte détaillée de l amas des Pléiades (voir p. 162) permettant de tester votre vue, ainsi que la qualité du ciel La magnitude (voir p. 12) de certaines étoiles figure pour information.

9 La magnitude : unité de brillance des astres Les astronomes caractérisent la luminosité des astres dans le ciel par leur magnitude : c est un chiffre d autant plus petit que l astre est brillant. Une étoile de magnitude 0 est très facile à voir, tandis qu une étoile de magnitude 6 est à la limite de la visibilité à l œil nu. Il existe des magnitudes négatives pour les objets les plus lumineux. L étoile la plus brillante du ciel, Sirius, affiche ainsi une magnitude de 1,6. La magnitude de la pleine lune grimpe à 13 et celle du Soleil à 27! À la découverte du ciel Que peut-on voir? Durant des millénaires, l œil a été le seul télescope des hommes. Cela ne les a pas empêchés de définir les constellations, de voir certaines étoiles changer d éclat, de mettre en équation le mouvement des planètes ou de prévoir les éclipses, pour ne citer que ces quelques exemples. 12 La Lune et les planètes Qu elle soit en croissant, en quartier ou pleine, la Lune est l astre le plus apparent du ciel. On la voit même en plein jour. La plupart des planètes peuvent aussi être repérées à l œil nu, même si elles ne sont pas plus grosses qu un point. Ces astres sont décrits dans la deuxième partie de ce livre. Les étoiles et les constellations Lorsque la nuit est bien tombée, les étoiles peuplent le ciel. Loin de toute pollution lumineuse (voir p. 37), quelques milliers près de peuvent apparaître en même temps. Pour s y reconnaître, les astronomes ont regroupé les plus brillantes d entre elles selon les dessins qu elles semblaient former à travers le ciel : ainsi sont nées les constellations. Reconnaître quelques constellations est un exercice gratifiant lorsqu on débute, et un passage obligé pour arpenter le ciel au télescope. Vous les trouverez dans la dernière partie de ce livre.

10 Mercure Observer le ciel 94 Mercure en quartier photographiée au télescope Soleil et planètes Caractéristiques Première planète du Système solaire, Mercure ressemble assez à la Lune : sa surface désertique est criblée de vieux cratères. Elle boucle en 88 jours une orbite excentrique qui la fait s approcher à seulement 46 millions de kilomètres du Soleil. Dénuée d atmosphère, elle subit des variations de températures extrêmes entre le jour, où la température s élève à 430 C et la nuit, où elle descend à -180 C. Conditions de visibilité Mercure demeure toujours proche du Soleil et se déplace très rapidement. Sa période de bonne visibilité est limitée à quelques jours lors de ses élongations maximales (voir p. 48). À l œil nu Lors d apparitions favorables, Mercure apparaît comme un petit point légèrement doré, posé sur les brumes de l horizon. La vision de cet astre éphémère est toujours chargée d émotion. Mercure est à rechercher environ trois quarts d heure après le coucher du Soleil ou avant son lever. Attention : sa magnitude varie rapidement de -1,5 à +2,5. Au télescope Les phases de Mercure Mercure est une planète difficile. En effet, sauf à l observer en plein jour, vous ne pouvez la voir que près de l horizon, si bien

11 Le Système solaire 95 À l œil nu, Mercure (ici au milieu du cliché) brille d un éclat doré dans les strates du crépuscule que la turbulence brouille son image. Ses phases, semblables à celles de la Lune, peuvent être reconnues uniquement lorsque les conditions sont bonnes. Il faut alors grossir l image au moins 100 fois. Le premier ou le dernier quartier, moment qui correspond à une élongation maximale de la planète, est la phase la plus accessible. Les nuances au sol Les premières observations de nuances à la surface de Mercure n ont eu lieu qu à partir de la fin du XIXe siècle. L astronome Eugène Antoniadi a ainsi noté que des marques au sol pouvaient devenir visibles lorsque les conditions sont exceptionnelles. Un télescope de 200 mm, armé d un grossissement P indd 95 de 200 et d un filtre orange, paraît être un minimum pour relever le défi. Mercure : Hermès ou Apollon? Lorsqu ils regardaient Mercure, les Grecs ont longtemps pensé que l astre du soir (Hermès) était différent de celui du matin (Apollon), avant de comprendre qu il s agissait d une seule et même planète. Le nom d Hermès (Mercure en grec) lui est resté. 25/04/11 09:23

12 Éclipses de Lune Observer le ciel 120 Phénomènes célestes Caractéristiques Une éclipse de Lune se produit lorsque notre satellite passe dans le cône d ombre de la Terre et se retrouve ainsi privé de la lumière du Soleil. La Lune peut simplement effleurer ce cône, l éclipse est alors partielle, ou alors le traverser entièrement et dans ce cas l éclipse est totale. Conditions de visibilité Une éclipse de Lune est visible depuis n importe quelle zone du globe terrestre où notre satellite n est pas couché au moment du phénomène. Vous consulterez les éphémérides pour connaître les dates des éclipses, qui n ont lieu que très occasionnellement. À l œil nu Le phénomène peut être suivi entièrement à l œil nu. Lors des phases partielles, on voit l ombre de la Terre se projeter et avancer sur notre satellite. Lors de la phase de totalité, la coloration rouge brique (due aux rayons du Soleil qui arrivent à filtrer à travers l atmosphère de la Terre) est en général parfaitement visible. Au télescope Une éclipse est encore plus spectaculaire à travers un instrument d optique. Des jumelles grossissant une dizaine de fois par exemple permettent une vision magnifique et en relief de la Lune éclipsée. Dans les lunettes et les télescopes, un grossissement de 20 à 40 s avère amplement suffisant.

13 Le Système solaire Aspect de la Lune lors d une éclipse totale On note que le pôle Nord (en haut de l image) était plus clair que le reste du disque lunaire 121 Les phases partielles L avancée rapide de l ombre de la Terre sur la surface lunaire permet de constater le mouvement de notre satellite autour de notre planète, chose qui ne se remarque habituellement pas aussi facilement. Au télescope, la transition entre l ombre et la lumière prend des reflets jaune vert. Enfin, même lors des éclipses partielles, il est possible de constater assez rapidement que la partie de la Lune plongée dans l ombre demeure légèrement lumineuse et colorée. La phase de totalité Lors d une éclipse totale, le disque lunaire se trouve fortement affaibli et se pare d une somptueuse couleur rouge cuivré. Pour caractériser la luminosité de la Lune pendant le phénomène, l astronome français André Danjon a proposé une gradation allant de 0 (éclipse très sombre, Lune difficilement visible) à 4 (éclipse très claire). En règle générale, on remarque qu un bord du disque, celui le plus près du bord du cône d ombre, demeure plus clair que l autre. La phase de totalité peut parfois durer plus d une heure.

14 Aurores polaires Observer le ciel 126 Phénomènes célestes Caractéristiques Après une violente éruption solaire, des particules envoyées dans l espace atteignent la Terre et déclenchent les aurores polaires. La période la plus propice à leur apparition est au moment du maximum d activité solaire. Le phénomène a lieu à chaque pôle terrestre simultanément, si bien qu une aurore boréale ne va pas sans une aurore australe. Conditions de visibilité Pour observer une aurore, il convient de fuir les lumières des villes et de regarder vers le nord. Bien entendu, il est inutile de monter la garde chaque nuit claire «au cas où» : il suffit de suivre l actualité astronomique, en consultant notamment le site qui fournit des prévisions sur ces phénomènes. À l œil nu Une aurore crée un voile coloré dans le ciel qui peut durer plus d une heure. La forme et l intensité de ce rideau de lumière, parfois ondulant, sont très variables d une aurore à l autre. Une aurore ne devra pas être confondue avec des nuages d altitude, dont la couleur est inexistante (sauf pendant le crépuscule). Au télescope Étant donné l étendue des aurores, l œil nu est le seul instrument d observation qui

15 Activité des aurores sur le site spaceweather.com Des aurores pourront être observées dans les pays situés sous une zone teintée d orange ou de rouge (et dans laquelle il fait bien entendu nuit). Le Système solaire 127 convienne. Une chaise peut en tout cas être utile lors d une observation prolongée. Sous nos latitudes tempérées Les aurores sont très rares sous nos latitudes, mais un phénomène de grande ampleur peut être perçu jusqu à chez nous (des aurores ont été observées jusqu en Espagne). Cela n arrive guère plus d une fois par maximum solaire et, lorsque c est le cas, l aurore se cantonne généralement à l horizon nordnord-ouest. Elle est presque exclusivement rougeâtre, le plus souvent assez diffuse et d intensité faible à modérée. Depuis les régions polaires Depuis les cercles polaires, il arrive que d immenses traînées vertes et mouvantes envahissent le ciel. Pour les Européens, les destinations les plus proches pour observer de telles aurores sont le Nord de la Scandinavie et l Islande. Attention à ce que la période choisie pour un tel voyage ne corresponde pas à une absence totale de nuit noire (cela se produit une bonne partie de l été). Gare aussi aux périodes de pleine lune, cette dernière atténuant la visibilité des aurores. L équipement vestimentaire abordé dans la première partie de cet ouvrage devra être revu en prévision du climat polaire.

16 Ciel d été Observer le ciel 134 Carte du ciel d été indiquant les principales constellations Ciel d été Horaires d utilisation de la carte du ciel d été Cette carte des nuits d été peut être utilisée en pratique durant toute cette saison. Toutefois, pour plus de précision, il convient de savoir que le ciel représenté est rigoureusement celui visible mi-juin vers 04 h 00, mi-juillet vers 02 h 00 et mi-août vers minuit. Les constellations seront décalées vers l est ou vers l ouest selon que l on observe respectivement plus tôt ou plus tard dans la nuit. Visibilité des constellations vers l horizon sud Les étoiles sont positionnées pour la latitude moyenne de la France, soit 45. Les observateurs situés à des latitudes plus septentrionales verront moins facilement les constellations les plus basses au sud (le Scorpion et le Sagittaire notamment), tandis que ceux plus au sud les verront mieux. Les grands repères du ciel d été Arcturus et la Grande Ourse En début de nuit, les étoiles de la Grande Ourse (qui dessinent le célèbre chariot) sont encore visibles à bonne hauteur en direction du nord-ouest. En prolongeant les trois étoiles du timon du chariot, on arrive à Arcturus, une brillante étoile à la coloration

17 Les constellations 135 Région du triangle d été, principale figure du ciel d été Vous reconnaîtrez Véga en haut à droite, Deneb en haut à gauche et Altaïr en bas de l image légèrement orangée qui domine l horizon ouest. Toute cette région occidentale du ciel se trouve occupée par des constellations de printemps sur le déclin. Ces constellations se couchent d ailleurs de plus en plus tôt au cours de l été. Véga et le Triangle de l été Le principal repère du ciel d été est appelé le Triangle de l été. Il est constitué de trois étoiles brillantes dont la plus lumineuse est Véga de la Lyre. Véga est facile à trouver : elle demeure visible toute la nuit, haut dans le ciel, et brille d un éclat blanc acier. Depuis Véga, il faut décaler le regard légèrement vers l est pour trouver Deneb (étoile principale de la constellation du Cygne), qui constitue le second P indd 135 sommet du triangle. La pointe du triangle d été se trouve plus au sud et est occupée par l étoile Altaïr (étoile principale de la constellation de l Aigle). Antarès et le Scorpion En regardant le ciel d été vers l horizon sud, on remarque que les étoiles très brillantes ne sont pas légion. L astre qui se démarque est Antarès, l étoile principale du Scorpion. Antarès signifie «anti-mars», c est-à-dire la rivale de Mars, à cause de son éclat semblable à celui de la planète rouge. Antarès sert de point de départ pour la localisation des grandes constellations d été situées bas au sud : le Scorpion, le Sagittaire plus à l est, ou encore des constellations plus discrètes comme Ophiucus ou le Serpent. 25/04/11 09:23

18 Illustrations : Delphine Zigoni Un guide pratique pour observer le ciel De la préparation d une sortie à l observation sur le terrain. Planètes, étoiles, constellations, sachez les repérer La photo de l objet ou de la constellation observés à l œil nu, ou aux instruments Quand et comment observer? Des explications pour mieux comprendre Prolongez la découverte à la maison Des idées d activités et une foule d adresses pour aller plus loin. du 15,90 e Prix France TTC Se repérer dans le guide Le Système solaire pp. 74 à 128 Lune pp. 74 à 89 Soleil et planètes pp. 90 à 113 Phénomènes célestes pp. 114 à 128 Les constellations pp. 129 à 181 Ciel d été pp. 134 à 147 Ciel d automne pp. 148 à 159 Ciel d hiver pp. 160 à 169 Ciel de printemps pp. 170 à 181 Dans la même collection : P èt lan es, étoiles, co ns te lla tio r ns ére, sa p e r chez les er le ciel erv s ob r u Un gui d ISBN Emmanuel Beaudoin découverte po Emmanuel Beaudoin est enseignant chercheur à l université de Provence. Il photographie le ciel depuis près de vingt-cinq ans et collabore régulièrement à la revue Ciel et Espace, dans laquelle il a publié plus d une centaine d articles. e? s u e b b i g nd A Qu est-ce qu une Lune d tion a l l e t s n o Comment voir la c à la ue dirigée par Alain Foucault èd m ro E. Beaudoin L amateur de nature du e? collection découverte À la découverte du ciel à la e at pr iq